Аэростатические направляющие

Конструктивное оформление аэростатических направляющих (рис. 4) основано на разделении всей рабочей поверхности на несколько карманов (секций) с независимым подводом и распределением воздуха. Карманы и распределительные канавки следует делать небольшими по объему из-за опасности потери устойчивости и самовозбуждения интенсивных колебаний типа пневмомолотка. Обычно применяют микроканавки треугольного профиля и малой глубины, соответствующей условию обеспечения устойчивости, когда объем воздуха в канавке в 4-5 раз меньше объема воздуха в щели опоры

, (1)

где В – ширина опоры; h – толщина щели.

При значительной ширине опоры используют микроканавки замкнутой формы, как в гидростатических опорах. Воздух через дросселирующее отверстие (d = 0,2¸0,8 мм) подводится к центру микроканавки под избыточным давлением 2-4 кгс/см² от пневмосети. Питание от отдельного компрессора высокого давления применяют пока редко, хотя при этом можно существенно повысить жесткость и виброустойчивость аэростатических опор.

Грузоподъемность аэростатических опор определяют на основе закона распределения давлений в зазоре. Условие неразрывности воздушного потока и допущение о том, что истечение происходит только в поперечном направлении, дают возможность определить подъемную силу опоры с одной канавкой

Р = Blf_p (k), (2)

где f_p(k) – коэффициент, зависящий от характеристики опоры,

(3)

Коэффициент fp(k) при расчете грузоподъемности назначают в зависимости от характеристики k и подводимого в канавку давления р_к (рис. 5). По условию устойчивости характеристику опоры k следует ограничивать интервалом значений 0,3 < k < 2.

Рис. 6. Переходные процессы при подъеме и опускании на аэростатических опорах

Жесткость незамкнутых аэростатических опор и направляющих выражается также через характеристику k опоры

, (4)

причем коэффициент жесткости приближенно равен 0,5 . Диаметр дросселирующего отверстия при проектировании и расчете можно брать равным глубине канавки и определять по формуле (1).

Наиболее целесообразной областью применения аэростатических направляющих в станках является точное позиционирование. При отсутствии подачи воздуха создается контакт поверхностей с большим трением, обеспечивающим достаточно жесткую фиксацию узла станка в заданном положении. Исследование переходных процессов, связанных с подъемом и опусканием направляющих, свидетельствует об их сравнительно быстром протекании (рис. 6) и малом смещении узла из фиксированной позиции. Для большей точности позиционирования при аэростатических направляющих можно применять вакуумные устройства для быстрой установки узла в заданную позицию.

Динамические характеристики аэростатических опор и направляющих значительно ниже характеристик гидростатических направляющих. Демпфирующая сила в первом приближении пропорциональна вязкости смазочной среды, а так как вязкость масла индустриального 45 примерно в 10000 раз больше вязкости воздуха, то соответственно различается и демпфирование. Амплитудно-частотные характеристики колебаний узлов на аэростатических направляющих фиксируют резонансные пики преимущественно в диапазоне частот 50-150 Гц. В закрытых направляющих амплитуда вынужденных колебаний обычно значительно меньше, чем амплитуда колебаний в открытых направляющих.

Для повышения надежности аэростатических направляющих применяют резервный объем воздуха (баллон), который при случайном отказе системы питания обеспечивает подачу воздуха до тех пор, пока не сработает аварийная аппаратура.

ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ