Патент на изобретение №2194891

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2194891 (13) C2
(51) МПК 7
F16C43/04, G01B21/20
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 18.04.2011 – прекратил действие, но может быть восстановлен

(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 0,5sino, и при измерении внутреннего однорядного кольца, пропорционального sino, этим устройством измеряется отклонение комплектовочного размера от номинальной величины:
– в наружном двухрядном кольце:
KН = 0,5(DctgoL)sino (1)
– во внутреннем однорядном кольце:
KB = (l-0,5dctgo)sino (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:
ш2R-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+2Rosino+ш-2O1N1
P = L+2(R+R)sino+ш-2O1N2
O1N1 = O1C1sino = (R-0,5ш)sino
Pн = Po-P = 2[O1N2-(R+R-0,5ш)sino]-L (3)
Из треугольника O1N2C2 следует, что

Из размерных цепей следует, что

так как
O1C2 = (R+R-0,5ш); N1C1 = (R-0,5ш)coso;

то выражение (3) примет вид:

Угол контакта, при котором происходит измерение дорожки качения кольца:

Если показания измерителя 5 будут пропорциональны 0,5sino и будет выполнено условие для диаметра измерительных шариков, что
ш2R-80|D|,
то измеритель 5 покажет величину отклонения комплектовочного размера измеряемого кольца:
Kн = 0,5Pнsino (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)-(lжо1N1)=(lж-lжо)+(О1N2-O1N1),
так как lж = l-(r+r)sino; lжо = lo-rsino;
O1N1 = O1C1sino = (r-0,5ш)sino,
то
Pв = l-(r+r-0,5ш)sino+O1N2 (7)
Из треугольника O1N2C2 следует, что

так как
O1C2 = (r+r-0,5ш); C1N1 = (r-0,5ш)coso;

то выражение (7) примет вид:

Угол контакта, при котором происходит измерение дорожки качения кольца:

Если показания измерителя 8 будут пропорциональны sino и будет выполнено условие для диаметра измерительных шариков, что
ш2r-80|d|,
то измеритель 8 покажет величину отклонения комплектовочного размера измеряемого кольца:
Kв = Pвsino (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+Rsino+0,5ш-O1N1
P = l+(R+R)sino+0,5ш-O2N2
O1N1 = O1C1sino = (R-0,5ш)sino
Pн = Po-P = O2N2-(R+R-0,5ш)sinol (11)
Из треугольника O2N2C2 следует, что

Из размерных цепей следует, что

Так как
O2C2 = (R+R-0,5ш); N1C1 = (R-0,5ш)coso;

то выражение (11) примет вид:

Если показания измерителя 11 будут пропорциональны sino и будет выполнено условие для диаметра измерительных шариков, что
ш2R-80|D|,
то измеритель 11 покажет величину отклонения комплектовочного размера измеряемого однорядного наружного кольца:
Kн = Pнsino (13)
Выражения (5) и (9) можно представить в виде приближенной величины:

Из выражения (14) можно получить выражение для более точного определения диаметра измерительных шариков:
ш2R-57,3/sino|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:
Пш=(-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:
ш25,2 мм-800,040 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
Ш2R-80|D|,
где R – радиус кривизны поверхности желоба измеряемой дорожки качения;
D – максимальное отклонение диаметра дорожки качения в сечении, соответствующем номинальному углу контакта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6


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


Categories: BD_2194000-2194999