正压力重载柱滚动导轨副的设计.docx

1技术背景人类机械工程的发展史，也是科技进步的发展史。以往两机械零件的平面相互运动称为低副运动（见图1）。低副运动静摩擦系数较大，动力源的驱动功率也大，零件表面在运动中易发热、磨损，不能满足生产需要。在以后不断地生产实践中摸索出了零件之间的滚动方式。即在两零件运动平面中增加了滚珠、滚柱为滚动体的运动，称为高副运动（见图2）。图1低副运动图2高副运动高副运动的动、静摩擦系数较小，因而驱动功率也小，且零件不易发热、磨损。典型案例：许多机床使用的直线运动低副导轨，普遍改为直线滚动的高副导轨，并涌现出许多高副导轨的制作厂家，使机械工程的直线运动技术迈出了一大步并取得了较好的应用效果。再具体地描述：直线滚动导轨又分为滚珠体和滚柱体两种形式。因钢球为滚动体的直线滚动导轨副（见图3）所承载的滚道是点接触，故承载能力低，工作运行过程中易产生振动，不能承受较大的切削力加工，同样不能满足机械产品日益增长的应用需求。图3钢球为滚动体的直线滚动导轨副鉴于此，经研究改进导轨形式为以滚柱为滚动体的直线柱滚动导轨副（见图4）,即在导轨两侧加工出四条呈45。分布的平面滚道，四列滚柱与之接触。较滚珠滚动导轨（见图3）而言，确实增大了导轨副的承载能力。但随之而来又产生了使用性能问题：滑块的两受力滚道面作用于滑块的开口部。承载负荷达一定数值后，因45。方向存在水平分力，迫使滑块开口部有扩张变形，以致于导轨副的滚动性能与承载能力大幅降低。在一定状况下，甚至造成滚动体在运行中有滑动现象，而一旦滑动，势必会将导轨面拉出深痕而报废。图4滚柱为滚动体的直线柱滚动导轨副根据以上所述，为解决传统导轨的不足，设计出一种新型直线柱滚动重载导轨副（见图5）。P图5新型直线柱滚动重载导轨副设计思路：将滑块下部易产生侧向分力的两列小滚柱合并为一列大滚柱移置于导轨顶部的大平面，也就是将导轨上平面作为导轨副的承重运动面。滑块上部的两列滚柱各列于导轨的一侧，约束其运动体左、右和径向旋转的偏差倾向，使新型导轨副有着较好的运动精度。简单述之：将导轨副传统的四列滚柱改为三列滚柱，装配于经过精密磨削的三条平面滚道上，通过特殊制作的返向器作无限循环，从而实现承载重物体在任意长直线导轨上平稳运行。2技术分析以目前各厂家制作的"45“滚柱导轨副为例：1 ）传统柱滚动导轨中的滚柱体通常为G.5mmx6mm,两列受力滚柱体与滚道接触长度为6+6=12（mm）。我们的新型导轨受力是一列gmmx30mm的大滚柱体与大滚道的接触长度是小滚柱的2.5倍。2 ）传统柱滚动导轨副的静载荷G为19OkN,新型导轨G为475kN0传统导轨两列滚柱受力面为两侧呈45。方向分布，存在侧向分力，数学表达式为：P分=Sin45o×GoP分=0707x190=143kN0滑块结构受弯曲应力（即滑块下部扩张变形）。新型导轨一列大滚柱受力是垂直于导轨平面的，滑块结构不存在有侧向分力，数学表达式为：P分=SinONG。=0x475=0kNo滑块结构受剪切应力，没扩张变形。新型导轨正压力重载特性正在于此。3）传统导轨有四条滚道，新型导轨只有三条滚道，所以新型导轨副的制造工艺性较传统导轨副更好。4新型导轨副外形尺寸与国际标准一致,便于用户选用，与市场兼容性更好。3 技术效果本案中的新型导轨是针对目前市场上各种直线滚动导轨副性能之不足而自主设计研发的，产品创新思维新颖独特，是一种全新理念的滚动功能部件，以满足不同用户更好、更高的使用需求。目前导轨行业的发展主题便是"重载"，我们的新型导轨根据这一主题要求，将重载荷体通过超长滚柱垂直作用于导轨平面，没有侧向分力，滑块不变形，使用中既有滚动导轨的轻便，又有接近于硬轨承载的刚性，从而实现真正意义上的重载4结束语直线滚动功能部件在国内发展已近50余年，使用的行业与品种越来越多，因而衍生的制造厂商也越来越多。但我们的制造技术，产品品质进展缓慢，我们导轨的性能（特指重载）很难超越国外一流产品，导致境外生产厂商纷纷进入内地市场，占据了相当大的市场份额，着实令人心痛不已。所以我们有责任改变这种状况，走自己的路，设计出更多、更好的机械产品，为振兴民族工业发展贡献一己之力。