Prowadnice cz. 2

Autor mechanika-obrobka.pl


Napisane 2017-10-23 18:29:22


Prowadnice cz. 2

Zjawisko stick - slip

Bardzo istotnym zjawiskiem związanym z pracą prowadnic jest zjawisko stick – slip. Które prezentuje poniższy rysunek:

zjawisko stick slip
Wykres przedstawiający zjawisko stick-slip

Jest to niepożądane zjawisko, które powoduje skokowe – przerywane ruchy elementu przesuwanego. Stick – czas postoju, slip – czas poślizgu. Zjawisko to powoduje niepożądane drgania, które mogą wpływać na dokładność urządzenia, w którym zastosowane są prowadnice.

W najprostszych słowach – przesuwaliście kiedyś jakikolwiek mebel w domu np. po panelach? Pomimo, że przykładacie stałą siłę początkową przesunięcia mebla są przerywane – skokowe, dopiero jak uda wam się zwiększyć prędkość posuwu mebla po podłodze – przesunięcie jest stałe i idzie wam dużo łatwiej. Na tym właśnie polega zjawisko stick-slip.

Z zjawiskiem stick-slip bezpośrednio powiązane są zmieniające się wartości tarcia i działających sił, które im przeciwdziałają. Jest to zjawisko nie do końca zbadane i wytłumaczone, można mu zaradzić stosując specjalne kompozyty. Przyczynami jego powstawania może być:

  • zbyt mała prędkość posuwu,
  • brak odpowiedniego smarowania,
  • duża różnica pomiędzy wartościami współczynników tarcia elementów współpracujących,
  • zbyt mała sztywność układu.

Prowadnice toczne

Prowadnica toczna
Prowadnica toczna

W porównaniu do prowadnic ślizgowych – toczne zapewniają najmniejsze opory ruchu, są bardziej odporne na zużycie oraz zapewniają bardzo płynną pracę. Oczywiście w dużej mierze lepsze parametry pracy są zależne od odpowiednie wykonania prowadnicy (tolerancje i montaż).

Można wyróżnić podział ze względu na element toczny (kulkowe, wałeczkowe, igiełkowe) i na sposób pracy tych elementów. Zaletami prowadnic tocznych są:

  • bardzo małe opory ruchu, współczynnik tarcia poniżej 0,005
  • możliwość uzyskiwania bardzo małych prędkości i przyśpieszeń,
  • zjawisko stick-slip nie występuje,
  • generują bardzo mało ciepła.

Prowadnice ze swobodnymi elementami tocznymi – prowadnice tego typu składają się z elementu ruchomego, który posiada specjalne rowki w których toczą się np. kulki, unosząc element ruchomy nad listwą.

Aby zapewnić równomierny rozkład elementów tocznych, należy jak w przypadku łożysk, zastosować koszyczek. Wyróżnia się koszyczki swobodne – pozioma praca prowadnicy i koszyczki napędzane – gdy na elementy toczne działają duże siły i przyśpieszenia.

Koszyczek w prowadnicach
Zastosowanie koszyczka w prowadnicach

Największą wadą prowadnic tocznych jest ich dynamika. Mają one bardzo mały współczynnik tłumienia drgań. Jedną z możliwości poprawy dynamiki jest stosowanie elementów tłumiących - specjalnych bloków, które montowane są podobnie jak wózki i zwiększają tłumienie powstałych drgań. Innymi metodami jest zastosowanie materiałów o dobrym tłumieniu czy zmianę masy i sztywności połączeń prowadnicowych.

Zamknięty obieg elementów tocznych ­– elementy toczne mogą poruszać się w zamkniętym obiegu. Charakteryzują się one spokojnym i płynnym ruchem. Podczas pracy elementy toczne mają kontakt z wałkiem i tuleją, kierując się do kanału powrotnego.

Obieg kulek w wózku
Prowadnik z zastosowanym obiegiem kulek

Naprężenia wstępnejest to początkowe obciążenie działające wewnątrz wózka na elementy toczne i prowadnice. Jego celem jest zwiększenie sztywności połączenia i eliminacja luzów.

Prowadnice rolkowe

Zamiast elementów tocznych (kulek itd.) wykorzystuje się rolki, których dokładna geometria jest uzależniona od budowy prowadnicy. Stosowane jako ‘duże’ prowadnice np. transporcie i kolejkach, ale również jako małe prowadnice np. w przemyśle meblarskim – wysuwane szuflady.

prowadnice do mebli
Prowadnica rolkowa do mebli

prowadnice rolkowe kolejki
Prowadnice rolkowe kolejki

Prowadnice aerostatyczne

Działanie takich prowadnic polega na wykorzystaniu poduszki aerostatycznej. Za pomocą odpowiednich kanałów doprowadzane jest powietrze o odpowiednim ciśnieniu – do szczeliny pomiędzy prowadnikiem a prowadnicą. Wielkość takiej szczeliny zawiera się w wartościach 10 – 30 µm. Prowadnice aerostatyczne posiadają bardzo mały współczynnik tarcia, dużą czystość pracy ale mogą być wykorzystywane do przenoszenia małych obciążeń, wymagają bardzo dokładnego wykonania i dodatkowych urządzeń (przygotowanie powietrza itd).

Prowadnica aerostatyczna
Model prowadnicy aerostatycznej

Prowadnice hydrostatyczne

Działanie tych prowadnic jest bardzo zbliżone do działania prowadnic aerostatycznych, z tą różnicą, że zamiast powietrza doprowadza się olej pod odpowiednim ciśnieniem. Dochodzi wtedy do zjawiska tarcia płynnego – współczynnik tarcia tych prowadnic jest bardzo mały, a żywotność bardzo duża. Olej jest doprowadzana za pomocą odpowiednich komór, których wielkość i ilość wpływa na nośność prowadnicy i jej dynamikę. Materiał z jakiego wykonane jest takie połączenie prowadnicowe, odgrywa już mniejszą rolę - nie występuje między nimi bezpośrednie tarcie.

Prowadnica hydrostatyczna
Prowadnice hydrostatyczne

< Wróć do poprzedniej strony artykułu