导轨的选型及计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
导轨的选型及计算
按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-1[5],各类导轨的主要特点及应用列于表中。
表6-1 导轨类型特点及应用
导轨类型
主要特点
应用
导轨类型 主要特点
应用 滑动导轨
1, 结构简单,使用维修方便。2,未形成完全液体摩擦时低速易爬行 3,磨损大寿命低,运动精度不稳定
普通机床,冶金设备上应用普遍
滚动导轨 1,运动灵敏度高,低速运动平稳性好,定位精度高。2,精度保持性好,
磨损少,寿命长。3,刚性
和抗振性差,结构复杂成本高,要求良好的保护 广泛用于各类精密机床,数控机床,纺织机械等 塑料导轨
1,动导轨表面贴塑料软带等与铸铁 或钢导轨搭配,摩擦系数小,且动静摩擦系数搭配,不易爬行,抗摩擦性能好。2,贴塑工艺简单。3,刚度较低,耐热性差容易蠕变
主要应用与中大型机床压强不大的导轨应用日益广泛
动压导轨 1,速度高(90m/min~600m/min),形成液体摩擦2,阻尼大,抗阵性好 3,结构简
单,不需复杂供油系统,
使用维护方便4,油膜厚度随载荷与速度而变化。影响加工精度,低速重载易出现导轨面接触
主要用语速度高,精度要求一般的机床主运动导轨 镶钢,镶金属导轨
1,在支撑导轨上镶装有一定硬度的不钢板或钢带,提高导轨耐磨性,改善摩擦或满足焊接床身结构需要。2,在动导轨上镶有青铜只类的金属防止咬合磨损,提高耐磨性,运动平稳精度高
镶钢导轨工艺复杂,成本高。常用于重型机床如立车,龙门铣床的导轨上
静压导轨
1,摩擦系数很小,驱动力小。2,低速运动平稳性好 3,承载能力大,刚
性,吸阵性好4,需要一套液压装置,结构复杂,调整困难
各种大型,重型机床,精密机床,数控机床的工作台
6.1 初选导轨型号及估算导轨长度
X 方向初选导轨型号为494012GGB20BAL2P -⨯ [6]具体数据见《机械设计手册》9-149 Y 方向初选导轨型号为4109022GGB20AAL 1-⨯P
导轨的运动条件为常温,平稳,无冲击和震动 为何选用滚动直线导轨副:
1)滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小,摩擦阻力小,随动性极好。有利
于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率小,只相当普通机械的十分之一。
2)承载能力大,刚度高。
3)能实现高速直线运动,起瞬时速度比滑动导轨提高10倍。
4)采用滚动直线导轨副可简化设计,制造和装配工作,保证质量,缩短时间,降低成本。
导轨的长度:
由于导轨长度影响工作台的工作精度和高度,一般可根据滑块导向部分的长度来确定导轨长度。
其公式为:
L=H+S+△l-S1-S2
由此公式估算出Lx=940mm,Ly=1090mm
其中L—导轨长度
H—滑块的导向面长度
S—滑块行程
△l—封闭高度调节量
S1—滑块到上死点时,滑块露出导轨部分的长度
S2—滑块到下死点时,滑块露出导轨部分的长度
6.2 计算滚动导轨副的距离额定寿命
X方向的导轨计算
X方向初选导轨型号为4
940
12
GGB20BAL2P-
⨯,查表9.3-73[1]得,这种导轨的额定动,静载荷分别为Ca=13.6kN,Coa=20.3kN。
4个滑块的载荷按表9.3-48序号1的载荷计算式计算。
其中工作台的最大重量为:
G=100×9.8=980N
F1=F2=F3=F4=1/4(G1+F)=250N
1)滚动导轨的额定寿命计算公式[6]为:
L=(f
h f
t
fc fa Ca/ fwPc)
ε
⨯K=27166km
式中 L——额定寿命(km);
Ca——额定动载荷(KN);
P——当量动载荷(KN);
Fmax——受力最大滑块所受的载荷(KN); Z——导轨上的滑块数;
ε——指数,当导轨体为滚珠时,ε=3;当为滚柱时ε=10/3;
K ——额定寿命单位(KM ),滚珠时,K=50KM ;滚柱时,K=100KM ; fh ——硬度系数;
fh ――(滚道实际硬度(HRC ))。
由于产品技术要求规定,滚道硬度不得低于58HRC ,故通常可取fh =1 ft ——温度系数,查表6-2[7],得t f =1
表6-2 温度系数
工作温度/C 0
100≤
100~150 150~200 200~250 t f
1
0.90
0.73
0.60
fc ——接触系数,查表6-3;得c f =1
表6-3 接触系数
每根导轨上的滑块数
1 2 3 4 5 c f
1.00
0.81
0.72
0.66
0.61
fa ——精度系数,查表6-4;取a f =1.5
表6-4 精度系数
工作条件
a f
无外部冲击或振动的低速运动的场合,速度小于15m/min 1~1.5 无明显冲击或振动的场合,速度为15~60m/min 1.5~2 有外部冲击或高速运动的场合,速度大于60m/min
2~3.5
fw ——载荷系数,查表6-5;得w f =1
表6-5 载荷系数
精度等级
2 3 4 5 w f
1.0
1.0
0.9
0.9
则L=27166Km
2)寿命时间的计算
当行程长度一定,以h 为单位的额定寿命为:
h n L L L a h 3.3059260
174.021027166602103
23=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=