Transcript Mechatro_szerk_prez3_100224_jav

Mechatronika MSc szak
Esti tagozat
2009-2010 tavaszi félév
Óbudai Egyetem,
Bánki Donát Gépész- és
Biztonságtechniakai Mérnöki Kar
MECHATRONIKAI SZERKEZETEK
3. ELŐADÁS
EGYENES VEZETÉKEK,
GÖRDÜLŐ ORSÓK
Czifra Árpád
EGYENES VEZETÉKEK
Alkatrészek egymáshoz képesti egyenes vonalú mozgásának
biztosítása; a mozgás irányába ható erőn túl az összes többi erő és
nyomaték felvétele.
Követelmények:
- pontos helybentartás; terhelés alatt a kívánt pozíció betartása
- mozgás közben ne lépjen fel nemkívánt súrlódási állapot
- kismértékű kopás, kopás utánállítás
- könnyű futás
- (nagy) pontosság
- merevség
- cserélhetőség
- kis karbantartási igény
Típusai:
- csúszóvezetékek:
* kenés nélküli
* kent
* hidrosztatikus
- gördülővezetékek:
* golyós
* görgős
CSÚSZÓVEZETÉKEK
Előnyök:
- egyszerű
- olcsó
- jó csillapítóképesség
- dinamikai terhelhetőség
- szennyeződésekre „nem” érzékeny
Hátrányok:
- kis merevség
- holtjáték
- kopás
- akadozó csúszás (stick-slip)
Hidrosztatikus vezetékeknél:
- nagy merevség biztosítható
- kopás minimalizálható
- akadozva csúszás kiküszöbölhető,
DE
- drága
- igényes kivitelt kíván
- segédberendezések alkalmazása
TÍPUSAI I.
Zsáry 139. ábra
1. Csúszófelületre merőleges erő felvétele
2. Keresztirányú erő felvétele
3. Záróléc
4. Állóléc: játék és kopás állítás
1. ábra. Párhuzamos felületű csúszóvezetékek
TÍPUSAI II.
Zsáry 140. ábra
2. ábra. Fecskefarok vezetékek
Zsáry 142. ábra
Zsáry 141. ábra
3. ábra. Prizmás vezetékek
4. ábra. Oszlopos vezetékek
TÍPUSAI III.
5. ábra. Kombinált vezeték (esztergagépeken)
6. ábra. Hidrosztatikus vezeték
JELLEMZŐIK, ANYAGAIK I.
1. Műanyag vezetékek
- kenést nem, vagy alig igényelnek
- acélpályán csúsznak
- kis mértékű kopás
- szennyeződések beágyazódása
- kis súrlódási tényező
- kis különbség a nyugalmi és mozgásbeli súrlódási tényezőben
- kis hővezető képesség
2. „Hidrodinamikus” vezetékek
- vegyes súrlódási állapot
- nagy keménységkülönbség a vezeték és a szán között
- vezetőlécek ötvözött acél, vagy gömbgrafitos öntöttvas
keménykróm bevonattal
- öntöttvas, acél (C15, C25) csúszópálya
- vegyes súrlódásból származó kopás miatt kis (kb 0,5-1,5 MPa)
felületi terhelést engedünk meg
- folyamatos olajzás szükséges
3. „Hidrosztatikus” vezetékek
- nagy futáspontosság
- merevség
- kis súrlódás
- kis kopás
- nagy pontossági követelmény
4. Műanyag és „hidrodinamikus” vezetékek stick-slip jelensége:
A nyugalmi és mozgásbeli súrlódási tényező nagy különbsége.
Kis sebességek esetén fellépő stabilitási probléma.
Pozicionálási pontosságot jelentősen rontja.
Speciális kenőanyagokkal javítható.
Súrlódási tényezők javítása (pl: POM alapú műanyag
csúszópályánál µd=0,15, µs=0,18; acél-acél párnál µd=0,09, µs=0,16).
5. Egyéb:
Vezetékek egyenetlen kopás (középen erőteljesebb).
Szennyeződések (por, forgács) csökkentésére burkolatok.
GÖRDÜLŐ VEZETÉKEK
Előnyök:
- hézagmentes
- kis ellenállás
- holtjáték mentes
- karbantartást nem igényel
- nincs stick-slip
- kis kopás
- egyszerű javítás
Hátrányok:
- drágább
- kis csillapítás
- rezgések
- zajok
- szennyeződésekre érzékenyebb
Típusok:
- golyós vagy görgős
- korlátozott vagy korlátlan elmozdulású
- kosaras vagy kosár nélküli
GOLYÓS VEZETÉKEK I.
ZSÁRY 146. ábra
7. ábra. Korlátozott
elmozdulású golyós
vezeték elve
ZSÁRY 148./a ábra
8. ábra. Sík golyós vezeték
Tömítések
9. ábra. X és O elrendezésű végtelenített golyós vezeték
GOLYÓS VEZETÉKEK II.
Golyós vezetékek jellemzői:
- kevésbé érzékeny a beépítési pontatlanságokra (nincs élfelfekvés)
- pontszerű érintkezés miatt kisebb teherbírás
- golyók súrlódása jelentősebb kopást okoz
10. ábra. „Gothic” elrendezésű
golyós vezeték
11. ábra. Végtelenített golyós vezeték
GÖRGŐS VEZETÉKEK I.
ZSÁRY 145/b
12. ábra. Görgős vezeték
13. ábra. Végtelenített
hengergörgős vezeték
14. ábra. Korlátozott elmozdulású
tűgörgős vezeték
GÖRGŐS VEZETÉKEK II.
Görgős vezetékek jellemzői:
- pontos beépítést igényel (ne alakuljon ki élfelfekvés)
- nagyobb teherbírás
- jelentős súrlódás
15. ábra. Korlátozott elmozdulású
hengergörgős vezeték
KOSARAS VEZETÉKEK I.
Jellemzői:
- nincs közvetlen súrlódás a gördülőelemek között
- kisebb kopás
- kisebb hőfejlődés
- a gördülőelemek nem ütköznek, ez csendesebb járást biztosít
- hosszabb élettartam
16. ábra. Kosár nélküli
elrendezés
17. ábra. Kosaras
elrendezés
KOSARAS VEZETÉKEK II.
Jellemzői:
- állandó kenőfilm a futófelületeken
- kisebb kopás
- hosszabb élettartam
18. ábra. Gördülőkosár alkalmazása zsírzsó zsebekkel
KOSARAS VEZETÉKEK III.
„Kiegészítő” megoldások:
- A nagyobb pontosság eléréséhez előfeszítés alkalmazható. Ezzel a
holtjáték teljesen megszüntethető, a merevség növelhet, nagy pontosság
érhető el. Megvalósítása a „kocsi” ráfeszítése a sínre. Hátránya, hogy
üresjáratban nagyobb energia szükséges a mozgatáshoz, csökken az
élettartam.
- Olajzó rendszer beépítésével kedvezőbb üzemi körülmények
biztosíthatók.
19. ábra. Olajtankkal ellátott gördülőkocsi
GÖRDÜLŐ VEZETÉKEK DINAMIKUS MÉRETEZÉSE
- katalógusok részletes méretezési, élettartam számítási leírást adnak
- névleges élettartam: az a km-ben kifejezett élettartam, amit a gördülő
vezetékek 90%-os valószínűséggel elérnek
- dinamikus alapterhelés (C): az a terhelés, melynél a golyók 50 km-es,
görgők 100 km-es névleges élettartammal működnek
Golyós vezetékre:
Görgős vezetékre:
GÖRDÜLŐ VEZETÉKEK STATIKUS MÉRETEZÉSE
- nagy statikus terhelésre történő méretezés, ami helyi maradó
deformációkat eredményezhet
-statikus alapterhelés (C0): az a terhelés, melynél a gördülő elemek
átmérőjének 0,0001 szeresével megegyező maradó deformációt okoz a
gördülő elemekben és a gördülő pályákban összesen
GÖRDÜLŐ ORSÓK
Mozgatóorsós szerkezetek, ahol a menetes orsó és az „anya” között
gördülő elemek helyezkednek el.
Menetemelkedés:
- kisebb menetemelkedés nagyobb beállási pontosságot jelent
- nagy menetemelkedés jó hatásfokot és nagyobb mozgatási
sebességet biztosít
Típusai:
- golyós orsó
- görgős orsó
Orsók gyártása:
- köszörüléssel
- görgőzéssel
Kinematika::
- max 3 m/s sebesség
- max 20 m/s2 gyorsulás
20. ábra. Golyós orsó kilakítása
GOLYÓ VISSZAVEZETÉSE
- golyóterelő: egy-egy menetet fog át
- visszavezető csatorna: több menetet
fog át
- teljes
visszavezetés:
nagy
menetemelkedés esetén
21. ábra. Teljes visszavezetés
22. ábra. Visszavezető csatorna
23. ábra. Golyóterelő
NAGY PONTOSSÁGÚ GOLYÓS ORSÓ
- golyókosár alkalmazása (jellemzői: mint gördülő vezetékeknél)
- előfeszítés (jellemzői: mint gördülő vezetékek): meneteltolás két
anyával, vagy rugós előfeszítéssel
24. ábra. Előfeszítés
GÖRGŐS ORSÓK
Jellemzői:
- nagyobb felületű érintkezés, több érintkezési pont
terhelhetőséget biztosít (akár 2000 kN dinamikus terhelés!!!)
- nagy merevség
- kis menetemelkedés: jobb pozicionálási pontosság
- nagyobb szögsebesség, nagyobb szöggyorsulás
- drága
25. ábra. Gördülő orsós szerkezetek
nagyobb
GÖRGŐ VISSZAVEZETÉS
Bolygó görgők:
- menetes görgő
- nagy terhelhetőség
- nagy sebesség
- nagy szöggyorsulás
Visszavezetett görgők:
- hornyos görgők
- görgő
visszaléptetése
anyában fordulatonként
- nagy pontosság
26. ábra. Bolygó görgők és visszavezetett görgők
az
GOLYÓS ORSÓ MÉRETEZÉSE I.
- statikus terhelésre és dinamikus (élettartamra) történő méretezés (mint
csapágyaknál)
- DE: az orsó méretezése statikus terhelésre, kihajlásra és kritikus
fordulatszámra is
- dinamikus alapterhelés (Ca): az a terhelés, melyen 90%-os túlélési
valószínűséggel 106 fordulat tehető meg
- statikus alapterhelés (C0a): az a terhelés, melynél a golyók átmérőjének
0,0001 szeresével megegyező maradó deformációt okoz a gördülő
elemekben és a gördülő pályákban összesen
Statikus terhelésre:
GOLYÓS ORSÓ MÉRETEZÉSE II.
Élettertamra (dinamikus terhelésre):
BEÉPÍTÉS
Sínek:
katalógusok
tartalmazzák a beépítési
(alak- és helyzettűrési)
előírásokat
Papucsok
Golyós orsó: középen elhelyezve,
mert általában ez a terhelés helye
27. ábra. Egyenes vezetékek és golyós orsó alkalmazása szerszámgépeken
FELHASZNÁLT IRODALOM
[1]
1999
Zsáry Árpád: Gépelemek II. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest,
[2]
Németh
István:
Szerszámgépek
építő
Gépgyártástechnológiai Tanszék, elektronikus jegyzet
elemei,
BME,
[3]
Pintér József: Ipari robotok osztályozása, szerkezeti egységei,
elektronikus előadásvázlat
[4]
ABBA Linear TechCo. LTD:
manufacturer, elektronikus cégbemutató
[5]
SUPERPLAST
Professional
linear
guide