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. 8.5, а); замкнутые в одной плоскости; замкнутые в двух плоскостях (рис. 8.5, б–г); цилиндрические.

а	б
в	г

Рис. 8.5. 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 роликовых направляющих

;

в шариковых направляющих с плоскими рабочими гранями

,

где Q – сила действующая, на наиболее нагруженный ролик или шарик;

E – приведенный модуль упругости материала; МПа;

b –длина ролика, мм;

r – радиус ролика или шарика, мм.

Конструкцию и типоразмеры направляющих выбирают по справочной литературе [2,3].