Устройство для контроля подшипников качения

 

Использование: в машиностроении, в стендах для контроля и испытания подшипников качения для определения параметров подшипников качения, определяющих точность их вращения. Сущность изобретения: устройство содержит-станину 1, цилиндрический корпус 2 с гнездом 3 для размещения невращающегося кольца (4 или 5) контролируемого , подшипника 6, оправку 7 для установки на вращающееся кольцо(5 или 4), привод вращения 8 оправки, механизм 9 осевого нагружения подшипника 6 и систему измерения цанги 10 и 11 для самоустановки колец 4 и 5. Привод вращения содержит ведомый шкив 12, ведущий шкив 13, электропривод 14 вращения и натяжной шкий 15, установленные на траверсе 16. Механизм осевого нагружения выполнен в виде электромеханического нагружателя 17, динамометра 18 сжатия и штока 19 взаимодействующего с оправкой 7 через шарик 20. Система измерения снабжена бесконтактными индуктивными датчиками 21 осевого перемещения динамометра 18 и 22 - осевого перемещения оправки 7, средствами измерения радиального и торцового биения вращающегося кольца. Бесконтактные индуктивные датчики 23 и 24 поперечного перемещения установлены на жестких перемычках 25 плоскопараллепьных пружин 26, на других перемычках установлены щупы 28. Такое устройство позволит повысить точность контроля и качество подбора подшипников прецизионных опор, например шпиндельных узлов по параметрам радиального и торцового биения, а также по осевой жесткости . 1 з.п.ф-лы, 4 ил (7 w Ё VI сл ся шг/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4885227/27 (22) 22.11.90 (46) 30.07.92, Бюл. ¹ 28 (71) Белорусский политехнический институт (72) Н.Т,Минченя, П.А.Удовидчик, Е.М.Новик, Н.А,Конищев и Т.1.Палазник (56) Патент ГДР N - 208056, кл, 6 01 М 13/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ (57) Использование: в машиностроении, в стендах для контроля и испытания подшипников качения для определения параметроа подшипников качения, определяющих точность их вращения. Сущность изобретения: устройство содержит. станину 1, цилиндрический корпус 2 с гнездом 3 для размещения невраЩающегося кольца (4 или 5) контролируемого подшипника 6, оправку 7 для установки на вращающееся кольцо Д или 4), привод вращения 8 оправки, механизм 9 осевого нагружения подшипника 6 и систему измерения цанги 10 и 11 для самоустановки колец 4 и

„„Я „„1751654 А1

5. Привод вращения содержит ведомый шкив 12, ведущий шкив 13, злектропривод

14 вращения и натяжной шкив 15, установленные на траверсе 16. Механизм осевого нагружения выполйен в виде электромеханического нагружателя 17, динамометра 18 сжатия и штока,19, взаимодействующего с оправкой 7 через шарик 20. Система измерения снабжена бесконтактными индуктивными датчиками 21 осевого перемещения динамометра 18 и 22 — осевого перемещения оправки 7, средствами измерения радиального и торцового биения вращающегося кольца. Бесконтактные индуктивные датчики 23 и 24 поперечного перемещения установлены на жестких перемычках 25 ф плоскопараллельных пружин 26; на других перемычках установлены щупы 28. Такое ус- . тройство позволит повысить точность контроля и качество подбора подшипников прецизионных опор, например шпиндельных узлов по параметрам радиального и торцового биения, а также по осевой жесткости, 1 з.п.ф-лы, 4 ил, 1751654

Изобретение относится к машиностро- индикаторов. Результаты измерения иэвеению, к стендам для контроля и испытания стным методом зависят от способа нагружеподшипников качения, и может быть ис- ния, величины груза, способа передачи польэовано для определения параметров вращения, измерительного усилия. Однако подшипников качения, определяющих точ- 5 такой контроль точности вращения и осевой ность их вращения, . жесткости подшипников позволяет компТочность вращения подшипников каче- лектовать опоры шпиндельных узлов с точния является определяющим и лимитирую- ностью до 1 — 2 мкм, щим naðàìåòðîÌ Tiðè использовании Наиболее близким к предлагаемому явподшипников в прецизионных узлах враще- 10 ляется устройство для контроля подшипнинйя, например, шпиндельных узлах, являю- ков, содержащее станину, цилиндрический щихся одним из наиболее ответственных корпус с гнездом для размещения невращаузлов станков, обеспечивающих их пара- ющегося кольца контролируемого.подшипметрическую надежность, т,е. способность ника, оправку для вращающегося кольца, обеспечивать заданные характеристики 15 привод вращения оправки, системуизмереточности в течение всего срока службы стан- ния, при этом ось вращения подшипника ка. На долю шпиндельных узлов приходится расположена в горизонтальной плоскости, а

50 — 60 $ погрешностей в общем балансе устройство снабжено сменными оправками точности станка. Обеспечение заданных по- для установки на внутреннее или наружное казателей:точности и надежности шпин- 20 кольца подшипника, дельных узлов может быть достигнуто - Устройство обеспечивает контроль не- целенаправленным подбором параметров которых параметров подшипников при враопор шпинделей, Комплексная оклейка экс- . щении как внутреннего, так и наружного плуатационных качеств подшипнйков каче- колец. ния в сборе может быть произведена 25 Однакоустройство не позволяет произпреимущественнопутемконтроля иисйыта- водить контроль подшипников под нагрузний. : - кой, что снижает его технологические

Наибольшее значение при оценке каче- воэможности. Кроме того, расположение ства подшипников имеюттакие параметры, оси контролируемого подшипника в горикак радиальное биение, боковое биение по 30 зонтальной плоскости обуславливает устадорожкам качения колец и биение торцов новку наружного и внутреннего колец колец, оказывающие влияние на вибрацию соответственно в корпус и оправку, имеюузла, осевое смещение вала и точность мон- щих независимую связь со станиной устройтажа.- — " - ства, что неизбежно приводит к перекосу

Комплексными параметрами, опреде- 35 колец подшипника при монтаже, который ляющими качество радиально-упорных ша- определяется перекосом или смещением рикоподшип ников, которые находят осей корпуса и оправки устройства, Это снинаиболее широкое применейие в прецизи- жает точность контроля, а также исключает

oHHblxó3ëàõ, являются радиальное и осевое контроль таких величин, как биение колец биение колец и осевая жесткость подшип- 40 относительно дорожек качения и торцовое ника. ":,: биение вращающегося кольца.

Контроль параметров поДшипников ка-, Следовательно, основным недостатком чения контактным методом с помощью известного устройства является недостаточстрелочных индикаторов обеспечивает точ- ная точность контроля и ограниченные техность контроля до 1 — 2 мкм, что является 45 нологические возможности. недостаточным при созданий прецизион- Цель изобретения — повышение точноных шпиндельных узлов. Данное техниче- . сти контроля и расширение технологическое решение является попйткой скйх возможностей устройства. . разработки специального устройства, обес- . Укаэанная цель достигается тем, что успечивающего точную установку контроли- 50 тройство для контроля подшипников качеруемого подшипника, автоматизированное ния, содержащее станину, цилиндрический измерение контролируемых параметров с корпус сгнеэдомдля размещения невращапомощью индуктивных датчиков, обеспечи- ющегося кольца контролируемого подшипвающих контроль биений с точностью - ника, оправку для вращающегося кольца, 0,2 мкм при повышенных частотах враще- 55 привод вращения оправки, механизм осевония и эксплуатационных нагрузках. го нагружения контролируемого подшипниИзвестны способы контроля радиально- ка и систему измерения, снабжено

r0 биения колец радиально-упорных шари- смонтированным в цилиндрическом корпукоподшипников при нагрузке подшипнйка се и оправке цангами для самоустановки постоянной массой с помощью стрелочных контролируемого подшипника -и установ1751654 закрепленный на оправке в плоскости расположения дорожек качения контролируестэвляющей в плоскости расположения до5 рожек качения исключает влияние узла мого подшипника, ведомый шкив, связанный электроприводом вращения венагружения и привода вращения на точность результатов контроля, благодаря искдущий шкив и натяжной шкив, при этом лючению принудительных перекосов колец ведущий и натяжной шкивы расположены контролируемого подшипника под воздейсимметрично по разные стороны относи- 10 ствием указанных механизмов;что повышает точность контроля. Благодаря тельно ведомого шкива и смонтированы на

15 тываемого подшипника, что расширяет тех: нологические возможности устройства. вращения ведущего шкива, механизм осевого нагружения выполнен из расположенНа фиг, 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 — узел устройства для привода ных по оси контролируемого подшипника электромеханического нагружателя, динамометра сжатия и контактирующего через наружного кольца контролируемого под20 шипника; на фиг. 3 — схема привода враще ния; на фиг. 4 — схема измерения биения колец подшипника относительно дорожек каче н ия.

Устройство содержит станину 1 (фиг. 1и

2), цилиндрический корпус 2 с гнездом 3 для датчиками осевого перемещения .динамо- 25 размещения невращающегося кольца (4 или 5) контролируемого подшипника 6, оправку 7 метра и оправки, соединенными с последними . электронным блоком и двухкоординатнымсамописцемдляавтома- вращающегося- кольца (5 или 4), привод 8 тического построения характеристик oce- вращения оправки 7, механизм 9 осевого вой жесткости контролируемого 30 нагружения подшипника 6 и систему измеКроме того, каждое средство для изме-. ки контролируемого подшипника 6 торых закреплена на станине, смонтирован- 40: плоскости — расположения дорожек каче. ных.на другой перемычке ферромагнитной ния контролируемого подшипйика 6, ведовставки и щупа для взаимодействия с,конт- мый шкив 12 (фиг. 1, 2 и 3), связанный с ролируемой поверхностью, этакжеустанов- электроприводом вращения 14 и натяжной ленным нэ смонтированной станине шкив 15, при этом ведущий 13 и натяжной перемычке. между плоскопараллельными 45 15 шкивы расположены симметрично по пружинами и взаимодействующим супомя- разные стороны относительно ведомого нутой ферромагнитной вставкой, бескон- шкива 12 (фиг. 3) и смонтированы на травертактным индуктивным датчиком. се16свозможностьювращения вплоскостипоперечного перемещения. — дорожек качения контролируемого подТакое выполнение устройства обеспе- 50 шипника 6 относительно оси вращения вечивает контроль подшипника качения при дущего шкива 13. заданной осевой нагрузке и вращении на- Механизм осевого нагружения выполружного илй внутреннего кольца, при этом нен из расположенных по оси контролируеконтролируются осевое биение колец отно- мого подшипника 6 электромеханического сительно дорожек качения, радиальное и 55 нагружателя 17, динамометра сжатия 18 и г

Г ленной на станине траверсой привод вращения выполнен-в виде самоустанавливающейся ременной передачи, включающей упомянутой траверсе с возможностью вращения в плоскости дорожек качения контролируемого подшипника относительно оси шарик с оправкой штока, плоскость взаимо действия которых размещена в плоскости расположения дорожек качения контролируемого подшипника, система измерения снабжена бесконтактными индуктивными подшипника, а также средствами измерения радиального и торцового биения вращающегося кольца контролируемого подшипника, рения радиального и торцового биения вращающегося кольца выполнено в:виде двух плоскопараллельных пружин, связанных на концах жесткими перемычками, одна из которцовое биение вращающегося кольца, снимается характеристика ocesoA жесткости подшипника. Приложение осевой нагрузки к контролируемому подшипнику в плоскости расположения дорожек качения, э также приложение крутящего момента к вращающемуся кольцу контролируемого подшипника с исключением радиальной соиспользованию сменной оправки испытание может проводиться с вращением как внутреннего, так и наружного колец испы рения.

Устройство снабжено смонтированны-, ми в цилиндрическом корпусе 2 гнездом 3 и оправке 7 цангами 10 и 11 для самоустановПривод вращений выполнен в виде самоустанавливающейся ременной передачи, включающей, закрепленный на оправке 7 в штока 19, контактирующего с оправкой 7 через шарик 20; плоскость взаимодействия которых размещена в плоскость — расположения дорожек качения кантролируемаго подшипника 6.

7, 1751654 . 8

Система измерения снабжена. бескон- .ром траверса, несущая натяжной шкйв 15, тактными индуктивнымдатчиком 21осевого может поворачиваться вокругоси ведущего перемещения динамометра 18 и датчиком шкива 13, при возникйовений момента со22 осевого перемещения оправки 7, соеди- противления на ведомом шкиве 12, ось шкиненными с последними электронным бло- 5 ва Т5 поворачивается на:некоторый угол а в ком (на фиг, 1 не показан) и сторону ведущей;. более: натянутой ветви двухкоординатным самописцем (не пока- ремня, углы охвата ведомого Шкива. изменя- эан) для автоматического йостроения харак- ются, увеличиеается сила Т и силы Йт. и 4* теристик . осевой ".. жесткости вйравниваются. Тдкий образом, достигает-: средствами 23 и 24 измерения радиального ляющих, действую@их нэ ведомый шкив.12, и торцевого биения вращающегося кольца, а:, следовательйо; и на Оправку 7 и "вращаюсредства 23 и 24 радйального и торцевого щееся кольцо испытываемого йодшипник биения контролируемОто -.подшйййика вы-: 6, что устраняет могущие возникнуть от раполнейы на-жестких перемычках 25.плоско- 15 диальных сил перекосы колец"подшипника параллельных пружин 26, на других 6, что"повйцйает точность-контроля . :" " :перемычках . 27 которых .установлены 28, Расположение йлоскостМ контакта щаУстройство для контроля подшйпников, " жек качения подшипника 6также йсключает " качения работает следующим образом., 20 перекосьг " колец "под.действием осевой

Контролируемый подшипник 6. устанав-: :сйлы. Это также повышает точность контрбчего предварительно снимается оправка 7.: . Использование оправки 7двух исполне-, .

К кентролируемым поверхностям йодшйй-. ний:для вйутрейнегокОлЪца",идля йаружно-, ника 6 подводятся щупы- средств 23 и 24 25 го кольца .и- соответатвеннрго" гйе контролируемого подшипника. Устанавли- нии.как-внутреннего,такийару кного колец, ваются необходимые эазорьг между контро- . "что по@ьгшает" технологические возможнолируемыми поверхностями.-и.упомянутыми:: сты устройства; Зто обеспечивает"аоэможсредствами 21 и 22,. Включается привод 14 30 ность контроля бйений как йаружного, так и и осевого биения "вращающегоСя вйутрен- - . качения "(фиг: 4). При койтроле оба кольца него кольца 5 (фиг.,1) или вращающегося центрируются друг отйосительно друга че.- наружного кольца 4(фиг. 2). Осевая нагрузка рез тела каМения, плоскость I-1. При враще- создается электромеханическим преобра- З5 нии внутреннего кольца 5 измерительное зователем 17 и передается через динамо- средство 24 измеряет его торцовое биенйе, метр.18, шток 19 и шарик 20 на оправку 7 и т,е.. наклон торца кольца относительно довращающееся кольцо подшипника 6, Вра- рожки качения . При еращении--наружного щение кольца подшипййка осуществляется. кольца 4; которое центрируется rioдорожке от привода 14 вращения через ведущий 40 качения внутреннего кольца, измеряется шкив 13 к ведомому шкиву 12 оправке 7 и к торцовое биение наружного кольца, т.е, на-..вращающемуся кольцу подшипника 6. клон торца йаружного кольца относительно

В зависимости. от величины крутящего дорожки качеййя. УчЕт" получейных данных момента происходйт самоустановка ремен- позволяет прогйозировать распределение ной передачи до полного исчезновения ра- 45 нагрузок по телам качения в узлах; произво-, диальных усилий на ведомом шкиве 12. При дить подбор подшйпников. отсутствий момента сОпрогивления на ведо- . Использование устройства riÎçâîëéò по-мом шкиве 12 (фиг. За) оси шкивов 13, 12 и высить точность контроля vi êà÷åñòâð подбо15 располагаются по одной линйи, силы; ра -подшипнйков прецизионных:опор, действующие на ведомый шкив 12 от разных 50 например шпиндельных узлов. ветвей ремня уравновешивают друг друга и равны по величине, . Кроме того, устройство позволяет проПри возникновении момента сопротив- . изводить автоматическую запись характе- .. ления на шкиве 12, определяемом разно- ристики осевой жесткости подшипнйка стью натяжения ветвей. ремня, т.е. силой,55 путем задания по программе осевого усиЛТ, создают неуравновешенность.радиаль- лия, развиваемого электромеханическим ных Сил в случае жесткого закрепления шки- преобразователем и эапйси осевого усилия вов (их осей) (фиг. Зб). - (перемещения дийамометра) и перемещеВ случае, реализованном в предлагае- ния оправки 7, т.е. натяга; возникающегО в, мом техническом решении (фиг. Зв), в кото- контролируемом подшипнике..1751654

Формула изобретения

1, Устройство для контроля подшипников качения, содержащее станину, цилиндрический корпус с гнездом для размещения 5 невращающегося кольца контролируемого подшипника, оправку для вращающегося кольца, привод вращения оправки, механизм осевого нагружения контролируемого подшипника и систему измерения, о т л и- 10 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения технологи. ческих возможностей путем снятия характеристик осевой жесткости и измерения радиального и торцевого биения наружного i5 и внутреннего колец относительно дорожек качения, оно снабжено смонтированными в цилиндрическом корпусе и оправке цангами для самоустановки контролируемого подшипника и установленной на станйне 20 траверсой, привод вращения выполнен в виде оамоустанавливающейся ременной передачи, включающей закрепленный на оправке в плоскости расположения дорожек качения контролируемого подшипника 25 ведомый .шкив, связанный электроприводом вращения ведущий шкив и натяжной шкив, при этом ведущий и натяжной шкивы расположены симметрично по разные стороны относительно ведомого шкива и смон- 30 тированы на упомянутой траверсе с возможностью вращения в плоскости доро- жек качения контролируемого подшипника относительно оси вращения ведущего шкива, механизм осевого нагружения выполнен из расположенных по оси контролируемого подшипника электромеханического нагружателя, динамометра сжатия и контактирующего через шарик с оправкой штока. плоскость взаимодействия которых размещена в плоскости расположения дорожек качения контролируемого подшипника, сис-тема измерения снабжена бесконтактными индуктивными датчиками осевого перемещения динамометра и оправки, соединенными с последними электронным блоком и двухкоординатным самописцем для автоматического построения характеристик осевой жесткости контролируемого подшипника, а также средствами измерения радиального и торцевого биения вращающегося кольца контролируемого подшипника.

2, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждое средство для измерения радиального или торцевбго биения вращающегося кольца выполнено в виде двух плоскопараллельных пружин, связанных на концах жесткими перемычками, одна из которых закреплена на станине, смонтированных на другой перемычке ферромагнитной вставки и шупа для взаимодействия с контролируемой поверхностью, а также установленным на смонтированной на станине перемычке между плоскопараллельными пружинами и взаимодействующим с упомянутой ферромагнитной вставкой бесконтактным индуктивным датчиком поперечного перемещения.

1751654

Составитель H...:Минченко

Редактор А. Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патвнт", r. Ужгород, ул.Гагарина, f01

Техред М;Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 2687 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государствейного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5