21.2. Направляющие

Направляющими называется совокупность поверхностей сколь­жения (качения) двух сопрягаемых корпусных деталей, обеспечи­вающая возможность их относительного прямолинейного или вра­щательного движения.

Направляющие скольжения широко при­меняют в машинах. Наиболее распростра­нены следующие группы направляющих [25]:

• Направляющие металлорежущих станков, для которых характерны большие длины ходов, большие диапазоны скоро­стей (от малых скоростей подачи до зна­чительных скоростей главного движения) и высокие требования к точности.

• Направляющие кузнечно-прессовых машин, для которых характерны большие осевые нагрузки (в направлении переме­щений) и повышенные температуры.

• Направляющие ползунов (крейц­копфов) поршневых двигателей, для кото­рых характерны нагрузки в одной пло­скости (плоскости кривошипно-шатунного механизма), значительные скорости и в большинстве случаев повышенные темпе­ратуры.

При стесненных габаритах применяют одну направляющую с замкнутым конту­ром (рис. 21.6, а и б): а) круглую цилин­дрическую, наиболее простую в изготовле­нии; б) призматическую, когда на соеди­нение действуют значительные моменты, стремящиеся его провернуть. Переме­щаться может как охватываемая, так и охватывающая деталь. Круглые цилиндри­ческие направляющие применяют также при необходимости поступательных и вра­щательных перемещений.

Направляющие станин выполняют охва­тывающими и охватываемыми. Охваты­вающие направляющие (рис. 21.6, д, ж, и) лучше удерживают смазочный материал (при обычном горизонтальном расположе­нии). Применяют их при больших скоро­стях перемещений, а также для направ­ления деталей с малыми размерами по­перечного сечения типа ползунов. В дру­гих случаях преимущественно применяют охватываемые направляющие (рис. 21.6, г, е, з).

Направляющие должны иметь доста­точную длину во избежание повышенного трения, перекосов и защемления. В стан­ках отношение длины направляющих к ширине столов и салазок выбирают обычно не меньше 1,5.

Критериями работоспособности на­правляющих, работающих при малых ско­ростях, но значительных давлениях и не­совершенной защите, являются сопротив­ление абразивному изнашиванию и схва­тыванию, а при больших скоростях — сопротивление схватыванию, которое пре­имущественно вызывается кромочными давлениями от температурных деформа­ций.

В соответствии с этими критериями для направляющих применяют следующие материалы:

• незакаленный чугун НВ180 по чугуну при малых скоростях и давлениях, используемый одновременно для корпусных дета- лей;

• закаленный чугун, обеспечивающий повышение износостойкости в 2 раза и более;

• закаленные высокоуглеродистые стали ШХ15СГ, ШХ15, цементуемые легированные стали 18ХГТ и 12ХНЗА, азоти- руемые стали (в виде накладных пластин) по чугуну;

• цветные сплавы: цинковый сплавЦАМ10-5, бронзы БрАМЦ9-2 (в виде накладных пластин на направляющую меньшей длины) — в целях предотвращения заеданий, снижения трения, повыше- ния равномерности;

• полимерные материалы на основе фторопласта-4 с наполнителями;

• высокотехнологичные быстротвердеющие эпоксидные компаунды — наполненные эпоксидные смолы, намазываемые в тестообразном состоянии на одну из направляющих и формируемые по сопря­женной поверхности.

Для надежной работы направляющих большое значение имеет защита их от попадания пыли, стружки, абразива. Хо­рошие защитные устройства могут иногда снизить интенсивность изнашивания в десятки раз. В качестве защитных устройств при­меняют простые щитки, меха гармоник, перематываемые ленты.

Достоинства направляющих качения: низкий коэффициент тре­ния (0,003...0,005) и поэтому малые силы сопротивления движе­нию (в 20 раз меньше, чем у направляющих скольжения); практи­чески отсутствие разницы между силами покоя и движения, что обеспечивает как быстрые, так и весьма медленные равномерные (без скачков) перемещения высокой точности; незначительный износ тел качения и направляющих [10]. Благодаря этим преимуществам, несмотря на более сложную конструкцию (рис. 21.7) , области применения таких направляющих расширя­ются.

Материалы тел качения — хро­мистые шарикоподшипниковые стали ти­па ШХ15. Оптималь­ные материалы направляющих — закален­ная до высокой твердости (58...63 НРС_Э) сталь ШХ15, хромистые и другие легиро­ванные стали, цементованные на доста­точную глубину