Способ определения параметров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (яцек 6 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929378/27 (22) 18.04.91. (46) 15.01.93. Бюл. № 2 (71) Московский автомеханический институт (72) И,В. Сокруто, И.А. Булавин, А.Ю, Груздев, Ю.А. Шевляков, Н.В. Агеев, С,А. Обручев (SU) и Лотфи Хусам (LB) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1078270, кл, G 01 M 13/04, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДНАТЯГА И ОЦЕНКИ ПРИГОДНОСТИ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ ПРИ

СБОРКЕ РЕДУКТОРОВ (57) Использование: в области сборки подшипниковых узлов, а также для оценки пригодности дуплексов подшипников, собираемых с предварительным натягом.

Сущность изобретения: способ заключается в том, что подшипники устанавливают на технологический вал по схеме "0" дуплекса.

Нагружают осевой силой и задают вращеИзобретение относится к машиностроению, и может быть использовано при проектировании подшипниковых узлов с предварительным натягом, при разработке технологических процессов сборки и сборочного оборудования и оценки качества поставляемых подшипников.

Известен способ определения параметров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов, заключающийся в том, что величину осевого усилия сжатия подшипников при регулировке преднатяга. определяют по заданной величине осевого усилия сжатия подшипников с учетом измеренной деформации колец подшипников с распорной

„, ЯЦ„, 1788452 А1 ние, измеряют перемещения между кольцами, определяют минимальную сйлу преднатяга, при которой измеряют сопротивления вращению. Из партии подшипников выбирают дуплекс с минимальным моментом трения, нагружают максимальной силой, определяемой иэ формулы долговечности, и измеряют момент сопротивлению, который принимается за максимальный предел. При нагружении партии дуплексов подшипников осевой силой на 1/3, большей минимальной, отбирают дуплекс, у которогомомент сопротивления вращению равен максимальному пределу. После этого нагружают этот дуплекс минимальной осевой силой и определяют минимальный предел момента сопротивления вращению. Оценку пригодности дуплексов к дальнейшей сборке осуществляют по условию, что момент сопротивления вращению"должен быть равен или меньше минимального предела момента сопротивления вращению. 4 ил. втулкой и перемещений колец подшипников относительно друг друга.

Недостатком данного способа является то, что в данном способе не определена взаимосвязь параметров преднатяга: момента трения и силы осевого сжатия подшипников и не определен диапазон параметров преднатяга.

Известен способ определения параметров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов заключающийся в том, что подшипники сжимают заданным осевым усилием преднатя-: га, дополнительно нагружают максимальной эксплуатационной силой, регистрируют осевые перемещения для данной пары подшипников и по этой

1788452 информации судят о пригодности подшипников для окончательной сборки редуктора.

Недостатком данного способа является то, что не учитывается заданный ресурс работы подшипников обуславливающий максимально допустимый предел силы преднатя га.

Известен способ определения парамет ров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов, заключающийся в том, что параметры преднатяга-определяют при нагружении дуплексов подшипников осевой силой, изменяющейся от 0 до максимального эксплуатационного значения, измеряют при этом перемещения между разноименными кольцами каждого подшипника, определяют по полученным зависимостям перемещений минимально-допустимую силу преднатяга, а пригодность конических подшипников определяют по моменту сопротивления враЩению при данной силе.

Недостатком данного способа является то, что в нем пригодность подшипников оценивается без учета диапазона действительного рассеяния характеристик момента сопротивления вращению от осевой силы, а параметры преднатяга по моменту сопротивления вращению не согласованы с предельными значениями силы преднатяга, Данный способ принят за прототип.

Целью изобретения является повышение точности сборки подшипниковых узлов и надежности работы собираемых редукторов.

Это достигается тем, что подшипники устанавливаются на технологический вал и в корпус по схеме "0" — дуплекс, задают валу вращение, нагружают дуплексы подшипников осевой силой. изменяющейся от нуля до максимального эксплуатационного значения на данном валу редуктора, измеряют при этом перемещения между внутренними и наружными кольцами каждого подшипника, определяют rio полученным зависимостям "перемещений оптимальную, минимально допустимую силу преднатяга; нагружают этой. силой дуплекс, измеряют момент сопротивления вращению, rio величине которого оценивают пригодность дуплекса в дальнейшей сборке, При этом, из партии подшипников выбирают дуплекс с минимальным моментом трения, нагружают этот" дуйлекс максимально допустимой силой преднатяга и измеренное значение моМента сопротивления вращению, принимают за максимальный предел, нагружают партию подшипников в дуплексах осевой силой, на 1/3 большей минимально допустимой силы преднатяга, и отбирают дуплекс, у которого момент сопротивления вращению равен максимальному пределу, нагружают этот дуплекс минимально допустимой силой преднатяга, полученное

5 значение момента сопротивления вращению принимают за минимальный предел, максимально допустимую силу преднатяга определяют по формуле долговечности подшипников

10 1 С X „

Рomax у . К . К о ззз у Fr Fa где С вЂ” динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу;

Y — коэффициент осевой нагрузки по

15 каталогу

Kg — коэффициент динамической нагрузки по каталогу;

Кт — температурный коэффициент по каталогу;

X — коэффициент радиальной нагрузки по каталогу;

F — - радиальная нагрузка;

Fà — осевая нагрузка;

L — долговечность подшипника по каталогу или требуемый ресурс подшип никового узла по условиям эксплуатации, а оценку пригодности дуплексов к дальнейшей сборке осуществляют при нагружении узлов минимально-допустимой силой по ус30 приг Mmin, где Mnp r.- пригодный момент сопротивления вращению;

Mmin — минимально допустимый предел момента сопротивления вращению, .

Расчетная формула для определения максимально допустимой силы преднатяга определяется из формулы долговечности следующим образом.

40 С- з,зз з,зз -зад.-(-р) (Х Рт + У (Ра + Ротах )) КУ Кт где С вЂ” динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу;

45 Y — коэффициент осевой нагрузки по каталогу;

Kg — коэффициент динамической нагрузки по каталогу;

Кт — температурный коэффициент по ка50 талогу;

X — коэффициент радиальной нагрузки по каталогу;

Fr — радиальная нагрузка;

Fa — осевая нагрузка.

55 Laaa. — долговечность подшипника по каталогу ипи требуемый ресурс подшипникового узла по условиям эксплуатации.

Путем алгебраических преобразований изданной формулы определяют максимально допустимую силу преднатяга Fornax.

1788452

20 ского вала

35

50

1 С X

" и"х = у K y о,ззз у Рг — Га

J т (Таким образом предлагаемый способ осуществляется с учетом диапазона параметров преднатяга и действительного разброса характеристик момента трения от осевой силы, 1. Из партии подшипников выбирают дуплекс с минимальным моментом трения.

2. Нагружают этот дуплекс максимальнодопустймой силой преднатяга и измеренное значение момента сопротивления вращению принимают за максимальный предел, 3. Нагружают партию подшипников в дуплексах осевой силой на 1/3 больше минимально допустимой силы преднатяга и отбирают дуплекс у которого момент сопротивления вращению равен максимальному пределу, 4, Нагружают этот дуплекс минимально допустимой силой преднатяга. полученное значение момента сопротивления вращению принимают за минимальный предел, 5. Максимально допустимую силу преднатяга определяют по формуле долговечности подшипников.

1 С X

" гпа" У . К К Р333 У Fr т (6. Оценку пригодности дуплексов подшипников к дальнейшей сборке определяются при нагружении узлов минимально допустимой силой по условию

Мприг. < IVImin

На фиг, 1 показана конструкция окончательно собранного подшипникоаого узла.

Конструкция окончательно-собранного подшипникового узла включает 1 — корпус подшипников, 2 — нагружаемый подшип ни к.

3.— разгружаемый подшипник, 4 — данный вал-шестерня, редуктора; 5 — гайка для затяжки узла. 6 — регулировочные шайбы для создания требуемого преднатяга, 7 — ведомая коническая шестерня, 8 —.радиальный роликоподшипник.

Конические роликоподшипники 2 и 3 установлены с преднатягом параметры которого (момент сопротивления вращению и осевая сила сжатия) определяются в предложенном техническом решении, Кроме того, условие пригодности в предложенном способе позволяет оценить возможность применения этих подшипников к дальнейшей сборке.

На фиг. 2 показана конструктивная схема технологической измерительной оснастки для определения параметров преднатяга (перемещения между внутренними и наружными кольцами, минимальной осевой силы преднатяга и предельных значений момента сопротивления вращению) и оценка пригодности конических подшипников при сборке. редукторов, Конструктивная схема включает 9 — технологический вал, 10- технологический корпус, 11 — нагружатель для создания осевой силы на испытуемый дуплекс исследуемых подшипников (2 или 3), 12, 13 — измерители осевых перемещений колец подшипников при осевом нагружении, 14 — ведомый и ведущий диски торсионного устройства для измерения момента сопротивления вращению дуплексов, исследуемых подшипников при осевом нагружении, 15 — привод вращения ведущего дис а, 16 — поводковый палец на ведомом диске для передачи крутящего момента на технологический корпус с подшипниками, 17 — оправка для установки торсионного измерителя момейта сопротивления вращению и технологичеНа фиг. 3 показаны графики изменения момента сопротивленИя враЩ Ению"й осевых перемещений в исследуемых дуплексах кони вских роликоподшипниках в завйсимости от осевой силы. Графики изменения момента сопротивления вращению включаЮт Еа акспп. МаКСИМаЛЬНОЕ ЭКСПЛУатаЦИ онное значение осевой силы на данном валу редуктора, определяемая как алгебраическая сумма осевых сил от каждой зубчатой передачи; I=a акспп. — А1+Аг; гпах где А2 — осевая сила от цилиндрической косозубой передачи;

A> — осевая сила от конической зубчатой передачи.

Зависимость I — кривая осевых перемещении в нагружаемом подшипнике.

Зависимость II — кривая осевых перемещений в разгружаемых подшипниках.

Зависимость III — характеристика момента сопротивления вращению в дуплекс подшипников с Минимальным коэффицйентом трения.

Зависимость IV — характеристика момента сопротивления вращейию в дуплексе подшипников с максимальным коэффициентом трения.

Зависимость V — характеристики момента сопротивления вращению в дуплексах подшипников непригодных для дальнейшей сборки в связи с тем, что при минимальном пределе момента сопротивления вращению после окойчателбнбй сборки действительная осевая сила преднатяга будет всегда меньше минимально допустимого предела.

Фиг, 4 — показаны графики практической реализации данного способа, опреде1788452 ление параметров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов на примере опоры промежуточного вала редуктора ведущего моста автомобиля КАМАЗ.

Способ осуществляют следующим образ ом.

Испытуемые подшипники 2 и 3 устанавливаются по схеме "0" — дуплекс (фиг. 2) в технологический корпус 10 и на технологический вал 9 с торсионным устройством 14 и поводковым пальцем 16 на ведомом диске для передачи вращения на корпус 10. С помощью нагружателя 11 на дуплекс подшипников 2 и 3 прикладывается осевая сила измеряющаяся от нуля до максимального

-эксплуатационного зйачения на данном валу редуктора (О... Fa экспл.), по показаниям измерителей осевых перемещений разно- . именных колец обоих подшипников определяем зависимость .i и Il, Величина осевых

max перемещений по кривой I npu Fa экспо. является началом координат для кривой.ll, пересечение которой с кривой I позволяет определить минимально допустимый предел силы преднатяга. Из формулы долговечности наиболее нагруженного подшипника определяют максимально допустимый предел осевой силы преднатяга.

Нагружают этой силой партию дуплексов испытуемых подшипников, устанавливаемых в технологический корпус 10 и на технологический вал 9, и с помощью торсионного измерителя момента сопротивления вращению выбирают пару подшипников, имеющих характеристику момента сопротивления вращению с минимальным коэффициентом трения (зависимость III);

Полученный момент в подшипниках при указанной силе принимают зэ максимальный предел.

По указанной схеме нагружают партию дуплексов испытуемых подшипников осевой силой Fo опт. = 1,3 Fo min где коэффициент 1,3 учитывает потерю преднатяга в процессе приработки, и выбирают пару подшипников, у которых момент сопротивления вращению равен максимальному пределу, который позволяет получить характеристику с максимальным коэффициент трен йя.

Отобранйый дуплекс нагружают минимально допустимой силой преднатяга и полученную величину момента принимают за минимальнйй предел.

Оценку пригодности испытуемых дуп лексов из партии подшипников осуществляют по условию

Мприг. Mmin т,е. дуплексы подшипников можно считать годными к дальнейшей сборке если момент сопротивления вращению дуплекса при нагружении минимальной силой преднатяга меньше или равен Mmin, Пример. Подшипниковый узел (фиг, 1) грузового автомобиля с подшипниками

27911 в дуплексе является опорой промежуточного вала редуктора ведущего моста, На наиболее нагруженный подшипник "0"— дуплекса действует эксплуатационная осевая сила Fmax axcnm = 950 кг. Динамическая грузоподъемность конического (нестандартного) роликоподшипника по данным

10

ВНИПП С = 12800 кг, радиальная нагрузка

15 на подшипник F„= 600 кг, Х =- 0,4 — коэффициент радиальной нагрузки, Y = 0,7 — коэффициент осевой нагрузки, К = 1,2, Кт = 1,05 — коэффициенты соответственно динамиче20 ских и температурных условий работы подшипников (выбраны по каталогу), = 400 тыс, км — требуемый пробег (ресурс) данного вида редуктора (или L = 559 мин.об с учетом диаметра колеса автомобиля и передаточного отношения цилиндрической передачи).

Приведенные исходные данные используют для расчета максимального предела силы преднатяга

Fornax=

1 12800 -04600 950=472

0,7 1,2 1,05 с590,333 0,7

При нагружении дуплекса подшипников эксплуатационной осевой силой 950 кг (фиг. в нагруженном подшипнике 65 мкм по кривой I. Из полученного начала координат построена кривая ll (разгруженного подшипника), которая на пересечении с

40 кривой I определила величину минимального предела силы преднатяга Fo min = 300 кг, В результате исследования партии дуплексов испытуемых подшипников определена пара подшипников с минимальными

45 потерями на трение, которая позволила onределить максимально допустимый предел момента сопротивления вращению равный

Mmax = 0,47 кгм.

B результате нэгружения партии дуп50

55 лексов осевой силой, íà 30% большей минимально допустимого предела Fo om. = 390 кг; выбрана пара подшипников:, у которой M =

=Mmax = 0,47 кгм, При нагружении этой пэры йод1иипников минимальным пределом силы преднатяга Fo min = 300 кг получаем минимальный предел момента сопротивления вращению Mmin = 0,37 кгм.

Оценка пригодности испытуемых подшипников проведена на партии дуплексов, 35 4) получили величину осевых перемещений

1788452

10 из которой 15 / подшипников при нэгружении минимально допустимой силой преднатяга Fn min = 300 кг, имели момент сопротивления, вращению больше минимально допустимого предела, т.е. условие

Мприг. < Mmin не выполнялось и подшипники признаны негодными для дальнейшей сборки, т.к. их характеристики на графике {фиг. 3) выше характеристики И и находятся в зоне характеристик Ч.

Использование данного способа определения параметров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов позволяет обьективно задать параметры преднатяга по диапазону осевых сил и пределов момента сопротивления вращению, оценить пригодность всей партии дуплексов конических подшипников к дальнейшей сборке по комплексному параметру, характеризующей качество поставляемых подшипников, что повышает точность сборки подшипниковых узлов с преднатягом и надежность работы собираемых редукторов.

Ф.ормула изобретения

Способ определения параметров преднатяга и оценки пригодности конических подшипников при сборке редукторов, заключающийся в том, что подшипники устанавливают на технологический вал и в корпусе по схеме "0" — дуплекс, задают валу вращение, нагружают дуплексы подшипников осевой силой, изменяющейся от нуля до максимального эксплуатационного значения на данном валу редуктора, измеряют при этом перемещения между внутренними и наружными кольцами каждого подшипника, определяют по полученным зависимостям перемещений оптимальную, минимально допустимую силу преднатяга, нагружают этой силой дуплекс, измеряют момент сопротивле- ния вращения, по величине которого оцениваютт и ри годность дуплекса к дал ьнейш ей сборке, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности сборки подшипниковых узлов и надежности работы собираемых редукторов, из партии подшипников выбирают дуплекс с минимальным моментом трения, нагружают этот дуплекс максималь5 но допустимой силой преднатяга, измеряют момент сопротивления вращению и принимают это значение за максимальный ïðåдел, нагружают партию подшипников в дуплексах осевой силой, на 1/3 большей

10 минимально допустимой силы преднатяга, и отбирают дуплекс с моментом сопротивления вращению, равным максимальному и ределу, нагружают этот дуплекс мин и мал ь- но допустимой силой преднатяга, получен15 ное значение момента сопротивления вращению принимают за минимальный предел, максимально допустимую силу преднатяга определяют по формуле долговечности подшипников

20 1 С X

Fornax . K K p 333 Fr — Fa у CJ г где С вЂ” динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу;

Y — коэффициент осевой нагрузки по каталогу;

Kg — коэффициент динамической нагрузки по каталогу;

К вЂ” температурный коэффициент по ка . талогу;

Х вЂ” коэффициент радиальной нагрузки по каталогу;

Рг — радиальная нагрузка;

Fa — осевая нагрузка;

L — долговечность подшипника по ката35 логу или требуемый ресурс подшипникового узла по условиям эксплуатации, а оценку пригодности дуплексов к дальнейшей сборке осуществляют при нагружении узлов минимально допустимой силой по ус40 ловию

Мприг. - < Mmin где Мприг, — пригодный момент сопротивления вращению;

Mmin — минимально допустимый предел

45 момента сопротивления вращению.

1788452

Ри,г.2

1788452

1788452

НК4

Составитель И.Сокруто

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Палий

Редактор

Заказ 70 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101