Стенд для испытаний шарнирных подшипников

Авторы патента:

Шестаков Сергей Александрович (RU)

Романова Ирина Серафимовна (RU)

Горяев Андрей Николаевич (RU)

G01M13/04 - испытание подшипников

Владельцы патента RU 2587693:

Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур. Стенд состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание состоит из рамы, верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода для прохождения охлаждающей жидкости. В центре трубопровода жестко закреплен кронштейн, снаружи которого размещены нагревательные элементы. Кронштейн содержит два симметричных уха с соосными отверстиями, в которых размещена ось внутреннего кольца. Между ушами размещена качалка с центральным отверстием, в котором шарнирно установлено наружное кольцо подшипника. Один конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко соединенной со штоком привода. Другой конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко закрепленной со штоком нагрузочного устройства, установленным с возможностью продольного перемещения. Нагрузочное устройство состоит из корпуса с установленными внутри (с возможностью продольного перемещения) подпружиненными втулками. Шток нагрузочного устройства установлен во втулках. В нижней части рамы расположена жестко закрепленная на боковых и нижних стенках рамы перегородка с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки для размещения вилок. С одной стороны каждая вилка шарнирно соединена с верхней частью тензовставки, а нижняя часть тензоставки шарнирно соединена с нижней стенкой рамы, при этом одна вилка шарнирно соединена с корпусом нагрузочного устройства, а другая соединена с корпусом привода. Технический результат заключается в упрощении конструкции, возможности испытаний подшипников с имитацией условий эксплуатации. 4 ил.

Предложенное изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур.

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту США №3580069, G01M 13/04, 1971 г., которое и было принято авторами за аналог.

Данное техническое решение представляет собой устройство для испытаний шарнирного подшипника, имеющего внутреннее кольцо с внутренней сферической поверхностью и центральное отверстие, через которое проходит сквозной вал, и наружное кольцо, имеющее внутреннюю сферическую поверхность в сопряжении с наружной поверхностью внутреннего кольца. Данное устройство способно обеспечить колебательно-вращательное движение подшипника, а также приложение к нему нагрузки.

Однако для испытаний шарнирных подшипников при повышенных температурах (до 850°) данное техническое решение использовать не целесообразно, так как при нагреве устройства происходят температурное расширения элементов конструкции, что может привести к их заклиниванию. Для исключения этого эффекта в системе необходимо наличие сложных температурных компенсаций или охлаждающих элементов.

Также для обеспечения контроля фактической величины нагрузки на подшипник, сравнения с расчетной величиной нагрузки, оценки влияния трения в узлах устройства на величину нагрузки и изменения данной величины в течение времени испытаний необходимо введение в систему дополнительных элементов измерения.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для испытаний шарнирных подшипников состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание состоит из рамы, верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода для прохождения охлаждающей жидкости. В центре трубопровода жестко закреплен кронштейн, снаружи которого размещены нагревательные элементы. Кронштейн содержит два симметричных уха с соосными отверстиями, в которых размещена ось внутреннего кольца. Между ушами размещена качалка с центральным отверстием, в котором шарнирно установлено наружное кольцо подшипника. Один конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко соединенной со штоком привода. Другой конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко закрепленной со штоком нагрузочного устройства, установленным с возможностью продольного перемещения. Нагрузочное устройство состоит из корпуса с установленными внутри (с возможностью продольного перемещения) подпружиненными втулками. Шток нагрузочного устройства установлен во втулках. В нижней части рамы расположена жестко закрепленная на боковых и нижних стенках рамы перегородка с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки для размещения вилок. С одной стороны каждая вилка шарнирно соединена с верхней частью тензовставки, а нижняя часть тензовставки шарнирно соединена с нижней стенкой рамы, при этом одна вилка шарнирно соединена с корпусом нагрузочного устройства, а другая соединена с корпусом привода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-4 изображен общий вид стенда и сечение по отдельным элементам.

На фиг. 1-4 указаны позиции в следующем порядке:

1 - шарнирный подшипник;

2 - внутреннее кольцо;

3 - наружное кольцо;

4 - ось;

5 - основание;

6 - привод;

7 - нагрузочное устройство;

8 - рама;

9 - трубопровод;

10 - кронштейн;

11 - нагревательный элемент;

12 - ухо;

13 - качалка;

14 - тяга;

15 - шток;

16 - тяга;

17 - шток;

18 - корпус;

19 - втулка;

20 - пружина;

21 - перегородка;

22 - втулка;

23 - вилка;

24 - тензовставка.

Стенд для испытаний шарнирных подшипников состоит из шарнирного подшипника (1), с внутренним кольцом (2), в котором размещена ось (4), и наружным кольцом (3). Ось (4) шарнирно установлена в основании (5), на основании (5) размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод (6) и нагрузочное устройство (7). Основание (5) состоит из рамы (8), верхняя часть которой выполнена в виде трубопровода (9). В центре трубопровода (9) жестко закреплен кронштейн (10), снаружи которого размещены нагревательные элементы (11). Кронштейн (10) содержит два симметричных уха (12), между которыми размещена качалка (13). Один конец качалки (13) шарнирно соединен с тягой (14), жестко соединенной со штоком (15) привода (6). Другой конец качалки (13) шарнирно соединен с тягой (16), жестко закрепленной со штоком (17) нагрузочного устройства (7). Нагрузочное устройство (7) состоит из корпуса (18) с установленными внутри втулками (19), между которыми установлена пружина (20). В нижней части рамы (8) расположена перегородка (21) с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки (22) для размещения вилок (23). Вилка (23) шарнирно соединена с тензовставкой (24), которая шарнирно соединена с нижней стенкой рамы (8). Одна вилка (23) шарнирно соединена с корпусом (18) нагрузочного устройства (7), а другая соединена с корпусом привода (6).

Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала на привод (6) шток (15), совместно с тягой (14), перемещается на расчетную величину, поворачивая на заданный угол качалку (13) с установленным в ней шарнирным подшипником (1). Одновременно на ту же величину перемещается тяга (16) совместно со штоком (17) нагрузочного устройства (7). При этом с помощью верхней втулки (19) происходит поджатие пружины (20), обеспечивая заданную нагрузку на подшипнике (1). Затем меняется полярность управляющего сигнала, шток (15) перемещается в обратном направлении на расчетную величину, поворачивая качалку (13) на заданный угол. При этом с помощью нижней втулки (19) происходит поджатие пружины в обратном направлении. Возвратно-поступательное перемещение штока (15) обеспечивает вращательное движение подшипника (1). Далее производится подключение нагревательных элементов (11) и на подшипнике обеспечивается заданный температурный режим. Одновременно производится подача охлаждающей жидкости в трубопровод (9). С помощью тензовставок (24), в состав которых входит датчик силы, соединенных шарнирно с приводом (6) и нагрузочным устройством (7), обеспечивается контроль фактической величины нагрузки на подшипник, что позволяет проводить сравнительную оценку с расчетной величиной нагрузки, а также оценить потери на трение в подшипнике (1) и изменения данной величины в течение времени испытаний.

Предложенное техническое решение позволяет реализовать простую конструкцию стенда для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок, движений и температур.

Стенд для испытаний шарнирных подшипников, состоящий из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство, при этом ось шарнирно установлена в основании, отличающийся тем, что основание состоит из рамы, верхняя часть рамы выполнена в виде трубопровода для прохождения охлаждающей жидкости, в центре трубопровода жестко закреплен кронштейн, снаружи которого размещены нагревательные элементы, кронштейн содержит два симметричных уха с соосными отверстиями, в которых размещена ось внутреннего кольца, при этом между ушами размещена качалка с центральным отверстием, в котором шарнирно установлено наружное кольцо подшипника, один конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко соединенной со штоком привода, другой конец качалки шарнирно соединен с тягой, жестко закрепленной со штоком нагрузочного устройства, установленным с возможностью продольного перемещения, при этом нагрузочное устройство состоит из корпуса с установленными внутри с возможностью продольного перемещения подпружиненными втулками, при этом шток нагрузочного устройства установлен во втулках, в нижней части рамы расположена жестко закрепленная на боковых и нижних стенках рамы перегородка с двумя отверстиями, в которых жестко закреплены втулки для размещения вилок, с одной стороны каждая вилка шарнирно соединена с верхней частью тензовставки, а нижняя часть тензоставки шарнирно соединена с нижней стенкой рамы, при этом одна вилка шарнирно соединена с корпусом нагрузочного устройства, а другая соединена с корпусом привода.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении подшипника под нагрузкой, при этом внешнюю нагрузку направляют к оси подшипника под углом не более 12 градусов, число шариков в процессе обработки устанавливают равным 4-6, в качестве шариков используют шарики из материала с твердостью на 8-12 единиц HRC выше твердости материала колец подшипника, а силу воздействия на подшипник устанавливают такой, чтобы в процессе приработки шарики осуществляли пластическую деформацию дорожки качения.

Способ стабилизации параметров подшипника // 2581408

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении колец подшипника под внешней осевой нагрузкой, внешнюю нагрузку устанавливают равной Р=k Со, а частоту вращения подшипника устанавливают не более 200 об/мин, где Со - осевая статическая грузоподъемность подшипника; k - коэффициент надежности (k=0,8-0,9).

Способ виброакустической диагностики технического состояния подшипников в составе газотурбинного двигателя // 2575243

Изобретение относится к определению технического состояния авиационных газотурбинных двигателей всех типов способом виброакустической диагностики с применением технического микрофона.

Устройство для диагностики подшипников качения // 2567086

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано преимущественно в различных отраслях машиностроения. Устройство содержит узел установки и крепления внутреннего кольца контролируемого подшипника на приводном валу электродвигателя, два токосъемника, преобразователь, регистрирующую аппаратуру и источник электрического напряжения, один полюс которого через первый токосъемник связан с приводным валом, второй полюс связан с преобразователем, к которому подключен второй токосъемник, выполненный с возможностью подключения к наружному кольцу контролируемого подшипника.

Способ и устройство для оценки повреждения подшипников качения, в частности, в электрических машинах, питаемых через преобразователь частоты переменного тока // 2563597

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к устройствам для оценки повреждения подшипника качения электрической машины. При реализации заявленного способа электрическая машина, содержащая контролируемый подшипник качения, электрически подключена к инвертору с промежуточным контуром напряжения, а указанный подшипник качения имеет, соответственно, смазочный зазор между внутренним кольцом подшипника и телом качения и внешним кольцом подшипника и телом качения.

Устройство для измерения радиального зазора в подшипнике качения // 2561318

Изобретение относится к устройствам для измерения радиального зазора в подшипниках качения, преимущественно радиальных и радиально-упорных, применяемых на различных производствах.

Устройство для измерения осевого биения наружного кольца подшипника качения // 2561317

Изобретение относится к устройствам для измерения осевого биения наружных колец подшипников качения, преимущественно радиальных и радиально-упорных, применяемых на различных производствах.

Способ обнаружения повреждения, по меньшей мере, одного опорного подшипника двигателя // 2558007

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники, и может быть использовано для контроля износа двигателя. Способ содержит следующие этапы: в течение всего периода измерения Р считывают текущий вибрационный сигнал (Vc) механической вибрации компонентов двигателя; в течение периода P дискретизируют сигнал (Vc); сигнал синхронизируют относительно изменений режима N; сигнал преобразуют в частотный сигнал для получения частотных спектральных полос, упорядоченных по режиму N; вычисляют среднее значение амплитуд спектральных полос, чтобы получить текущую вибрационную сигнатуру (Sc) двигателя; вычисляют степень отклонения (Δ) между сигнатурой (Sc) и нормальной контрольной вибрационной сигнатурой (Ss); и степень отклонения (Δ) сравнивают с указателями дефектов заранее сформированной базы данных, объединяющей теоретические повреждения опорных подшипников двигателя, для определения потенциальных повреждений опорного подшипника.

Стенд для испытаний газодинамических подшипников // 2556304

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях и доводке газовых подшипников высокооборотных турбомашин. Стенд содержит статор, в котором размещен ротор, установленный в двух опорах, выполненных с возможностью размещения в них испытуемых газодинамических подшипников.

Устройство для диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя // 2552389

Изобретение относится к устройству для комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных газотурбинных двигателей методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении.

Способ контроля изменения состояния рамовых подшипников дизеля в процессе эксплуатации системы дизель - валопровод // 2594387

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для эксплуатационного контроля изменения состояния подшипников двигателя (дизеля). Способ заключается в определении в процессе эксплуатации на частоте вращения выходного вала дизеля амплитуды и фазы вибрации на двух опорах - на первой опоре - корпусе подшипника выходного вала дизеля и на второй опоре - корпусе первого подшипника валопровода в осевом и радиальном направлениях с помощью датчиков вибрации. Эти датчики установлены на опорах навстречу друг другу в осевом направлении и в одну сторону в радиальном направлении. Об изменении состояния рамовых подшипников делают вывод, если амплитуда вибрации на каждой опоре в осевом направлении больше, чем в радиальном направлении, и вибрация на первой опоре синфазна по отношению к вибрации на второй опоре в радиальном и в осевом направлениях соответственно, или если амплитуда вибрации на каждой опоре в радиальном направлении больше, чем в осевом направлении, и вибрация на первой опоре противофазна по отношению к вибрации на второй опоре в радиальном направлении. Технический результат заключается в повышении оперативности, надежности и точности определения изменения состояния рамовых подшипников дизеля при эксплуатации судна. 1 табл., 1 ил.

Способ диагностики повреждения деталей машин // 2606164

Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин в процессе их непрерывной эксплуатации и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации. В предложенном способе диагностики измеряют уровень вибрации в информативных точках корпуса машины в информативной полосе частот, фиксируют выбросы вибрации, длительность интервалов между выбросами, строят тренды изменения длительности интервалов и их отношений, сравнивают полученные значения с критическими границами, и по результатам сравнения судят о состоянии деталей машины. Согласно изобретению наблюдают изменение тренда вибрации на протяжении всего жизненного цикла машины; селектируют выбросы вибрации во времени; строят тренды длительности интервалов между выбросами вибрации и их отношений; запоминают стадии повреждения деталей машины. Изобретение направлено на предотвращение аварий машин в условиях непрерывной эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ контроля технического состояния подшипников качения // 2623177

Изобретение относится к области метрологии, в частности к методам контроля подшипников. Способ контроля технического состояния подшипников качения заключается в обнаружении дефекта и места повреждения путем измерения и анализа параметров вибрации работающего двигателя, анализа параметров вибрации и сравнении получаемых данных с данными в исходном состоянии, за которое принимаются данные, полученные для полностью исправного двигателя. При этом спектральный анализ вибрации основан на применении оконного преобразования Фурье с использованием весовых функций Гаусса. Временной интервал сигнала разделяется на подинтервалы и преобразование выполняется для каждого из них в отдельности, получаемый набор интегральных данных от функции, описывающей изменения значений виброускорения по времени, аппроксимируется с применением формулы трапеций, определяется коэффициент превышения, выделяющий информативные особенности сигнала, обусловленные дефектами подшипника качения по времени, частоте и амплитуде. Технический результат - повышение точности и расширение функциональных возможностей способов вибрационной диагностики подшипников качения. 3 ил.

Способ определения долговечности подшипникового узла сухого трения // 2624609

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано преимущественно для определения долговечности подшипниковых узлов сухого трения с антифрикционным твердосмазочным заполнителем. Способ заключается в том, что определяют динамическую грузоподъемность подшипника и эквивалентную нагрузку. Измеряют радиальный и тангенциальный зазоры подшипника перед установкой его в узел, наполняют подшипник антифрикционным твердосмазочным заполнителем, устанавливают подшипник в узел, нагружают его эквивалентной нагрузкой и вновь измеряют радиальный и тангенциальный зазоры. Долговечность подшипникового узла определяют по зависимости, учитывающей допуски на радиальный и тангенциальный зазоры подшипника и изменения радиального и тангенциального зазоров подшипника с антифрикционным заполнителем после установки его в подшипниковый узел. Дополнительно измеряют дополнительно осевой зазор подшипника перед его наполнением антифрикционным твердосмазочным заполнителем. После нагружения подшипника эквивалентной нагрузкой вновь измеряют упомянутый осевой зазор, а уточненную долговечность подшипникового узла сухого трения определяют по формуле. Технический результат заключается в повышении точности определения долговечности подшипникового узла сухого трения. 5 ил.

Аппаратура контроля вибрации // 2628674

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам контроля вибрации. Аппаратура контроля вибрации содержит не менее двух датчиков вибрации, каждый из которых содержит пьезоэлемент, не менее двух преобразователей и двух, обладающих повышенной жесткостью, кабелей, каждый из которых соединяет один из датчиков вибрации с соответствующим преобразователем. Также содержит электронный блок, включающий в себя не менее двух информационно-измерительных каналов, каждый из которых подключен к выходу одного из преобразователей и состоит из последовательно соединенных между собой полосового фильтра, масштабного усилителя и детектора, основной выход которого соединен со входами первого и второго компараторов. Масштабный усилитель и детектор содержат дополнительный выход для выдачи информации во взаимодействующие системы по соответствующей информационной линии связи. В электронном блоке расположена кросс-плата, содержащая выходные линии связи каждого из информационно-измерительных каналов. Все информационно-измерительные каналы смонтированы на единой, общей для них, печатной плате и размещены в ее противолежащих участках. Кросс-плата расположена перпендикулярно единой печатной плате. Технический результат - снижение вероятности формирования ложных сигналов. 1 ил.

Способ определения угла контакта в шариковом подшипнике // 2628736

Изобретение относится к разрушающему контролю и может быть использовано для определения точек контакта шарика с дорожками качения колец шарикоподшипника и последующему вычислению угла контакта шарикоподшипника. Способ включает определение точки касания шарика с контактной поверхностью дорожек качения и вычисление угла контакта шарикоподшипника по результатам измерения. Точки контакта шариков с дорожками качения определяют путем создания осевой нагрузки на подшипник, при которой на дорожках качения остается остаточная деформация от контакта с шариками. Затем замеряют диаметр расположения отпечатков шариков на каждом из колец и вычисляют угол контакта по формуле. Техническим результатом является повышение точности измерения угла контакта. 2 ил., 2 табл.

Способ упрочнения дорожек качения шарикоподшипника // 2628741

Изобретение относится к машиностроению, а именно к накатке поверхностей дорожек качения колец упорно-радиальных шариковых подшипников в собранном виде с целью их упрочнения. Способ заключается во вращении подшипника под нагрузкой. Число шариков в процессе обработки устанавливают меньшим числа шариков в шарикоподшипнике, твердость шариков берут выше твердости материала колец подшипника. Силу воздействия на подшипник устанавливают такой, чтобы в процессе обработки шарики осуществляли пластическую деформацию дорожки качения. Число шариков в процессе обработки устанавливают равным трем, один из диаметров шариков берут равным номинальному диаметру шариков в шарикоподшипнике, а диаметры двух других шариков определяют из соотношений. Технический результат заключается в повышении качества обработки. 2 ил.

Устройство для измерения толщины граничных слоев смазочных материалов // 2630545

Изобретение относится к устройствам для измерения толщины граничных слоев смазочных материалов и может найти применение в нефтегазовой отрасли. Сущность: устройство включает стол-основание (1), закрепленную на нем вертикально цилиндрическую трубку (3), крышку (4) и микрометр (8). Поверх крышки (4) установлено коромысло (12) для крепления к нему съемных грузов (13). В цилиндрической трубке (3) размещены образцы (6) контактирующих элементов, выполненные в виде бочкообразных роликов от подшипников. Технический результат: повышение точности измерений. 1 ил., 1 табл.

Способ определения дефектных букс вагонов // 2641536

Изобретение относится к средствам вибродиагностики, а именно к постовым системам вибродиагностики на железнодорожном транспорте. Годность вагонов определяется по механическому состоянию букс колесных пар вагонов. Годность букс вагонов при их движении определяется с использованием интеллектуально-измерительной системы, состоящей из датчиков ускорения, отметчиков колес, подключенных к персональному компьютеру, снабженному программой, основанной на связи величины ускорения колебаний рельса с величиной ускорения отдельных частей подшипника, которое зависит от наличия дефектов. В результате становится возможным постоянно отслеживать состояние букс колесных пар вагонов во время движения железнодорожного транспортного средства, своевременно выявлять их дефекты. 7 ил.

Способ испытания на усталость подшипников скольжения коленчатого вала на двигателе внутреннего сгорания // 2645783

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в автомобильной, авиационной, тракторной промышленности. Сущность изобретения в подаче в двигатель внутреннего сгорания от постороннего источника штатного моторного масла с температурой и под давлением, которые обеспечивают гидродинамическую смазку в подшипниках коленчатого вала с уменьшенной шириной рабочей поверхности. Технический результат заключается в сокращении продолжительности испытаний и повышении достоверности результатов испытаний. 2 ил., 1 табл.