Направляющих металлорежущих

применяются также в качестве направляющих механизмов. Например, для преобразования вращательного движения в поступательное в прессах используется планетарный механизм с одним неподвижным центральным колесом (рис. 15.16). При вращении водила точка В сателлита 2 перемещается по прямой, совпадающей с диаметром неподвижного колеса /, у которого zi = Izi. Соединяя шарнирно точку В сателлита со звеном 3, получаем прямолинейное движение его. Здесь «(;^ = w»/oj2 —

Зубчатые колеса применяют для изменения частоты вращения выходного звена — ведомого вала — по сравнению с частотой вращения входного звена — ведущего вала, направления вращения ведомого вала, суммирования нескольких движений. Они служат также в качестве механизмов управления, воспроизведения заданных функций и направляющих механизмов.

В структурном синтезе механизмов разрабатываются кинематические цепи с минимальным количеством звеньев для преобразования движения заданного количества входных звеньев в требуемые движе-жения выходных. Результатом структурного синтеза механизма является его структурная схема, указывающая звенья и характер их взаимосвязи (класс кинематических пар). Выходное звено может двигаться с постоянной или переменной скоростью. Движение это бывает непрерывное или прерывистое (с остановками), неизменное или циклически изменяющееся. Для направляющих механизмов важно, чтобы траектории точек выходного звена соответствовали заданным. Задачи структурного синтеза многовариантны. Одно и то же преобразование движения получают различными по структуре механизмами. Поэтому при выборе оптимальной структурной схемы учитываются технология изготовления звеньев и кинематических пар, а также условия эксплуатации механизмов.

Задача синтеза планетарных направляющих механизмов (рис. 14 2) формулируется в следующем виде Задана некоторая кривая х = х(у), которую должна воспроизводить точка k сателлита 2, взаимодействующего о центральным колесом 3 внутреннего зацепления. Параметрами синтеза являются радиус водила гй) радиус

Рис. 14.2. Синтез планетарных направляющих механизмов

В инженерной практике планетарные механизмы применяются также в качестве направляющих механизмов. Например, для преобразования вращательного движения в поступательное в прессах используется планетарный механизм с одним неподвижным центральным колесом (рис. 15.16). При вращении водила точка В сателлита 2 перемещается по прямой, совпадающей с диаметром неподвижного колеса /, у которого z\ = 2z2. Соединяя шарнирно точку В сателлита со звеном 3, получаем прямолинейное движение его. Здесь и^\ = о»///о)2 =

Точные направляющие механизмы. Точным направляющим механизмом называется механизм, в котором траектория некоторой точки звена, образующего кинематические пары только с подвижными звеньями, точно совпадает с заданной кривой на всем ее протяжении или на некотором участке при условии, что погрешности изготовления не принимаются во внимание. В справочниках по механизмам дано описание большого количества точных направляющих механизмов, предназначенных для воспроизведения движения по прямой линии, по дугам окружностей и по коническим сечениям '.

Методы синтеза приближенных направляющих механизмов. Приближенным направляющим механизмом называется механизм, в котором траектория некоторой точки на звене, образующем кинематические пары только с подвижными звеньями, мало отличается от заданной кривой на отдельном участке или на всем ее протяжении. Приближенные направляющие механизмы применяются обычно в тех случаях, когда они имеют меньшее число звеньев по сравнению с теоретически точными механизмами. С уменьшением числа звеньев уменьшаются погрешности изготовления и потому приближенные направляющие механизмы часто оказываются практически более

точными, чем теоретически точные. Например, если требуется получить движение по прямой линии с помощью механизма, содержащего только вращательные пары, то минимальное число звеньев точного направляющего механизма равно шести. Применяя методы приближенного синтеза направляющих механизмов, можно найти четырехзвенный механизм, в котором теоретические (номинальные) отклонения от прямой линии значительно меньше отклонений, вызываемых погрешностями изготовления. В этом случае приближенный четырехзвенньш механизм является более точным, чем теоретически точный шестизвенный механизм.

Механизмы Чебышева. Из направляющих механизмов наибольшее практическое значение имеют механизмы, направляющие по дугам окружностей (круговые направляющие механизмы) и по отрезкам прямой линии (прямолинейно направляющие механизмы). Задачи синтеза этих механизмов были решены Чебышевым по методу наилучшего приближения функций при частном предположении, что шатунная кривая является симметричной кривой.

в а параллелограмм, — серия прямолинейно-направляющих механизмов, предложенных рус. математиком и механиком П. Л. Чебышевым <1821—94). Ч. п. относится к шарнирным механизмам, применяется в динамометрич. индикаторах и др. приборах, обладает значительно лучшим приближением к прямой линии, чем другие аналогичные механизмы.

В направляющих ползунов поршневых машин (материалы баббит по стали или чугуну) средние по длине допускаемые .давления до 1 ...1,2 МПа. В направляющих металлорежущих станков средних размеров (материалы чугун по чугуну) при малых скоростях (скоростях подачи) максимальные по длине давления равны 2,5...3 МПа, при значительных скоростях (скоростях главного движения) — до 0,8 МПа. Средние по длине давления примерно в 2 раза меньше максимальных. В направляющих тяжелых станков давления примерно в 2 раза меньше, чем в средних.

Прерывистое движение ползуна в направляющих. Динамическая модель (рис. 43, а) путем обращения движения приводится к модели, соответствующей медленным движениям ползуна в направляющих металлорежущих станков и некоторых приборов (рис. 43, в). Предполагается, что на ползун действует только сила трения в направляющих и сила упругости пружины Fnp, которая имитирует влияние упругости звеньев. Правый конец пружины движется с постоянной скоростью VQ, а ее левый конец получает перемещение z\, отсчитываемое от положения, соответствующего началу движения ползуна массы т. Коэффициент жесткости пружины обозначен через с.

В качестве примера разработки блок-схемы возникновения отказа на рис, 11 показан упрощенный вариант такой схемы для направляющих металлорежущих станков. Как известно, направляющие скольжения, которые служат для перемещения столов и суппортов, играют в станках особую роль, так как от их точности и долговечности в большой степени зависит точность обработки [153]. Для обеспечения надежности работы станка необходимо оценить возможность возникновения отказа по точности по вине направляющих. Энергия, действующая на станок и на направляющие, в виде механической, тепловой и химической энергии может вызывать такие процессы как износ, тепловую деформацию, коррозию, изменяющие начальное состояние направляющих,

Например, из этой формулы следует, что изменять форму изношенной поверхности направляющих металлорежущих станков можно не только путем улучшения конструкции, но и путем правильного проектирования технологических процессов обработки и рациональной загрузки станка.

Метод искусственных баз наиболее точен. Он широко применяется для оценки износа направляющих металлорежущих станков^ деталей текстильных машин, цилиндров авиационных и тракторных двигателей, поршневых колец и т. д. Им, в частности, можно определять износ цилиндров двигателей внутреннего сгорания после 100—150 ч испытаний [157 ]. Сущность метода состоит в оценке линейного износа по уменьшению размеров суживающегося углубления заранее известной формы. Искусственной базой может служить дно углубления (лунки), от которого измеряется расстояние до изнашиваемой поверхности. Углубление наносят либо путем вдавливания четырехгранной пирамидки на твердомере Виккерса или на приборе ПМТ-3, либо вырезанием специальным резцом. При вдавливании пирамиды с квадратным основанием величина линейного износа

Совершенствованием взаимодействия деталей можно добиться уменьшения неравномерности износа сопряжений машин, которая значительно снижает срок их службы. Например, для уменьшения неравномерности износа прямолинейных направляющих металлорежущих станков А. С. Проников [171] предлагает ряд конструктивных мероприятий. Он считает, что целесообразнее располагать резцедержатель в правой части суппорта и целесообразно также удлинение крыльев салазок в сторону передней балки. Другой путь получения более равномерного износа направляющих, по его мнению, состоит в ограничении их длины с тем, чтобы суппорт свешивался с направляющих станины в своих крайних положениях. Выполнение этих

169. Проников А. С. Эксплуатационное и теоретическое исследование-изнашивания направляющих металлорежущих станков, «Трение и износ в машинах». Сб. X. Изд. АН СССР, 1955, с. 91—194.

Изучив работу направляющих металлорежущих станков, работающих в условиях абразивного изнашивания, А. С. Лапидус определил относительную износостойкость композиционных материалов на основе ацетальных смол (табл. 10) при трении по шлифовальной шкурке по методике, описанной в работе [33]. За единицу принята износостойкость эталонного материала — органического стекла.

Характеристики трения материалов на основе ацетальных смол хуже, чем у фторопластов (см. ниже), но и они обеспечивают плавность медленных перемещений, необходимых для направляющих металлорежущих станков. Коэффициенты трения этих материалов приведены в табл. 12.

Эти материалы широко применяют в узлах трения различных машин и механизмов. Большинство из них — материалы целевого назначения. Так, Торсайт «В» выпускается специально для направляющих металлорежущих станков в виде лент шириной до 150 мм, толщиной 1,5—2,5 мм и отличается антискачковыми свойствами. Этот материал можно обрабатывать резанием (строганием, шлифованием). Ленты специально подготовлены для склеивания с металлическим основанием станка.

Применительно к работе в направляющих металлорежущих станков А. С. Ла-пидусом определены антифрикционные свойства и износостойкость при абразивном изнашивании отечественных и зарубежных наполненных материалов на основе ПТФЭ. Для этих материалов коэффициенты трения в 2—3 раза меньше, чем у материалов на основе СФД, а отношение коэффициентов трения покоя и при малой скорости прямолинейного перемещения меньше или равно единице. В табл. 23 приведены данные А. С. Лапидуса по относительной износостойкости этих материалов при работе по шлифовальной шкурке [33]. За единицу принята износостойкость эталонного образца из органического стекла. В табл. 24 приведены данные по износостойкости материалов на основе ПТФЭ при трении по чугуну [34].