直线轴承在复合材料生产中导向机构的设计应用

直线轴承在复合材料生产中导向机构的设计应用

航空航天领域复合材料的应用越来越广泛，对复合材料的成型、加工技术提出了更高的要求，特别是成型技术中的工艺参数控制精度直接影响其制品的质量，其中复合材料布带缠绕成型中压力的控制精度就是影响缠绕制品质量的关键因素之一。而压力的控制精度和稳定性除与控制算法有关外，还取决于压力施力导向机构，也就是直线轴承和直线滚动导轨的精度和稳定性。

导向机构影响压力传导精度和稳定性的主要因素有：传导元件性能、结合面摩擦力和安装精度。目前主要采用直线轴承和直线滚动导轨作为复合材料布带缠绕压力施力导向机构的传导元件。

直线轴承是一种低成本直线运动机构，传动摩擦阻力小，精度高，运动快捷，但负荷滚珠和淬火传动轴因为是点接触，容许载荷较小，较大冲击载荷会挫坏滚珠，致使接触面处摩擦系数大大增加。

直线轴承能承受弯曲力矩的能力较差，另外，在实际缠绕工况下会受到倾覆力矩的作用，使负荷滚珠弹性变形和受力不均匀，弹性变形较大的负荷滚珠，在受到冲击力时，更易发生磨损和挫坏，对缠绕压力的施加将产生更大影响。直线滚动导轨润滑简单，摩擦阻力小，定位精度高，承载能力大，刚度好，可承受四个方向的力和倾覆力矩，且直线滚动导轨通过预加载荷，可提高结合面刚度，负荷滚珠不易受磨损和挫坏。

基于直线轴承的压力导向机构主要受力有：

气缸的推力 F1，模胎对热压辊压力 Fn，连接器对传动轴施加的力 F2，直线轴承套对传动轴的支撑力 T，直线轴承结合面的摩擦力 f1，模胎对热压辊切向力 fτ，热压辊自重 g1，传动轴自重 g2。传动轴还承受由 fτ、g1、g2、T、F2而产生的倾覆力矩 M（如图1）。

图文仅供学习参考

恒力|直线轴承系列