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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4

940

12

GGB20BAL2P

[6]

具体数据见《机械设计

手册》9-149 Y

方向初选导轨型号为4

1090

22GGB20AAL 1P 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4940

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 ）

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；

——指数，当导轨体为滚珠时，=3；当为滚柱时=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

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

174.0210

2716660210

3

23