Направляющие прямолинейного движения

Направляющие с трением скольжения просты в изготовлении, имеют небольшие габаритные размеры, но чувствительны к изменениям температуры. Направляющие с трением качения рекомендуют применять в тех случаях, когда необходимо обеспечить легкость движения с достаточно высокой точностью. По конструктивному признаку различают: цилиндрические направляющие, у которых рабочими являются цилиндрические поверхности; призматические направляющие, у которых рабочими поверхностями являются призмы различных типов; Н-, П-, Т-образные, в том числе призматические направляющие типа «ласточкин хвост».

Типовые схемы направляющих с трением скольжения показаны на рис. 3.25: а — цилиндрические направляющие, в которых ползун 2 с цилиндрической и плоской рабочими поверхностями перемещается по цилиндрическим поверхностям стержней 1 и 3; б — цилиндрические направляющие, в которых каретка 2 с призматическими рабочими поверхностями перемещается по цилиндрическим стержням 1, закрепленным на неподвижном основании 3, в результате чего касание каретки с направляющими происходит по линиям; в — прямоугольные призматические направляющие с П-образной призмой; г — призматические направляющие типа «ласточкин хвост» с углом а.

По форме используемых тел качения различают направляющие на шариках и роликах, при этом в качестве роликов могут быть использованы стандартные подшипники качения. В зависимости от способа установки шариков различают направляющие с перекатывающимися и вращающимися вокруг своей оси шариками. В первом случае при перемещении каретки шарики перекатываются по основанию и оси тел качения перемещаются >2 как относительно каретки, так и относительно основания (рис. 3.26, а). Во втором случае тела качения закреплены на осях и при перемещении каретки вращаются в своих гнездах, а оси тел остаются неподвижными относительно каретки и основания (рис. 3.26, б).

Из сравнительного анализа направляющих с различной установкой шариков видно, что теоретическая длина каретки и основания в случае применения перекатывающихся шариков L + S/2, где L — расстояние между центрами шариков, S — ход каретки, а в случае вращающихся шариков L + S. Следовательно, при проектировании приборных устройств с большим ходом каретки более целесообразна конструкция, в которой тела качения перемещаются вместе с подвижной кареткой, что позволяет уменьшить ее длину. С другой стороны, при установке шариков во вращающихся гнездах исключается влияние погрешности формы поверхности основания, поэтому такие направляющие при прочих равных условиях обеспечивают более высокую точность перемещения каретки.

В качестве примера на рис. 3.27 показана типовая конструктивная схема направляющих с трением качения с перекатывающимися шариками 1 и сепараторами 2.

Сепараторы в направляющих служат для выдерживания расстояния между телами качения, предотвращая выкатывания шариков за пределы направляющих, а в некоторых случаях сепараторы ограничивают перемещение подвижной каретки. В качестве примера на рис. 3.28 показан свободный сепаратор 7, служащий для выдерживания заданного расстояния между шариками. Сепаратор имеет отверстие D для шарика и вырезы, в которые входят штифты 2, ограничивающие перемещение сепаратора. При ходе S каретки длина выреза l = S/2 + d, где d — диаметр ограничительного штифта.

При анализе силового заклинивания направляющих равнодействующая внешних сил может быть направлена под углом или параллельно оси каретки. Равнодействующую F, приложенную к точке А на оси каретки и составляющую с ней угол а, разложим на две составляющие (рис. 3.29, а). Радиальная составляющая Fr прижимает каретку к направляющей, в результате чего в зонах контакта каретки с направляющей возникают реакции Fr1 и Fr2, обусловливающие силу трения Fт, которая препятствует движению каретки.