Раздел 11. Конструирование узлов и деталей

Конструирование и расчеты суппортов

Суппортом называют механизм, предназначенный для закрепления, подачи или настроечного перемещения по одной или нескольким координатным осям основных или вспомогательных элементов станка.На суппорте монтируют механизмы главного движения (шпиндели, ножевые валы, токарные резцы, рамные пилы), органы механизма подачи (вальцы, конвейеры, толкатели), базовые линейки, столы и прижимы. По количеству рабочих движений различают суппорты одно-, двух- и трехкоординатные. На суппорте возможны вращательные настроечные перемещения.

Привод настроечных перемещений в суппортах бывает ручной, механический или автоматический.

Конструктивно суппорты выполняются по-разному. В общем случае суппорт состоит из направляющих, ползуна или каретки, элементов фиксирования и перемещений.

Направляющие суппорта

Направляющими суппорта называются устройства, обеспечивающие прямолинейное (иногда криволинейное) перемещение подвижного элемента (ползуна, каретки) с заданной точностью.

По форме рабочих поверхностей направляющие могут быть плоскими, призматическими или цилиндрическими. При этом ползун монтируется на направляющей с трением скольжения или трением качения (рис. 42 и рис. 43).

Рис. 42. Суппорты с направляющими скольжения

Суппорты характеризуют точностью, долговечностью и жесткостью. Точность перемещения зависит главным образом от точности изготовления направляющих. Долговечностьсуппорта характеризуется способностью сохранять первоначальную точность перемещения в течение заданного времени их использования. Жесткость суппорта определяет способность оказывать сопротивление действию деформирующих сил. Жесткость выражается отношением силы, приложенной в заданной точке, к величине деформации, измеренной в направлении действия силы. Деформации возникают, главным образом, по поверхностям контакта ползуна и направляющих.

Расчет суппортов

При конструировании суппорта необходимо знать условие самоторможения (заклинивания) ползуна.

Движущая сила параллельна направляющей. На рис. 45, а приведена схема сил, возникающих при движении ползуна по направляющей, когда движущая сила Т направлена параллельно оси направляющей и приложена к ползуну на расстоянии h от

Рис. 43. Суппорты с направляющими качения

ее оси. При движении ползун преодолевает полезное сопротивление Q и силы трения F.

При установившемся равномерном движении ползуна можно написать следующие уравнения равновесия [15]:

и

или и ,

где N –сила нормального давления ползуна на направляющую, Н. Отсюда следует

.

Подставляя эту формулу в выражение для силы трения F,

получим

.

Отсюда величина движущей силы

. (81)

При работе может произойти заклинивание ползуна в направляющих. В этом случае Т = ¥ или

.

Отсюда следует, что в конструкции суппорта можно определить критическое отношение величин h и l, при котором наступает заклинивание:

. (82)

Для предотвращения заклинивания рекомендуется следующее соотношение:

, (83)

где К – коэффициент запаса от заклинивания; при коэффициенте трения скольжения f = 0,2 принимают К = 5 для плоских призматических направляющих; К = 6,5 для цилиндрических направляющих; К = 10 для направляющих "ласточкин хвост".

Движущая сила наклонна к направляющей. На рис. 44 б, в показана схема сил при движении ползуна, когда движущая сила Т направлена под острым углом a к направляющим. При этом на первой схеме сила Т приложена к ползуну вне направляющих, а на второй – в пределах направляющих. Для обеих схем можно составить одинаковые уравнения равновесия ползуна:

;

.

Отсюда опорная реакция N₁

.

В первом уравнении системы раскроем значения сил трения и подставим значение N₁

.

Движущая сила Т

.

Если знаменатель полученного выражения будет равен нулю, то произойдет заклинивание ползуна в направляющих. Значение угла a_кр при заклинивании можно получить из выражения

. (84)