|
(21), (22) Заявка: 99109953/28, 11.05.1999
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
11.05.1999
(45) Опубликовано: 20.12.2002
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2085842 C1, 27.04.1998. RU 2141582 C1, 20.11.1999. SU 229253, 17.10.1968. SU 241702, 25.08.1969.
Адрес для переписки:
410039, г.Саратов, пр. Энтузиастов, 64а, ОАО “Саратовский подшипниковый завод”
|
(71) Заявитель(и):
Открытое акционерное общество “Саратовский подшипниковый завод”
(72) Автор(ы):
Матросов В.А., Чистяков А.М., Ворыпаев Н.И.
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество “Саратовский подшипниковый завод”
|
(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ КОЛЕЦ ДВУХРЯДНЫХ И ОДНОРЯДНЫХ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области производства радиально-упорных шарикоподшипников, в частности к определению диаметров шариков по результатам измерения дорожек качения наружных и внутренних колец перед сборкой подшипника. Устройство для измерения отклонения комплектовочного размера дорожки качения от номинальной величины колец радиально-упорных шарикоподшипников состоит из прибора для измерения наружных двухрядных колец и прибора для измерения внутренних однорядных колец. Прибор для измерения наружных двухрядных колец содержит неподвижную и соосно расположенную подвижную пробки и измерительные шарики, разделенные сепаратором. Прибор для измерения внутренних однорядных колец содержит неподвижную втулку, в кольцевом уступе на торце которой расположены измерительные шарики, разделенные сепаратором, и измеритель перемещения базового торца измеряемого кольца. Технический результат – повышение точности измерения дорожки качения колец при отсутствии вращения измеряемого кольца. 6 ил.
Изобретение относится к области производства радиально-упорных шарикоподшипников, в частности к определению диаметров шариков по результатам измерения дорожек качения наружных и внутренних колец перед сборкой подшипника.
Известны различные устройства для измерения в сечении колец, соответствующем номинальному углу контакта подшипника, параметров дорожки качения наружных и внутренних колец двухрядных радиально-упорных подшипников, с помощью которых по результатам измерения определяют диаметр шариков для сборки подшипника из измеренных колец.
Известно устройство (А.С. СССР 615285, кл. F 16 C 43/04, Бюл. 26, 1978 г. ) для измерения дорожек качения колец двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников, которое содержит для измерения наружных двухрядных колец соосно расположенные неподвижный и подвижный вдоль оси усеченные конусы, измеритель перемещения подвижного конуса, двуплечий рычаг, контактирующий первым плечом с подвижным конусом, вторым плечом – с измерителем перемещения, и содержит для измерения внутреннего однорядного кольца неподвижный усеченный конус, измеритель перемещения базового торца измеряемого кольца, двуплечий рычаг, контактирующий первым плечом с базовым торцом измеряемого кольца, вторым плечом с измерителем перемещения, причем конусы имеют угол между осью и образующей поверхностью, равный номинальному углу контакта собираемого подшипника, и по окружности конусов и дорожкам качения измеряемых колец расположены контактирующие с ними измерительные шарики.
При коэффициенте передачи перемещения двуплечевого рычага, пропорционального 0,5sin o, и при измерении внутреннего однорядного кольца, пропорционального sin o, этим устройством измеряется отклонение комплектовочного размера от номинальной величины: – в наружном двухрядном кольце: KН = 0,5 ( D ctg o– L) sin o (1) – во внутреннем однорядном кольце: KB = ( l-0,5 d ctg o) sin o (2) где D, d – отклонение диаметра дорожки качения; L, l – отклонение расстояния между дорожками качения и, соответственно, дорожкой качения и базовым торцом; 0 – номинальный угол контакта, в точках которых на дорожках качения определены вышеуказанные отклонения.
Недостатком этого измерительного устройства является то, что для получения достоверных результатов измерения необходимо вращать измеряемое кольцо, что приводит к усложнению конструкции и снижению производительности измерения.
Известно устройство для контроля размеров рабочих поверхностей колец двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников по RU 2085842, кл. F 16 С 43/04, публ. 27.07.1997, которым может быть непосредственно измерено отклонение комплектовочного размера от номинальной величины в кольцах.
Это измерительное устройство (прототип) состоит из прибора для измерения наружного двухрядного кольца и прибора для измерения внутреннего однорядного кольца, каждый из которых содержит станину для базирования измеряемого кольца и закрепленные на станине по два измерительных преобразователя перемещений с возможностью измерения отклонения комплектовочного размера дорожки качения кольца в точках номинального угла контакта в подшипнике.
Недостатком этого устройства является необходимость применения в каждом приборе не менее двух преобразователей перемещения в электрический сигнал и расположения их так, чтоб они измеряли отклонение комплектовочного размера в точках номинального угла контакта на дорожках качения колец и чтобы перемещение подвижного звена преобразователя было в направлении луча номинального угла контакта, т.е. высокая сложность конструкции.
Технической задачей изобретения является получение достоверных результатов измерения комплектовочного размера колец радиально-упорных шарикоподшипников при отсутствии вращения измеряемого кольца и при существенном упрощении конструкции измерительных приборов.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения дорожек качения колец двухрядных и однорядных радиально-упорных шарикоподшипников прибор для измерения наружных двухрядных колец содержит неподвижную и соосно расположенную пробки и измерительные шарики, разделенные сепаратором и расположенные в кольцевом уступе на торце пробок с возможностью перемещения только вдоль оси пробок, и измеритель для измерения расстояния между торцами пробок, а прибор для измерения внутренних однорядных колец содержит неподвижную втулку, в кольцевом уступе на торце которой расположены измерительные шарики, разделенные сепаратором, и измеритель перемещения базового торца измеряемого кольца, при этом измерительные шарики имеют диаметр, определяемый формулой: ш 2R-80| D|, где R – радиус кривизны поверхности желоба измеряемой дорожки качения, D – максимальное отклонение диаметра дорожки качения в сечении, соответствующем номинальному углу контакта.
Технический результат изобретения – повышение точности измерения – достигается за счет того, что при применении измерительных шариков с диаметром, определяемым прилагаемой формулой, измеряется дорожка качения со сколь угодно большим отклонением диаметра в сечении кольца, соответствующего номинальному углу контакта с отклонением не более 1o.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема прибора для измерения наружного двухрядного кольца, на фиг.2 – схема размерных цепей в измеряемых наружных двухрядных кольцах, на фиг.3 – схема прибора для измерения внутреннего однорядного кольца, на фиг.4 – схема размерных цепей в измеряемых внутренних однорядных кольцах, на фиг.5 – схема прибора для измерения наружного однорядного кольца, на фиг.6 – схема размерных цепей в измеряемых наружных однорядных кольцах.
Устройство для измерения дорожки качения колец двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников состоит из прибора для измерения наружных двухрядных колец и из прибора для измерения внутренних однорядных колец (см. фиг.1 и фиг.3) или устройство для измерения дорожки качения колец однорядных радиально-упорных шарикоподшипников состоит из прибора для измерения наружных однорядных колец и из прибора для измерения внутренних однорядных колец (см. фиг.5 и фиг.3).
Прибор для измерения наружного двухрядного кольца 1 (см. фиг.1) содержит неподвижную пробку 2 и соосно расположенную с неподвижной подвижную вдоль оси пробку 3, в кольцевом уступе на торце которых расположены измерительные шарики 4, разделенные сепаратором (не показан), который выполнен так, что измерительные шарики 4 могут перемещаться только вдоль оси пробок для возможности ввода и вывода пробок в измеряемое кольцо, и измеритель 5 расстояния между торцами пробок.
Способ измерения прибором наружного двухрядного кольца (см. фиг.1 и фиг. 2) заключается в том, что кольцо с номинальными размерами (изображено на фиг.2 сплошной линией) базируют одной дорожкой качения на измерительные шарики 4 в неподвижной пробке 2 и в измеряемое кольцо вводят подвижную пробку 3 с измерительными шариками 4 и создают на пробку 3 необходимую осевую нагрузку. Измерительные шарики войдут в контакт с дорожками качения измеряемого кольца в сечении, соответствующем номинальному углу контакта, измеритель 5, закрепленный в неподвижной пробке 2, войдет в соприкосновение с торцом подвижной пробки 3. Показания измерителя 5 при этом настраиваются на “ноль”. Затем образцовое кольцо удаляют и в прибор устанавливают кольцо с неизвестным отклонением размера (изображено на фиг.2 прерывистой линией) дорожек качения и изменение положения пробки 2 вдоль оси измерит измеритель 5.
На фиг.2 обозначены в наружном кольце: o – номинальный угол контакта шариков с дорожками качения колец в подшипнике; и – угол контакта измерительных шариков с дорожкой качения измеряемого кольца; ш – диаметр измерительных шариков; D0, D – номинальный и возможный диаметр дорожки качения в сечении, соответствующем номинальному углу контакта (диаметр линии контакта); L0, L – номинальное и возможное расстояние между линиями контакта; R, R – радиус и отклонение радиуса кривизны поверхности желоба; Рн – величина перемещения вдоль оси торца пробки.
На фиг.2 показано, что измерительные шарики контактируют с дорожками качения образцового кольца в точках K1 и К2 при угле контакта o, а с дорожками качения измеряемого кольца в точках К3 и K4 при угле контакта и, значительно отличающемся от номинального.
На фиг.2 видно, что Po = Lo+2Rosin o+ ш-2 O1N1 P = L+2(R+ R)sin o+ ш-2 O1N2 O1N1 = O1C1 sin o = (R-0,5 ш) sin o Pн = Po-P = 2 [O1N2-(R+ R-0,5 ш) sin o]- L (3) Из треугольника O1N2C2 следует, что  Из размерных цепей следует, что  так как O1C2 = (R+ R-0,5 ш); N1C1 = (R-0,5 ш) cos o;  то выражение (3) примет вид:  Угол контакта, при котором происходит измерение дорожки качения кольца:  Если показания измерителя 5 будут пропорциональны 0,5 sin o и будет выполнено условие для диаметра измерительных шариков, что ш 2R-80| D|, то измеритель 5 покажет величину отклонения комплектовочного размера измеряемого кольца: Kн = 0,5 Pн sin o (6) Прибор для измерения внутреннего однорядного кольца 6 (см. фиг.3) содержит неподвижную втулку 7, в кольцевом уступе на торце которой расположены измерительные шарики 4, разделенные сепаратором (не показан), и измеритель 8 перемещения базового торца измеряемого кольца, закрепленный в основании прибора.
Способ измерения прибором внутреннего однорядного кольца (см. фиг.3 и фиг. 4) заключается в том, что кольцо 6 с номинальными размерами (изображено на фиг.4 сплошной линией) базируют дорожкой качения на измерительные шарики 4 в неподвижной втулке 7 с необходимой осевой нагрузкой, измерительные шарики 4 войдут в контакт с дорожкой качения измеряемого кольца в сечении, соответствующем номинальному углу контакта, измеритель 8 войдет в соприкосновение с базовым торцом измеряемого кольца. Показание измерителя 8 при этом настраивают на “ноль”. Затем образцовое кольцо удаляют и в прибор устанавливают кольцо с неизвестным отклонением размера (изображено на фиг.4 прерывистой линией) дорожки качения, изменение положения базового торца которого по сравнению с образцовым измерит измеритель 8.
На фиг.4 обозначены во внутреннем кольце: d0, d – номинальный и возможный диаметр дорожки качения в сечении, соответствующем номинальному углу контакта (диаметр линии контакта); l0, l – номинальное и возможное расстояние между базовым торцом кольца и линией контакта; lжо, lж– номинальное и возможное расстояние между базовым торцом и центром кривизны поверхности желоба дорожки качения; r, r – радиус и отклонение радиуса кривизны поверхности желоба; Pв – величина перемещения вдоль оси базового торца измеряемого кольца.
На фиг. 4 показано, что измерительные шарики контактируют с дорожками качения образцового кольца в точке K1 при угле контакта o, а с дорожкой качения измеряемого кольца в точке K2 при угле контакта и, значительно отличающемся от номинального.
На фиг.4 видно, что Pв=(lж+O1N2)-(lжо+О1N1)=(lж-lжо)+(О1N2-O1N1), так как lж = l-(r+ r) sin o; lжо = lo-r sin o; O1N1 = O1C1 sin o = (r-0,5 ш) sin o, то Pв = l-(r+ r-0,5 ш) sin o+O1N2 (7) Из треугольника O1N2C2 следует, что   так как O1C2 = (r+ r-0,5 ш); C1N1 = (r-0,5 ш)cos o;  то выражение (7) примет вид:  Угол контакта, при котором происходит измерение дорожки качения кольца:  Если показания измерителя 8 будут пропорциональны sin o и будет выполнено условие для диаметра измерительных шариков, что ш 2r-80| d|, то измеритель 8 покажет величину отклонения комплектовочного размера измеряемого кольца: Kв = Pв sin o (10) Прибор для измерения наружного однорядного кольца 9 (см. фиг.5) содержит подвижную вдоль оси пробку 10, в кольцевом уступе на торце которой расположены измерительные шарики 4, разделенные сепаратором (не показан), который выполнен так, что измерительные шарики могут перемещаться только вдоль оси пробки для возможности ввода и вывода пробки в измеряемое кольцо, и измеритель 11 осевого перемещения пробки 10.
Способ измерения прибором наружного однорядного кольца (см. фиг.5 и фиг. 6) заключается в том, что кольцо с номинальными размерами (изображено на фиг. 6 сплошной линией) базируют на плоскую поверхность базовым торцом и в измеряемое кольцо вводят пробку 10 с измерительными шариками 4 и создают на пробку 10 необходимую осевую нагрузку, измерительные шарики войдут в контакт с дорожкой качения измеряемого кольца в сечении, соответствующем номинальному углу контакта, измеритель 11, закрепленный в основании прибора, войдет в соприкосновение с торцом пробки. Показание измерителя 11 при этом настраивают на “ноль”. Затем образцовое кольцо удаляют и в прибор устанавливают кольцо с неизвестным отклонением размера (изображено на фиг.6 прерывистой линией) дорожки качения, изменение положения вдоль оси пробки 10 измерит измеритель 11.
На фиг.6 обозначены в наружном однорядном кольце: Do, D – номинальный и возможный диаметр дорожки качения в сечении, соответствующем номинальному углу контакта (диаметр линии контакта); lo, l – номинальное и возможное расстояние между базовым торцом кольца и линией контакта; R, R – радиус и отклонение радиуса кривизны поверхности желоба; Pн – величина перемещения вдоль оси пробки 10.
На фиг. 6 показано, что измерительные шарики контактируют с дорожкой качения образцового кольца в точке K1 при угле контакта o а с дорожкой качения измеряемого кольца в точке К2 при угле контакта н, значительно отличающемся от номинального.
На фиг.6 видно, что Po = lo+Rsin o+0,5 ш-O1N1 P = l+(R+ R)sin o+0,5 ш-O2N2 O1N1 = O1C1 sin o = (R-0,5 ш) sin o Pн = Po-P = O2N2-(R+ R-0,5 ш) sin o– l (11) Из треугольника O2N2C2 следует, что  Из размерных цепей следует, что  Так как O2C2 = (R+ R-0,5 ш); N1C1 = (R-0,5 ш) cos o;  то выражение (11) примет вид:  Если показания измерителя 11 будут пропорциональны sin o и будет выполнено условие для диаметра измерительных шариков, что ш 2R-80| D|, то измеритель 11 покажет величину отклонения комплектовочного размера измеряемого однорядного наружного кольца: Kн = Pн sin o (13) Выражения (5) и (9) можно представить в виде приближенной величины:  Из выражения (14) можно получить выражение для более точного определения диаметра измерительных шариков: ш 2R-57,3/sin o | D/ | (15) По результатам показаний измерителей 5 и 8 или измерителей 11 и 8 определяют диаметр шариков, с которыми и с измеряемыми кольцами должен быть собран радиально-упорный шарикоподшипник, по формуле: ш = шо+( Kн+ Kв), (16) где шo – номинальный диаметр шариков в подшипнике, имеющем кольца с номинальными размерами дорожек качения и номинальный осевой зазор.
Из выражений (1), (2) и (6), (10) или (13), (10) следует, что погрешность измерения в предлагаемом устройстве будет определяться выражениями:   При измерении колец, например, шарикоподшипника 256907 Е9С17, у которого: осевой зазор = 0,102 мм 0,012 мм; o = 36 ; шо = 9,998 мм в кольцах: R = 5,25 мм; D=-0,04 мм; r=5,2 мм; d=+0,04 мм; sin 36o=0,5878; cos 36o=0,809 погрешность измерения будет: – при измерении колец устройством фирмы MARPOSS, ш = 9,99 мм ПКН=-0,019 мм -(-0,016 мм)=-0,003 мм ПКВ =-0,020 мм +0,016мм =-0,004 мм угол контакта при измерении по выражению (9) ив=arccos(0,809+0,0975)=25o, ин=arccos (0,809+0,0784)=27o Погрешность определения диаметра шариков для сборки подшипника из измеренных колец: П ш=(-0,003 мм)+(-0,004 мм)=-0,007 мм.
Если будет собран подшипник 256907 Е9С17 из этих колец и с этими шариками, то в подшипнике будет увеличен осевой зазор на величину  которая в два раза превышает допустимое отклонение.
– при измерении колец предлагаемым устройством с измерительными шариками диаметром: ш 2 5,2 мм-80 0,040 мм=7 мм ПКн=-0,016 мм-(-0,016 мм)=0 мм ПКв=-0,016 мм+0,016мм=0мм угол контакта при измерении ив=arccos (0,809+0,0117)=35o, ин=arccos (0,809+0,0114)=35o Таким образом, предлагаемое измерительное устройство обладает возможностью измерять дорожки качения колец двухрядных и однорядных радиально-упорных шарикоподшипников с погрешностью измерения не более 0,0003 мм без вращения измеряемого кольца и определять диаметр шариков для сборки подшипника из измеренных колец с обеспечением осевого зазора в допуске.
Формула изобретения
Устройство для измерения отклонения комплектовочного размера дорожки качения от номинальной величины колец радиально-упорных шарикоподшипников, состоящее из прибора для измерения наружных двухрядных колец и прибора для измерения внутренних однорядных колец, отличающееся тем, что прибор для измерения наружных двухрядных колец содержит неподвижную и соосно расположенную подвижную пробки и измерительные шарики, разделенные сепаратором и расположенные в кольцевом уступе на торце пробок с возможностью перемещения только вдоль оси пробок, и измеритель для измерения расстояния между торцами пробок, а прибор для измерения внутренних однорядных колец содержит неподвижную втулку, в кольцевом уступе на торце которой расположены измерительные шарики, разделенные сепаратором, и измеритель перемещения базового торца измеряемого кольца, при этом измерительные шарики имеют диаметр, определяемый формулой Ш 2R-80| D|, где R – радиус кривизны поверхности желоба измеряемой дорожки качения; D – максимальное отклонение диаметра дорожки качения в сечении, соответствующем номинальному углу контакта.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 12.05.2008
Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010
|
|