Моделирование несущей системы станка с использованием 3D-принтера Dimension Elite - страница 3

Увеличения жесткости стоек добиваются с помощью поперечных и продольных ребер. Во избежание коробления стенок расстояние между ребрами не должно быть более 400 мм.

Рисунок 1.5 – Типы сечений вертикальных станин (стоек)

Для стоек одностоечных станков, нагруженных сложной пространственной нагрузкой, применяют сечения, показанные на рисунке 1.5.в. Такие стойки имеют повышенную жесткость на кручение. В отношении жесткости контура сечения наиболее рациональны конструкции с высокими поперечными ребрами. Основное применение – это стойки расточных и фрезерных станков.

Оптимальным соотношением габаритных размеров стоек является отношение высоты ее поперечного сечения к ее ширине равное единице.

Сечения стоек, показанные на рисунках 1.5.г и 1.5.д применяют в станках портального типа. В этом случае сечения вытянуты в направлении перпендикулярном к плоскости портала. Наиболее распространены стойки с сечением, близким к прямоугольному (рисунок 1.5.д). Сечения с контуром в виде двух прямоугольников (рисунок 1.5.г) имеют стойки некоторых карусельных и продольно-строгальных станков. Вместе с тем для этих станков прямоугольная форма сечения является также более рациональной.

Для уменьшения деформаций искажения контура сечения предусматриваются поперечные ребра или перегородки.

Стойки продольно-строгальных и продольно-фрезерных станков могут быть унифицированы. При оптимальной форме поперечного сечения и размерах сечения, определяемых требуемой жесткостью, толщину стенок выбирают минимально возможной из технологических соображений. Применяемые формы направляющих стоек – прямоугольные, остроугольные (в форме «ласточкина хвоста») и комбинированные.

В стойках портальных станков для повышения жесткости соединения поперечины со стойками на внутренней боковой стенке стоек иногда делается дополнительная направляющая, по которой осуществляется зажим поперечины. Размеры сечений стоек обычно делают переменными по высоте – стойки расширяются книзу. При учете кручения целесообразно такое изменение сечений стойки, при котором с удалением от основания стойки форма сечений приближается к квадратной.

В стойках относительно большой высоты (существенно большей размеров сечения), если в них нет поперечных перегородок – сплошных или с окнами небольших размеров, – при пространственной нагрузке, действующей на стойку, возникают значительные деформации искажения контура сечения.

В отношении жесткости поперечного сечения влияние диагональных связей аналогично влиянию перегородок. Крестообразные продольные перегородки практически жесткость контура не увеличивают. Поперечные ребра могут рассматриваться как перегородки с окнами. Окна в перегородках, площадь которых меньше 0,2 – 0,3 площади перегородки, весьма незначительно уменьшают влияние перегородок на жесткость.

Наиболее рациональной является такая форма окна, которая обеспечивает наибольшую жесткость перегородки в своей плоскости, т. е. близкая к треугольной. С уменьшением высоты поперечных ребер, что равносильно увеличению размеров окна в перегородке, жесткость контура резко уменьшается. Однако даже при сравнительно небольшой высоте ребер, составляющей в диапазоне от 5 % до 10 % стороны сечения, наличие поперечных ребер повышает жесткость контура по сравнению со стойкой без ребер на величину от 30 % до 40 %.

Для повышения жесткости контура сварных стоек, внутри которых размещаются противовесы, стенки можно выполнять двойными, соединенные перегородками. Жесткость контура сечения стоек с двойными стенками значительно выше, чем жесткость стоек со сплошными толстыми стенками того же веса. Однако и в сварном исполнении введение достаточного количества перегородок оказывается все же значительно более эффективным, чем выполнение стенок двойными. При отсутствии искажения контура сечения влияние на жесткость поперечных. перегородок и ребер весьма незначительно. Для повышения жесткости стенок в плоскости меньшей жесткости стенки стоек обычно подкрепляют сравнительно невысокими ребрами – поперечными и продольными или диагональными. Во избежание колебаний стенок как диафрагм площадь поверхности стенок между ребрами не должна превышать 160 000 мм