Способ определения угла контакта в шариковом подшипнике

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.

 

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.

Известен способ определения угла контакта в шариковых подшипниках, заключающийся в том, что закрепляют одно из колец подшипника, а другое последовательно нагружают знакопеременным осевым усилием, регистрируют смещение незакрепленного кольца и по его осевому смещению определяют угол контакта. При этом для определения угла контакта в радиально-упорных подшипниках с неполным профилем колец, первое осевое нагружение выполняют в сторону широкого торца закрепленного кольца, после чего фиксируют положение тел качения (авторское свидетельство SU №322597).

Однако данный способ характеризуется использованием для определения угла контакта косвенных данных, что снижает достоверность и точность измерений.

Известен также способ измерения угла контакта шарикоподшипников, отличающийся от описанного тем, что с целью повышения точности и производительности помимо осевого регистрируют радиальное смещение при радиальной знакопеременной нагрузке (авторское свидетельство SU №1320687).

Недостатком описанного способа также является то, что определение угла контакта в нем является не прямым и основано на косвенных данных.

Также известен способ, позволяющий определять по смещению при осевом и радиальном нагружении не только угол контакта, но и осевой и радиальный зазор (патент RU на изобретение №2232310).

Недостатком этого способа, как и предыдущих, является то, что он основан на косвенных данных.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к заявляемому является способ определения угла контакта шарикоподшипника, включающем определение точки касания шарика с контактной поверхностью дорожек качения и вычисления угла контакта шарикоподшипников по результатам измерения [патент RU на изобретение №2336494]. Контактную поверхность в области расчетной точки его контакта с шариком облучают ультразвуковым пучком, а точку касания определяют по минимальному значению амплитуды отраженного акустического сигнала. Кроме того, определяют точки касания шарика с внешним и внутренним ободом подшипника, а угол контакта определяют по расстоянию между проекциями этих точек на плоскость изображения. Внутреннюю поверхность обода располагают в фокальной плоскости сфокусированного ультразвукового пучка, а определение точки касания осуществляют путем ее поточечного сканирования. Угол контакта шарикоподшипников определяют по одной из следующих формул:

α=arcsin(C/D),

или

или

где α - угол контакта шарикоподшипника; С - расстояние между проекциями точек контакта шарика с внутренним и внешним ободами на плоскость изображения; α0 - расчетный угол контакта шарикоподшипника; Δ - смещение проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость изображения; R - радиус шарика; А - расстояние от проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость изображения до края обода; А0 - расчетное расстояние от проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость изображения до края обода.

Недостатком наиболее близкого аналога является сложность используемой аппаратуры, которая не всегда имеется на промышленных предприятиях и в исследовательских лабораториях, и невысокая точность измерения расстояния между точками контакта шарика с дорожками качения, что снижает точность измерения.

Задачей изобретения является повышение точности измерения угла контакта.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения угла контакта шарикоподшипника, включающем определение точки касания шарика с контактной поверхностью дорожек качения и вычисления угла контакта шарикоподшипников 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

,

где β - угол контакта в подшипнике, рад; Dv и Dn - диаметр расположения остаточной деформации от шариков на дорожке качения соответственно внутреннего и наружного колец шарикоподшипника, мм; ds - диаметр шариков в шарикоподшипнике, мм.

Техническим результатом является обеспечение возможности определения угла контакта в шариковом подшипнике по отпечаткам шариков на дорожках качения, создаваемыми простыми техническими средствами.

Так как точки контакта шариков с дорожками качения определяют простым нагружением шарикоподшипника, то для осуществления предлагаемого способа достаточно использовать простой механический, пневматический или гидравлический пресс, который имеется в большинстве исследовательских лабораториях и тем более на промышленных предприятиях, что существенно расширяет область применения способа. Измерения диаметра расположения отпечатков шариков на дорожках качения несложно осуществить, например, на простом оптическом микроскопе с обеспечением высокой точности измерения, что повышает точность определения угла контакта в шариковом подшипнике.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на Фиг. 1 приведена схема определения угла контакта в упорно-радиальном шарикоподшипнике, а на Фиг. 2 приведена фотография отпечатков шариков на дорожке качения.

На Фиг. 1 используются следующие обозначения:

1 - верхнее кольцо подшипника;

2 - нижнее кольцо подшипника;

3 - шарики;

4 - сепаратор.

Способ определения угла контакта в шарикоподшипнике осуществляется следующим образом. Между верхним 1 и нижним 2 кольцами подшипника в сепараторе 4 установлено четное число шариков 3. Число шариков может быть равным четырем, шести или восьми. Чем меньше число установленных в подшипник шариков, тем меньше требуется усилие нагружения подшипника. Чем больше число шариков, тем точнее определяется диаметр расположения отпечатков на дорожке качения, тем выше точность определения угла контакта.

К верхнему кольцу 1 подшипника прикладывается осевая нагрузка Р, при которой на поверхности дорожек качения колец 1 и 2 в местах контакта с шариками 3 остаются следы остаточной деформации в виде отпечатков шариков. С помощью оптического микроскопа замеряется расстояние Dv и Dn между противоположными отпечатками на наружном и внутреннем кольцах и вычисляется среднее и среднеквадратическое отклонение замеренных значений

,

где Dvi и Dni - расстояние между i-ми противоположными отпечатками шариков соответственно на верхнем и нижнем кольцах, мм; z - число шариков 3, устанавливаемых между верхним 1 и нижнем 2 кольцами; Dvo и Dno - среднее расстояние между противоположными отпечатками шариков соответственно на верхнем и нижнем кольцах, мм; σv и σn - среднее квадратическое отклонение расстояние между противоположными отпечатками шариков соответственно на верхнем и нижнем кольцах, мм.

По результатам измерений определяется угол контакта в шарикоподшипнике

где β0 - среднее значение угла контакта в шарикоподшипнике, рад; ds - диаметр шариков в шарикоподшипнике, мм.

Таким образом, предлагаемый способ определения угла контакта в шариковом подшипнике прост в осуществлении, доступен большинству исследовательских лабораторий и промышленным предприятиям, что расширяет область его применения. Кроме того, способ решает задачу повышения точности определения угла контакта, так как позволяет с высокой точностью определять расстояние между противоположными отпечатками шариков на дорожках качения.

Пример. В соответствии с заявляемым способом определяли пределы колебания угла контакта в партии упорно-радиального шарикового подшипника 1118-2902840 по результатам контроля выборки, состоящей из трех подшипников. Его габаритные размеры: внутренний диаметр d=62 мм, наружный диаметр D=81 мм, высота Н=12 мм. Диаметр шариков ds=5 мм. Число шариков в подшипнике z=48. Заданный угол контакта в подшипнике β=75°±4°. Статическая грузоподъемность подшипника 9000 Н.

Для определения угла контакта брали 3 подшипника в сборе. Определение угла контакта осуществляли по 6 пар отпечатков шариков на дорожках качения колец подшипников. Для этого в сепаратор можно было бы заложить по 12 шариков. Но так как имеющийся гидравлический пресс развивает усилие до 100000 Н, значительно превосходящее статическую грузоподъемность подшипника, то исследование осуществляем с полным комплектом шариков.

Поочередно помещали подшипники под гидравлический пресс и давали первоначальную нагрузку 9000 Н. Разбирали подшипник и подтверждали отсутствие следов остаточной деформации на дорожках качения. Снова собирали подшипник и давали нагрузку 10000 Н. Разбирали подшипник и регистрировали на дорожках качения следы остаточной деформации. В качестве примера на Фиг. 2 приведена фотография дорожки качения со следами отпечатков от шариков.

На оптическом микроскопе с угловым шагом 60 градусов замеряли расстояния между центрами противоположных отпечатков на дорожках качения. Обработка результатов измерений осуществляли по формулам (1). Результаты измерения и расчета приведены в Таблице 1.

По формуле (2) при каждом угле поворота колец определяем угол контакта в 1-м, 2-м и 3-м подшипниках. В Таблице 2 приведены результаты расчета угла контакта и погрешности определения угла контакта в каждом из подшипников.

Как видно, предлагаемый способ позволяет определять угол контакта в подшипнике с погрешностью менее ±0,4°. Погрешность определялась по методике Стьюдента с доверительной вероятностью 0,95. Если бы погрешность расчета превышала заданную, то следовало бы взять не 6, а большее число пар точек контакта шариков с дорожками качения.

Среднее значение угла контакта и СКО угла контакта данной выборки из 3 подшипников составляет

βср=(76,6+75,5+77,7)/3=76,6° (1,336 рад.);

σср=0,0225pad (1,29°).

По методике Стьюдента с доверительной вероятностью 0,95 определяем возможное отклонение угла контакта в партии подшипников, из которых была сделана выборка. Оно составляет ±1,6°. Следовательно, с доверительной вероятностью 0,95 углы контакта в партии подшипника находятся в пределах 76,6°±1,6°. По результатам расчета приходим к выводу, что партия удовлетворяет заданным требованиям по углу контакта в подшипниках.

Таким образом, предложенный способ позволяет с использованием простых средств и стандартных методик с высокой точностью определять угол контакта в шариковых подшипниках.

Способ определения угла контакта в шариковом подшипнике, включающий определение точки касания шарика с контактной поверхностью дорожек качения и вычисления угла контакта шарикоподшипника по результатам измерения, отличающийся тем, что 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

где β - угол контакта в подшипнике, рад; Dν и Dn - диметр расположения остаточной деформации от шариков на дорожке качения соответственно внутреннего и наружного колец шарикоподшипника, мм; ds - диаметр шариков в шарикоподшипнике, мм.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано преимущественно для определения долговечности подшипниковых узлов сухого трения с антифрикционным твердосмазочным заполнителем.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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

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.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения ширины и отклонения от симметричности паза, выполненного на торце вала. Технический результат достигается тем, что устройство для измерения параметров паза на торце вала содержит корпус с двумя установочными пальцами и отсчетный узел с измерительным стержнем, ось которого расположена перпендикулярно к линии, соединяющей центры поперечных сечений установочных пальцев, причем установочные пальцы выполнены и размещены с возможностью касания с боковыми поверхностями измеряемого паза, а отсчетный узел, оснащенный измерительным наконечником, закреплен в корпусе с возможностью касания закрепленного на измерительном стержне измерительного наконечника с наружной цилиндрической поверхностью вала.

Устройство для измерения угла наклона валов гидроагрегатов относится к области гидроэнергетики и может быть использовано для контроля уклона вала гидроагрегатов (ГА) зонтичного типа во время монтажа и ремонтных работ.

Изобретение может быть использовано для контроля параметров шпоночных пазов на валах. Согласно изобретению измерение проводят на двух уровнях по глубине паза, при этом измерительную поверхность устройства размещают в измеряемом пазу, после чего отсчетное устройство жестко связывают с корпусом в направлении измерения, производят встречное круговое смещение корпуса и вала, обеспечивая совмещение середины ширины паза с базовой плоскостью корпуса, и устанавливают ноль на индикаторе, затем освобождают измерительную поверхность от контакта с боковыми поверхностями паза, размещают измерительную поверхность на уровне, близком к дну проверяемого паза, освобождают отсчетное устройство от жесткой связи с корпусом в направлении измерения, вводят его измерительную поверхность в плотный контакт со стенками измеряемого паза, обеспечивая смещение отсчетного устройства относительно корпуса на величину отклонения симметричности, которую регистрируют по показанию индикатора, а для определения параллельности плоскости симметрии паза к оси вала корпус измерительного приспособления сдвигают по валу на рабочую длину паза и повторяют измерение определения симметричности, а отклонение параллельности плоскости симметрии определяют или как разность показаний индикатора с одинаковым знаком, или как сумму показаний с разными знаками.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при проверке станков по нормам точности. Для измерения осевого биения рабочего органа станка на торцовую поверхность рабочего органа устанавливают коленчатую оправку с возможностью поворота относительно этой поверхности на угол 180° в любом положении рабочего органа, при этом на другой конец коленчатой оправки устанавливают измерительный прибор, который настраивают относительно концевой меры длины на нулевое значение в первоначальной точке измерения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ограничения разворота корпуса преобразователя круговых вращений вала в код при его контроле или использовании в станках и приборах.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для измерения ширины и отклонения расположения паза относительно оси не сопряженного с ним отверстия. Устройство содержит наклонный корпус с двумя центрирующими пальцами, шток, установленный в наклонном корпусе с возможностью поступательного движения и возвратно-поворотных движений вокруг своей продольной оси, измерительный щуп, жестко закрепленный на штоке, установочную призму с рабочими поверхностями, закрепленную на наклонном корпусе и расположенную своей биссекторной плоскостью перпендикулярно к линии, соединяющей центры поперечных сечений центрирующих пальцев, и равноудалено от упомянутых центров, и отсчетный узел, установленный на наклонном корпусе с возможностью взаимодействия своим измерительным наконечником со штоком.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ограничения разворота статора цифрового преобразователя круговых перемещений при его контроле или использовании в станках и приборах.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению сварочной порошковой проволоки. Может использоваться при производстве любых видов порошковых проволок.

Изобретение касается устройства для определения углового положения установленной в компрессоре поворотной вокруг своей продольной оси направляющей лопатки компрессора, для которой предусмотрена синхронно вращающаяся с ней гладкая измерительная поверхность.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Сущность способа заключается в том, что измеритель, например штангенциркуль, измерительными ножками устанавливают на одни поверхности валов (или вала-отверстия), затем переставляют штангенциркуль измерительными ножками на противоположные поверхности (стороны) валов (или вала-отверстия) и алгебраически суммируют известным методом первые показания измерителя со вторыми показаниями, после чего получают удвоенную величину несоосности.

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.

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.

Наверх