Заклинивание в направляющих

НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Направляющие поступательно­го движения представляют собой кинематические поступа­тельные пары, звенья которых со­вершают прямолинейное относи­тельное движение.

Конструкции направляющих разнообраз­ны и поэтому их классифицируют по самым различным признакам. По виду трения, например, раз­личают направляющие с трением скольжения, с трением качения, с жидкостным и воздушным трени­ем, с трением упругости. Направ­ляющие с трением скольжения между звеньями 1 и 2 поступатель­ной пары (рис. 1) и качения рис. 2) делятся на открытые с силовым замыканием, рис.1 д, е и рис.2а,в и закрытые (геометрически замкнутые,

Тип направляющих выбирают в зависимости от требований к ме­ханизму, вытекающих из условий работы прибора.

Требова­ния к направляющим поступательного движения:

· минимальные потери на трение,

· высокая точность направления движения (отсутствие перекосов),

· нечувствительность к изменению температуры окружающей среды,

· жесткость,

· надежность, техно­логичность и невысокая стоимость.

| |

В зависимости от формы элементов звеньев поступательной пары с трением скольжения различают направляющие с цилиндрическими и плоскими поверх­ностями.

Цилиндрические направляющие более технологичны, но их недостаток — невозможность (точнее большая сложность) регулировки зазора в паре, возни­кающего по мере износа элементов звеньев.

Плоские направляющие в поперечном сечении имеют треугольную, прямоугольную и трапецеидальную формы.

Трапецеидальные направ­ляющие, называемые «ласточкин хвост» (см. рис. 1, з), техно­логичны, допускают регулировку зазора между звеньями 1 и 2 с по­мощью подвижной планки 3 и винта 4 и обеспечива­ют высокую точность пе­ремещения. Их недоста­ток — большие потери на трение.

Заклинивание в направляющих

При конструировании направляющих должны быть предусмотрены меры, устраняющие возможность заедания и заклинивания звеньев пары, что может произойти из-за отсутствия необходимого зазора,

а также в результате перекосов, появляющихся при неправильном выборе соотношения между активными размерами (рис. 4), длиной l направляющей, плеча а движущей силы Р и угла α ее дав­ления.

Рассмотрим соотношение сил и горизонтальной направляющей каретки /, приводимой в движение силой Р, действующей под углом а к оси направляющей (рис. 16.38). Под влиянием горизонтальной составляющей заданной силы Pcos а ползун при определенных условиях будет перемещаться в отверстиях. Вследствие зазоров под влиянием второй составляющей Psin а ползун поворачивается против движения часовой стрелки. При этом в точках К1 и К2 воз­никают нормальные реакции R" и R", а при движении — соответ­ствующие им силы трения

Из условий равновесия ползуна

. Для определения значения движущей силы воспользуемся двумя уравнениями равновесия ползуна при действии на него всех сил при

равномерном движении: Второе уравнение составим как равенство нулю суммы моментов всех сил, действующих на ползун относительно оси г системы координат с началом в точке О пересечения реакций

Координаты точек К1 и К2 направляющей, лежащих в плоскости ху, найдем из сле­дующего соотношения:

откуда

При этих координатах, если линия действия сил Р и Q совпадает с осью направляющих,

откуда с учетом значений я, и y_t

Очевидно, что если знаменатель этого выражения примет значение, близкое к нулю, то Р сильно возрастет — произойдет заклинивание пары. При этом , откуда условие отсутствия заклинивания

Аналогично, в более общем случае, когда сила Р приложена к точке Е под углом а к оси направляющей (рис. 16.39), условие от­сутствия заклинивания , а при , откуда плечо силы Р должно быть или Таким образом, для того чтобы длина l направляющей не

была слишком большой, коэффициент трения f при данном плече h должен быть минимальным. Снижение f достигается подбором ма­териалов пары и соответствующей обработкой трущихся поверх­ностей.

Наиболее часто направляющие выполняют из сталей 50, У8А, УЮА, а ползун — из чугуна и бронзы.

Выбор посадок при сопряжении звеньев поступательной пары производится с учетом возможного колебания температуры и усло­вий работы механизма. При незначительных изменениях t по срав­нению с температурой сборки (работа механизма в помещении) обыч­но назначаются посадки с небольшими гарантированными зазорам. При применении точных посадок во избежание заклинива­ния материалы сопрягаемых деталей должны иметь близкие темпе­ратурные коэффициенты линейного расширения. При различных зна­чениях последних и больших колебаниях температуры правильность выбора посадки проверяется путем определения мини­мального зазора, который образуется между элементами звеньев пары при наибольшей разности температур. При температуре / за­зор (мм)

где d₀ — наименьший размер сопряжения, мм; D_0min — минималь­ный зазор, мм, при t = 20⁰ С; — температурные коэф­фициенты линейного расширения материалов звеньев.

Сборка и регулировка приборов производятся при t =20°С. Если при работе прибора допускается колебание температуры в пределах ±35°С, то при нагревании температура прибора будет +55°С (М = 20°С), а при охлаж­дении -35° - 20° = -15°С. Таким образом, охлаждение прибора яв­ляется более опасным, чем нагревание.

Рабочие поверхности направляющих с трением скольжения рас­считывают на ограничение давления:

где N — нормальное давление; S — площадь соприкосновения; [р] — допускаемое давление, принимаемое равным 1, 2... 1,5 МПа при ско­ростях относительного перемещения до 0,0035 м/с и 0,4 МПа при* больших скоростях.