Способ обеспечения предварительного натяга конических подшипников качения в корпусе редуктора и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обеспечения предварительного натяга конических подшипников в процес - се сборки редуктора на стенде в условиях завода -иэготовителя, а также на ремонтных предприятиях. Целью явля - ется повышение точности сборки. Способ реализует метод обеспечения предварительного натяга путем измерения момента сопротивления проворачиванию (МСП) не в-координате времени, а в функции угла поворота гайки. Это по-, зволяет измерять крутизну зависимости МСП от угла поворота гайки. По экспериментально полученной математи ческой модели связи этой крутизны с величиной крутизны зависимости МСП от осевого усилия определяют пороговое значение момента сопротивления, которое обеспечивает заданную величину предварительного натяга. Устройство для. реализации способа содержит пульт управления и сборочную установку , в которую входит система управляемых опорных центров для бази- . рования вала собираемого редуктора. Управляющий вход электропривода шпинделейсоединен с выходом пульта управления , а преобразователь МСП соединен с корпусом собираемого редуктора . Кроме того, в устройство введены последовательно соединенные преоб разователь угла поворота гайки, формирователь импульсов, АЦП и измерительно-вычислительный комплекс, -а также дифференциальный усилитель. Способ и устройство, его реализующее , позволяют при наличии разброса крутизны момента сопротивления проворачиванию обеспечить заданное значение предварительного натяга (осевого усилия). 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил,. с (Л со СП о ел o со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 G 01 М 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4014795/31-27 (22) 20,01.86 (46) 07.11.87. Бюл. ¹ 41 (71) Специальное опытное проектноконструкторско-технологическое бюро

СО ВАСХНИЛ (72) А.М.Зазнобин и Ф,Ф.Сапожников (53) 658.562.042 ° 7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1078270, кл. G 01 M 13/04, 1984, (54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯГА КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ КА 1ЕНИЯ В КОРПУСЕ РЕДУКТОРА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ1цЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обеспечения предварительного натяга конических подшипников в процес" се сборки редуктора на стенде в условиях завода-изготовителя, а также на ремонтных предприятиях. Целью является повышение точности сборки. Способ реализует метод обеспечения пред" варительного натяга путем измерения момента сопротивления проворачиванию (МСП) не в-координате времени, а в функции угла поворота гайки.. Это по-, зволяет измерять крутизну зависимос„„SU„., 1350523 А1 ти МСП от угла поворота гайки. По экспериментально полученной математической модели связи этой крутизны с величиной крутизны зависимости МСП от осевого усилия определяют пороговое значение момента сопротивления, которое обеспечивает заданную величину предварительного натяга. Устройство для. реализации способа содержит пульт управления и сборочную установку, в которую входит система управляемых опорных центров для бази- . рования вала собираемого редуктора.

Управляющий вход электропривода шпинделей соединен с выходом пульта управления, а преобразователь МСП соединен с корпусом собираемого редуктора. Кроме того, в устройство введены последовательно соединенные преобразователь угла поворота гайки, формирователь импульсов, АЦП и иэмерительно-вычислительный комплекс, а также дифференциальный усилитель.

Способ и устройство, его реализующее, позволяют при наличии разброса крутизны момента сопротивления проворачиванию обеспечить заданное значение предварительного натяга (осевого усилия). 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Цель изобретения — повышение про1 изводительности процесса сборки редуктора и повышение точности обеспечения предварительного натяга конических подшипников качения ведущего вала редуктора.

На фиг. 1 и 2 приведен график .зависимости момента сопротивления проворачивания от осевого усилия; на фиг. 3 — график зависимости момента сопротивления проворачиванию от уг2 ла поворота гайки; на фиг. 4 — график зависимости осевого усилия от угла поворота гайки; на фиг. 5 — график зависимости между крутизной момента сопротивления проворачиванию от осевого усилия и крутизной момента сопротивления проворачиванию от угла поворота гайки; на фиг. 6 — структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 7 — временные диаграммы.работы устройства.

Устройство содержит сборочную установку 1, электропривод 2 шпиндель-. ной сборочной установки 1, пульт 3 управления, последовательно соединенные преобразователь 4 угла поворота, формирователь 5 импульсов, аналого- цифровой преобразователь б, измерительно-вычислительный комплекс 7, а также преобразователь 8 момента сопротивления проворачиванию, диффе рекциальный усилитель 9. В состав сборочной установки 1 входит шпиндель

10 вращения вала, шпиндель 11 вращения гайки на резьбовом хвостовике вала, система управляемых опорных центров для базирования вала собираемого редуктора, вход пульта 3 управления является входом устройства, а выход соединен с управляющим входом электропривода 2 шпинделей, вход преобразователя 4 подключен к сборочной установке 1, к шпинделю 10 вращения вала, вход преобразователя 8 момента сопротивления проворачиванию соединен с корпусом собираемого редуктора, а выход через дифференциальный усилитель 9 — с вторым входом АЦП 6, второй выход формирователя 5 импульсов подключен к второму

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обеспечения предварительного натяга конических подшипников в процессе сборки редуктора на,стенде в условиях завода-изготовителя, а также на ремонтных предприятиях.

0523 входу иэмерительно-вычислительного комплекса 7, третий вход которого является входом ввода исходных дан5 ных.

Иэмерительно-вычислительный комплекс 7 содержит первый блок 12 сопряжения, блок 13 управления, канал

14 связи, микропроцессор 15, блок 16

ОЗУ; блок 17 ППЗУ, второй блок 18 сопряжения, ЦАП 19, индикатор 20.

Устройство работает следующим образом.

Подготавливая ИБК 7 к работе с

5 помощью связи с третьим входом ИВК через его блок 13 управления вводят следующие исходные данные: значение натяга У, характеризующие свойства данного типа подшипников, используемых в редукторе; значение предварительного натяга У„„„ которое необходимо обеспечить при сборке редукторов; значение коэффициента К; программа, обеспечивающая в процессе работы всего устройства выполнение следующих операций: измерение угла поворота гайки на резьбовом хвостовике вала, определение угла поворота гайки, соответствующего началу сжатия подшипников; определение крутизны зависимости момента сопротивления проворачиванию от угла поворота гай ки; расчет соответствующего пррогового значения момента сопротивления проворачиванию для данного редуктора;

З5 сравнение текущего значения момента сопротивления проворачиванию с найденным пороговым значением для данного редуктора; принятие решения о результате сравнения, выдаче управляю4О щего сигнала с помощью IJjUI ИВК 7 в пульт 3 управления сборочной установкой 1, визуальной информации оператору с выхода индикатора ИВК 7 и управляющих сигналов внутри ИВК 7 для

45 его подготовки к следующему циклу для сборки другого редуктора.

Такая подготовка ИВК 7 осуществляется только один раз для данного типа редуктора с помощью блока управ50 ления. При сборке каждого редуктора

ИВК 7 включается и функционирует автоматически.

Преобразователь 4 угла поворота устанавливают на шпинделе 10 привода

55 вала так, чтобы за один оборот вала на выходе преобразователя 4 появлялось, например, Zв импульсов. Это достигается путем считывания бесконтактным методом (индуктивным, индукГ

13505 ционным или фотоэлектрическим) либо зубцов шестерни, либо прорезей специального диска, жестко связанного с шпинделем ll привода вала.

Подготовленный редуктор с подшипниками устанавливают на сборочную установку 1 и с помощью системы опорных центров базируют вал редуктора в вертикальном положении, а корпус редуктора вводят в механический контакт с преобразователем 8 момента сопротивления. Включают электропривод 2 шпинделей вала и гайки. Синхронно с вращением шпинделя 10 привода вала на 1 выходе преобразователя 4 появляется последовательность импульсов, период следования которых пропорционален углу поворота гайки, так как привод шпинделя 10 вала и привод шпинделя 11

20 гайки кинематически связаны..Например, если шпиндель вала вращают с частотой 57 об/мин, а шпиндель гайки с частотой 60 об/мин, то частота вращения гайки относительно вала

25 равна 60-57=3 об/мин и с выхода преобразователя 4 за один оборот гайки относительно вала появится число импульсов

30 где f — частота вращения шпинделя

8 вала;

Š— число зубцов (прорезей на

В диске) на шестерне вала шпинделя 12; 35

Т = — — — период вращения гайки отг!8 r!8 носительно вала.

Следовательно, один период между импульсами на выходе преобразователя 40

4 соответствует при Е8=100 углу д

I/8

2Г

4 / = -„- 0,19 град, 1 чем обеспечивается необходимая точ- 45 ность измерения угла поворота гайки.

Последовательность импульсов с выхода преобразователя 4 поступает в формирователь 5, где производится их нормирование по амплитуде и длительности, а также усиление по мощности, С первого выхода формирователя 5 импульсы поступают на управляющий вход АЦП 6 для его запуска, а с второго выхода преобразователя 5 — на второй вход ИВК 7 для управления его работой и получения информации об угле поворота гайки.

23

Так как вал собираемого редуктора опирается на систему опорных центров сборочной установки 1, то корпус редуктора увлекается трением в подшипниках в направлении вращения вала, что приводит к появлению на выходе преобразователя 8 момента сопротивления пропорционального электрического сигнала, который подается на вход дифференциального усилителя 9.

В усилителе 9 осуществляется подавление синфазной помехи благодаря наличию в нем дифференциального входа, усиление и масштабирование, необходимое для согласования с входом АЦП 6, подключенным к выходу усилителя 9.

Таким образом, в такт импульсам от преобразователя 4 угла поворота гайки на первом входе АЦП 6 производится преобразование аналогового сигнала момента сопротивления проворачиванию в цифровой код, который с выхода

АЦП б поступает на первый вход ИВК 7.

В начале затяжки подшипники не сжаты, так как между их внутренними кольцами на валу находится распорная втулка, для деформации которой требуется приложить с помощью гайки определенное усилие, зависящее от свойств распорной втулки. До тех пор, пока распорная втулка не деформировалась настолько, чтобы пара подшипников начала сжиматься, значение осевого уси- . лия между ними определяется только весом корпуса редуктора, который много меньше величины необходимого предварительного натяга. Поэтому и соответствующий момент сопротивления проворачивания имеет небольшое зчачение.

По мере затяжки гайки распорная втулка деформируется так, что в подшипниках начинается сжатие, которое привовозас1анию момента сопротив ления проворачиванию.

ОПределение угла поворота гайки, соответствующего началу сжатия годшигников, производится в ИВК гутем фиксацчи такого значения угла поворота, которое соответствует условию неравенства моментов

: (v) ° ) ам(v).

Если данное условие выпопняется, то значение, соответствует углу

1 начала сжатия ° После определения угла поворота гайки, соответствующего началу сжатия подшипников, с приходом каждого нового отсчета АЦП 6 в ИВК

7 производится вычисление текущего

5 1350523

20 (4М

4Р ао

50 значения крутизны зависимости момента сопротивления проворачиванию (411) М(г);„-М(4, е

4ц" i с, 1а1 1

По полученным результатам текущего значения момента сопротивления проворачиванию в ИБК 7 вычисляется

4М среднее значение крутизны (†) . для

Н 1 данног о j-го редуктора

1=1 где i — номер отсчета АЦП 6 в такт

i-му импульсу преобразователя 4 угла поворота гайки после начала сжатия;

n — число отсчетов АЦП 6 после начала сжатия„ текущее значение крутизны

i-го импульса преобразователя 4 угла поворота гайки после начала сжатия, для которой определяется пороговое значение М, соответствующее данному М(q) -му редуктору в момент прихода i-го отсчета АЦП 6. 30

После этого в ИВК 7 производят сравнение найденного порогового значения М с фактическим значением мо.мента И О), сопротнвленнн провораннванию, соотг ветствующему i-му отсчету

АЦП 6. м ;, м()...

Если условие выполняется, то про- . цесс затяжки продолжается; а описанные операции повторяются для нового значения угла поворота гайки и соответствующего ему 1.-ro отсчета АЦП 6.

Если условие перестало выполняться, то это служит сигналом окончания затяжки, который с выхода ЦАП ИВК 7 подается на первый вход пульта 3 управления. Привод шпинделей 10 и ll сборочной установки выключает, систему опорных центров опускают и собранный редуктор снимают со сборочной установки 1.

Если подшипники редуктора имеют крутую зависимость момента сопротив.пения проворачиванию, то им соответ-. ствует большое пороговое значение, в противном случае — малое пороговое значение момента сопротивления проворачиванию.

Работа ИБК 7 осуществляется следующим образом.

Перед началом работы предлагаемогo устройства произвоцится подгoTDBK

ИБК 7, которая осуществляется с помощью оператора для заданного типа собираемого редуктора только один раз. Для этого с помощью блока 13 управления вводится программа по алгоритму обработки, соответствующему предлагаемому способу, а также значения 1, Г,,„, К из формулы. При этом микропроцессор 15 управляет работой частей ИВК 7, программа обработки записывается из блока 17 ППЗУ в блок 16

ОЗУ. АЦП 6 подготавливается к работе через блок 12 сопряжения, содержи мое ЦАП 19 обнуляется, а индикатор

20 отображает готовность ИВК 7 к работе. После пуска сборочной установки 1 на вход ИВК 7 через блок 12 сопряжения поступают импульсы от преобразователя 4 угла поворота, под действием которых в блок 16 ОЗУ поступают отсчеты АЦП 6 в виде цифровых кодов, соответствующих величине момента сопротивления проворачиванию.

Значения этих цифровых кодов под действием управляющих сигналов микропроцессора 15 обрабатываются в соответствии с программой в реальном масштабе времени, что позволяет получать для каждого последующего импульса угла поворота текшее значение крутизны согласно формуле, среднее значение крутизны определение условия окончания затяжки гайки, при достижении которого с выхода ПАП 19 выдается сигнал в пульт 3 управления на выключение привода шпинделей 10 и ll привода сборочной установки 1, а на выходе индикатора 20 появляется визуальная информация об окончании сборки.

Основным преимуществом изобретения является более высокая производительность контроля;

Формула изобретения

1. Способ обеспечения предварительного натяга конических подшипников качения в корпусе редуктора, заключающийся в том, что устанавливают подшипники на ведущий вал и в корпус собираемого редуктора, задают валу вращение, затягивают гайку на резьбовом хвостовике вала до тех пор, пока момент сопротивления враще1350523 где М, — пороговое значение момента

О1 сопротивления проворачиванию для J-го редуктора, соответствующее измеренной

30 крутизне, Н м;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, найденный эмпирическим путем, град/Н;

4М 35 крутизна для j-го редуктора зависимости момента сопротивления проворачиванию от угла поворота гайки, Н м/град;

F — номинальное значение осеньм вого усилия, обеспечивающего предварительный натяг, н; постоянная величина, найденная эмпирическим путем, Н, 2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что угол поворота гайки, соответствующий началу сжатия

40 ния подшипников ведущего вала редуктора не достигнет порогового значения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса сборки, измеряют угол поворота гайки на резьбовом хвостовике вала, определяют момент сопротивления проворачиванию в функции угла поворота гайки на резьбовом хвостовике вала, определяют угол поворота гайки, соответствующий началу сжатия подшипников, затем определяют крутизну зависимости момента сопротивления проворачиванию от угла поворота гайки и соответствующее ей пороговое значение момента сопротивления прово рачиванию, которое сравнивают с текущим значением момента сопротивления и по результату этого сравнения

20 прекращают затяжку гайки, при этом пороговое значение момента сопротивления проворачиванию определяют по зависимости

25 подшшшиков, определи»т путем сранн»нпя каждого последующего средне)о значения момента сопротивлсния проворачиванию с предыдущим значением момента сопротивления проворачиванию, полученных за равные интервалы угла поворота гайки.

3. Устройство обеспечения предварительного натяга конических подшипников в корпусе редуктора, содержащее пульт управления, первый вход которого является входом устройства, сборочную установку, в состав которой входит система управляемых опорных центров для базирования вала собираемого редуктора, шпиндель враще" ния вала, шпиндель вращения гайки на резьбовом хвостовике нала, электропривод шпинделей, управляющий вход которого соединен с выходом пульта управления, преобразователь момента сопротивления проворачиванию, вход которого соединен с корпусом собираемого редуктора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше;ния точности обеспечения предварительного натяга, оно снабжено последовательно соединенными преобразователем угла поворота гайки, формирователем импульса, аналого-цифровым преобразователем и измерительно-вычислительным комплексом, а также дифференциальным усилителем, при этом вход преобразователя угла поворота гайки подключен к сборочной установке шпинделя вращения вала, второй выход формирователя импульсов соединен с вторым входом измерительновычислительного комплекса, третий вход которого является входом ввода исходных данных, а выход измерительно-вычислительного комплекса соединен с вторым входом пульта управления, вход дифференциального усилителя соединен с преобразователем момента сопротивления вращению, а выход дифференциального усилителя подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя.

1350523 ос нин нов

Ф@, f

Fyg чака

j 3505-23 дFg

dF макс дf мин

aH aH 4Y а )мии (др)наке

Фиг. 5

1350523

Ыую

Составитель В.Пучинский

Редактор С.Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Заказ 5277/41

Тираж 776 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, уп. Проектная, 4