7.2. Направляющие качения
В направляющих качения предусматривают планки с дорожками, заполняемыми телами качения: шариками, роликами или иглами. При перемещениях деталей по этим направляющим тела качения катятся по дорожкам. Тела качения выбирают из применяемых тел в подшипниках качения.
Основными достоинствами направляющих качения являются малые силы сопротивления движению (меньшие до 20 раз, чем в направляющих скольжения), малая их зависимость от скорости перемещения и незначительная разница между силами трения покоя и движения. В связи с этим на направляющих качения могут быть достигнуты как быстрые, так и весьма медленные равномерные перемещения и установочные перемещения высокой точности.
К недостаткам направляющих качения относят большую сложность изготовления, чем направляющих скольжения, необходимость термической обработки дорожек качения до высокой твердости, повышенные требования к защите от загрязнений.
Направляющие качения применяют, если необходимо:
1) уменьшить силы сопротивления движению для перемещения деталей вручную и для перемещения тяжелых деталей;
2) медленно и равномерно перемещать или точно устанавливать детали;
3) перемещать детали с высокой скоростью.
По форме тел качения направляющие разделяют:
– на шариковые, применяемые при малых нагрузках;
– роликовые, применяемые при значительных нагрузках;
– игольчатые, применяемые при ограниченных по высоте габаритах и средних нагрузках;
– роликовые на осях, применяемые при малых нагрузках, больших ходах и нестесненных габаритах (обычно в качестве вспомогательных).
По направлению воспринимаемых нагрузок направляющие разделяют на разомкнутые плоские и угловые (рис. 14, а); замкнутые в одной плоскости; замкнутые в двух плоскостях (рис. 14, б–г); цилиндрические.
а |
б |
в |
г |
Рис. 14 ─ Направляющие качения, примеры конструкций
Несущая способность роликовых направляющих больше, чем шариковых (с плоскими гранями), имеющих те же габаритные размеры; жесткость больше в 2,5…3,5 раза.
При перемещении деталей по направляющим качения со скоростью υ движение тел качения сводится к поступательному перемещению (вместе с сепаратором) со скоростью υ/2 и к вращению вокруг собственной оси.
Материалы тел качения – подшипниковые стали типа ШХ 15.
Оптимальные материалы направляющих – закаленные до высокой твердости (58…63 HRC) сталь ШХ15, хромистые и другие легированные стали, цементированные на достаточную глубину.
Расчеты направляющих качения производят по формулам Герца. Наибольшее контактное напряжение в шариковых направляющих с плоскими рабочими гранями
(57),
где Q – сила действующая, на наиболее нагруженный шарик;
E – приведенный модуль упругости материала; МПа;
r – радиус шарика, мм.
Конструкцию и типоразмеры направляющих выбирают по справочной литературе [2 ,3].
σН=0,388
=83,59
МПа.