Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Схемы для расчета простейших опор приведены на рис. 4.36. При ламинарном режиме истечения анализ можно вести, основываясь на полной аналогии (схемы П) процесса истечения масла протеканию тока через резистор. Аналогом электрического напряжения служит перепад давления р,— р1., аналогом тока — расход Я; аналогом омического сопротивления — сопротивление щелей (дросселей) Р1, Рд, падение давления в которых вызвано трением слоев жидкости.
В рассмотренных схемах в качестве дросселей использованы капилляры с постоянным сопротивлением Лд. Сопротивления Р~ и Р1' карманов изменяются в зависимости от толщины пленки 61 и 61' в опорах. Несущая способность и жесткость. При симметричной нагрузке несущая способность определяет нагрузку Р (рис. 4.36, а), которую мо- 211 жет воспринять подшипник до соприкосновения его элементов.
Отно- шение изменения нагрузки на подшипник к изменению толщины мас.ляной пленки характеризует жесткость. Несущая способность зависит от давления р~ в кармане, размера рабочей площади 5 опоры и коэффициента несущей поверхности Сз=Я ф/Я (где 5 ф — эффективная площадь опоры), характеризующего эффективность использования дав.ления в карманах. Рис. 4.36. Схемы для расчета гидростатических направляющих прямолинейного перемещения (а и 6) и круго- вых:;(в) С хорошим приближением, удовлетворяющим расчет большинства опор, можно считать, что давление масла действует не только на поверхность кармана, но и на половину площади перемычек, ограничивающих карман (см.
рис. 4.36,в, заштриховано в клетку). При этом .допущении расчет коэффициента С~ (или З,ф) существенно упрощается: для круговых направляющих Рис. 4.38. Схемы гидростатических опор, в которых учитывается влияние упругих деформаций действия планок и масляного слоя показана на схеме П. Пружина жесткостью С„(жесткость масляного слоя дополнительной направляющей) присоединена параллельно пружине, имеющей жесткость С, (жесткость основной направляющей). Одновременно пружина жесткостью С„соединена последовательно с пружиной жесткостью С„ '(жесткость планок). При последовательном соединении пружин их общая жесткость будет меньше жесткости менее жесткой пружины.
При применении плавающих опор (рис. 4.38,в) отрицательное влияние отжима планок уменьшается, а жесткость повышается на 30%. Это достигается благодаря тому, что положение равновесия опоры 1 обеспечивается при постоянном зазоре в направляющей вследствие определенного соотношения .между площадями верхнего и нижнего торцов опоры 1 и сопротивлением дросселя 2.
Для улучшения самоустановки в угловом положении на плавающей опоре целесообразно предусматривать глухие камеры 8 и 4. Круговые направляющие планшайб и столов. Технические параметры и работоспособность токарно-карусельных, карусельно-шлифовальных, зубообрабатывающих, расточных станков и др. в значительной степени определяют виды направляющих планшайб и столов. От конструкции стола зависят точность обработки, грузоподъемность, технологические возможности станков, силовые и другие наиболее важные показатели станков. По сравнению с гидродинамическими направляющими или направляющими скольжения в круговых гидростатических направляющих в 2 — 5 раз повышаются точность и грузоподъемность. Кроме того, по сравнению с гидродинамическими направляющими тепловыделения снижаются в 2 — 3 раза. Типовая конструкция столов карусельных станков с планшайбой диаметром до 5000 мм показана на рис.
4.39, а. Гидростатические направляющие выполнены на одной достаточно узкой направляющей 1, имеющей 12 — 16 карманов. Особенностью конструкции является отсутствие упорного подшипника, поддерживающего центр планшайбы, что гарантирует статически определимое (на гидростатические опоры) распределение нагрузки даже при большом тепловом деформировании планшайбы. На рис.
4.39,6 приведена конструкция стола с планшайбой диаметром от 6000 до 12000 мм. Особенностью ее является установка в 219 центре стола упорного подшипника 1, который может воспринимать. нагрузку, приложенную близко к центру планшайбы. Упорный подшипник установлен подвижно в осевом направлении, и нагрузка на него регулируется в зависимости от давления в гидро- цилиндре 2. Жесткая установка подшипника 1 не обеспечивает надежной работоспособности, так как при температурном деформировании планшайбы направляющие 3 перекашиваются относительно основания и вся нагрузка воспринимается упорным подшипником 1.
Рекомендуемые размеры круговых направляющих приведены в табл. 4.14. Рис. 4.39.. Незамкнутые круговые опоры Направляющие поступательного перемещения. Наиболее широко их применяют в столах (порталах) продольно обрабатывающих станков (почти 100% всех подобных станков) при перемещении стола 'до 20 м (фрезерные, строгальные, шлифовальные станки). Станки с небольшим опрокидывающий моментом относительно массы стола 4.14. Параметры круговых направляющих Конструктивные размеры (см. рис.
4.39, а и 4.36, б;) Эксплуатационные параметры Р1 =0,2 .Оср(Опл=0,6... 0,75 Давление в кармане ...1,5 МПа Ь, ~, = 10... 15® мкм (30... 40**) мкм Ьтах = 120... 150 мкм ВостМпл =0,06... 0,07* (0,04... 0,05*®) Ь/Ьв=0,25... 1,5 Ь2/Ь=1,5... 2 При 50'С вязкость т1=20...50* мПа с (5... 12** мПа.с) '=" 800 «6(6."24) * Значения при о до 3 м/с; ** Значения при о до 10 м/с. 221 '(шлифовальные) имеют, как правило, разомкнутые опоры, которые значительно проще в изготовлении и эксплуатации.
Но большинство станков оснащено замкнутыми направляющими повышенной жесткости (продольно-фрезерные, многооперационные), за исключением тяжелых станков. По большинству эксплуатационных показателей гидростатические опоры превосходят ранее применяемые в этих станках гидродинамические направляющие: по точности и тепловыделениям — примерно в 2 раза, по грузоподъемности в 2 — 3 раза. Не представляет особых затруднений использование гидростатических опор для перемещения деталей типа стоек, в которых сила тяжести перемещаемых узлов существенно больше силы резания. Реже снабжают гидростатическими опорами вертикально располо.женные направляющие стоек, поперечин ползунов и т.
п.„хотя положительные качества таких опор в этих узлах (имеющих, как правило, максимальную амплитуду колебаний) проявляются еще рельефнее вследствие повышенного демпфирования. Это объясняется конструктивными трудностями, связанными со сбором утечек и подводом масла.
Кроме того, эти узлы нагружены большими опрокидывающими моментами, но жесткость корпусных деталей сушественно ниже, чем у стоек и столов, поэтому режим гидростатического смазывания на всех нагрузках не всегда удается обеспечить. На рис. 4.40,а показана схема гидростатических направляющих салазок и ползуна токарно-карусельных станков. Применение гидростатических опор повышает в 2 — 3 раза статическую и динамическую жесткость и дает возможность работать с большим вылетом ползунов вертикальных суппортов. Для уменьшения влияния податливости планок 2 и их крепежных элементов на эксплуатационные характеристики опор предусмотрен уступ 1, воспринимающий значительную долю рабочей нагрузки. Ползун 8 уплотнен манжетами 7, выполненными по профилю ползуна и установленными с натягом 2 — 4 мм.
Масло сливается с направляющих салазок в корыто 6. Рабочие зазоры на каждой направляющей устанавливают с помощью клиньев 8, 4„5, 9, 10. На рис. 4.40, б приведена конструкция стола шириной 1250 мм многооперационного станка. В качестве системы питания используют дроссельную систему с винтовыми дросселями 1. Смазочный материал со:бирается в установленные вокруг станины корыта и лотки 2.
Привод Рис. 4.40. Направляющие поступательного перемещения стола осуществляется с помощью шариковой передачи 3 винт — гайка. Причем корпус гайки в вертикальной плоскости имеет большую податливость, чем в горизонтальной, что исключает влияние изменения зазора в направляющих на эксплуатационные характеристики передачи. На рис. 4.40, в показан стол 1 продольно обрабатывающего станка с плавающими опорами 2. Рекомендуемые параметры указанных направляющих приведены в табл. 4.15. Пример расчета круговых направляющих токарно-карусельного станка -(см. рис.
4.39). Исходные данные: Оп =4 м, вес планшайбы 6„Л=200 кН, максимальный вес заготовки 6=1000 кН, максимальная частота вращения планшайбы и „,~=60 мин-', максимальный опрокидывающий момент И=126 кН.м. Порядок расчета. 1. Назначения конструктивных параметров (см. табл. 4.14). В,р= =0,брпл=2,4 м; Вобщ=0,05Впл=0,2 м; Ь=О,О6 м; Ь,=0,08 м; Ьз=2Ь= дает необходимость в уплотнениях и магистралях сбора рабочего тела (воздуха); вследствие меньшей вязкости воздуха (более чем в 1000 раз меньше вязкости масла) сила трения ничтожно мала; в этих направляющих следует учитывать возможность появления вибраций (пневмомолоток) из-за сжимаемости воздуха; для повышения надежности требуется применение воздухоосушителей, водоотделителей и коррозионностойких материалов; из-за ~низкой вязкости воздуха невозможно создать высокие давления в опорах, поэтому несущая способность, как правило, существенно ниже, чем несущая способность гидростатических опор; независимость вязкости воздуха от температуры позволяет применять направляющие в широком температурном диапазоне.
Принцип действия аэростатических опор в целом аналогичен принципу действия гидростатических, однако здесь не применяют систему питания (ограничители расхода) типа насос — карман. На рис. 4.41 показаны схемы аэростатических опор (рис. 4.41, а), распределение давления р1 в щели (рис.
4.41,6) и зависимость изменения зазора Й от нагрузки Р (рис. 4.41, в). Рис. 4.42.- Аэростатические направляю- щие: а и б — карманы; в — дросселирующие устрой- с~тза Рис. 4.41. Характеристики аэростатиче- ских опор с разной формой щели Воздух под постоянным давлением ро подводится через дроссель 1 диаметром д в отверстие 2 подвижного элемента 8, откуда он через рабочий зазор Й выходит наружу. Распределение давления в щели, а также несущая способность зависят от формы щели, которая, препятствуя движению воздуха, образует эффективную рабочую поверхность опоры. При плоской щели с постоянной л, давление резко падает от места подвода воздуха к периферии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
