устройство для комплектования деталей для сборки двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников
Классы МПК: | F16C43/04 качения |
Автор(ы): | Матросов В.А. |
Патентообладатель(и): | Матросов Владимир Аркадьевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-04-01 публикация патента:
10.05.2000 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству радиально-упорных шарикоподшипников. Устройство состоит из двух приборов - для измерения внутренних и для измерения наружных колец, содержащих подвижные вдоль оси измеряемого кольца конусы, измерительные шарики, расположенные по окружности конусов и дорожкам качения измеряемых колец, контактирующие с измерительными шариками подвижные вдоль оси конусов втулки, преобразователи перемещения конусов и преобразователи перемещения втулок в электрический сигнал при измерении колец. В каждом приборе выход преобразователя перемещений конуса в электрический сигнал соединен с первым входом вычитающего блока и со входом масштабного блока, выход которого соединен с первым входом регистрирующего блока. Выход преобразователя перемещения втулки в электрический сигнал соединен с первым входом суммирующего блока и со вторым входом вычитающего блока, выход которого соединен со вторым входом суммирующего блока, выход которого соединен со вторым входом регистрирующего блока, причем прибор для измерения наружных колец содержит блок задания размера шарика, выход которого соединен со вторым входом масштабного блока. Изобретение позволяет осуществлять сборку подшипников с кольцами, имеющими превышающие допустимые отклонения размеров. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
Устройство для комплектования деталей для сборки двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников, состоящее из прибора для измерения внутренних колец и прибора для измерения наружных колец, которые содержат расположенные и подвижные вдоль оси измеряемого кольца конусы с углом между осью и образующей, равным номинальному углу контакта комплектуемого шарикоподшипника, измерительные шарики, расположенные по окружности конусов и дорожкам качения измеряемых колец, отличающееся тем, что оно снабжено контактирующими с измерительными шариками подвижными вдоль оси конусов втулками, преобразователями перемещения конусов и преобразователями перемещения втулок в электрический сигнал при измерении колец, вычитающими блоками, масштабными блоками, суммирующими блоками с разными коэффициентами передачи электрического сигнала по входам и регистрирующими блоками с двумя входами, при этом в каждом приборе выход преобразователя перемещений конуса в электрический сигнал соединен с первым входом вычитающего блока и со входом масштабного блока, выход которого соединен с первым входом регистрирующего блока, выход преобразователя перемещения втулки в электрический сигнал соединен с первым входом суммирующего блока и со вторым входом вычитающего блока, выход которого соединен со вторым входом суммирующего блока, выход которого соединен со вторым входом регистрирующего блока, причем прибор для измерения наружных колец содержит блок задания размера шарика, выход которого соединен со вторым входом масштабного блока.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области производства радиально-упорных шарикоподшипников, в частности к обеспечению в пределах допуска угла контакта и осевого зазора в подшипниках по результатам измерения в кольцах перед сборкой размеров дорожек качения. Угол контакта в радиально-упорных шарикоподшипниках без измерения на стадии комплектования может быть обеспечен в пределах допуска при сборке подшипников из колец, в которых отклонения размеров дорожек качения не превышают определенной величины. При таком способе комплектования у изготовителя подшипников должен быть брак колец по недопустимому отклонению размеров дорожек качения. Но так как в ГОСТ, ТУ и от потребителя отсутствуют требования на допустимое отклонение угла контакта из-за сложности его проверки особенно в двухрядных радиально-упорных подшипниках, то изготовители собирают радиально-упорные подшипники из всех колец, в которых при случайном сочетании допустимых и недопустимых отклонений размеров дорожек качения отклонения угла контакта достигает


1. Невозможность измерения в кольцах радиально-упругого подшипника расстояния во внутреннем между дорожкой качения и базовым торцом и в наружном между дорожками качения;
2. Отсутствие возможности сборки радиально-упругих подшипников с углом контакта в пределах допуска без измерения угла контакта из измерительных колец, в которых отклонения размеров дорожек качения на линии контакта являются недопустимыми по конструкторскому чертежу;
3. Необходимость иметь на сборке для обеспечения собираемости близкой к единице не менее 20 групп шариков через 0,003 мм;
4. Получаемая в собранных подшипниках максимальная размерность диаметров дорожек качения внутренних колец, равная величине удвоенного максимального отклонения диаметра;
Технической задачей изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков. Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения осевого комплектовочного размера в кольцах двухрядных радиально-упорных подшипников, состоящее из прибора для измерения внутренних и прибора для измерения наружных колец, которые содержат расположенные и подвижные вдоль оси измеряемого кольца конусы с углом между осью и образующей поверхностью, равным номинальному углу контакта комплектуемого подшипника, измерительные шарики, расположенные по окружности конусов и дорожкам качения измеряемых колец, введены контактирующие с измерительными шариками подвижные вдоль оси конусов втулки, преобразователи перемещения конусов и преобразователи перемещения втулок в электрический сигнал при измерении колец, вычитающие блоки, суммирующие блоки с разными коэффициентами передачи электрического сигнала по входам, масштабные блоки и регистрирующие блоки с двумя входами, при этом в каждом приборе выход преобразователя перемещения конуса в электрический сигнал соединен с первым входом вычитающего блока и со входом масштабного блока, выход которого соединен с первым входом регистрирующего блока, выход преобразователя перемещения втулки в электрический сигнал соединен с первым входом суммирующего блока, выход которого соединен со вторым входом регистрирующего блока, причем в прибор для измерения наружных колец введен блок задания размера шарика, с которым будет собран подшипник, выход которого соединен со вторым входом масштабного блока. Технический результат изобретения:
1. Обеспечение отклонения угла контакта не более предела допуска в собранных подшипниках из колец, имеющих превышающие допустимые по конструкторскому чертежу отклонения размеров дорожек качения без измерения угла контакта, и уменьшения разноразмерности диаметров дорожек качения внутренних колец достигается за счет получения электрического сигнала, характеризующего возможность соединения в комплект измеренных колец, на выходе суммирующего блока из преобразования результатов перемещения конуса и втулки при измерении колец;
2. Собираемость колец в подшипнике близкой к единице при незначительном количестве групп шариков на сборке достигается за счет получения электрического сигнала, характеризующего комплектовочный размер внутреннего кольца из рассортированных на размерные группы внутренних колец, с которым должен быть собран подшипник, на выходе масштабного блока из преобразования результата перемещения конуса и введенного в масштабный блок размера шарика, с которым будет собран подшипник при измерении наружного кольца;
3. Измерение расстояния между дорожками качения в наружном двухрядном кольце достигается за счет получения электрического сигнала, характеризующего расстояние на выходе вычитающего блока, из преобразования результата перемещения конуса и втулки. Предлагаемое устройство поясняется рисунками. На фигуре 1 изображена схема прибора для измерения внутреннего однорядного кольца, на фигуре 2 - размерная цепь измеряемых отклонений размеров во внутреннем однорядном кольце, на фигуре 3 - схема прибора для измерения наружного двухрядного кольца, на фигуре 4 - размерная цепь измеряемых отклонений размеров в наружном двухрядном кольце, на фигуре 5 - расчетная схема двухрядного радиально-упорного шарикоподшипника. Предлагаемое устройство для комплектования деталей для сборки двухрядных радиально-упорных шарикоподшипников состоит из прибора (см. фиг. 1) для измерения внутренних однорядных колец 1 и прибора (см. фиг. 3) для измерения наружных двухрядных колец 2. Приборы содержат подвижный на шариковых направляющих вдоль оси при измерении кольца конус 3, прибор для измерения наружного кольца, неподвижный при измерении и подвижный в шариковых направляющих при замене измеряемого кольца конус 4, измерительные шарики 5, разделенные и удерживаемые сепаратором и контактирующие при измерении с дорожкой качения и с конической поверхностью конусов, втулку 6 подвижную на шариковых направляющих и контактирующую с измерительными шариками 5, преобразователь 7 перемещения конуса 3 в электрический сигнал, преобразователь 8 перемещения втулки 6 в электрический сигнал, вычитающий блок 9, масштабный блок 10, суммирующий блок 11, регистрирующий блок 12, содержащий отсчетный индикатор и индикаторы знаков "плюс" и "минус", причем прибор для измерения наружного кольца (см. фиг. 3) содержит блок 13 задания размера шарика и прибор для измерения внутреннего кольца содержит (см. фиг. 1) подвижный в шариковых направляющих при замене измеряемого кольца шток 14. Выход преобразователя 7 перемещения конуса 3 в электрический сигнал соединен с инвертирующим входом вычитающего блока 9 и со входом масштабного блока 10, выход которого соединен с первым входом регистрирующего блока 12. Выход преобразователя 8 перемещения втулки 6 в электрический сигнал соединен с неинвертирующим входом вычитающего блока 9 и с первым входом суммирующего блока 11, второй вход которого соединен с выходом вычитающего блока 9 и выход которого соединен со вторым входом регистрирующего блока 12. Выход блока 13 задания размера шарика в приборе для измерения наружного кольца соединен со вторым входом масштабного блока 10. Конусы 3 и 4 в приборах имеют угол между осью и образующей поверхностью, равный номинальному углу контакта





r0, r - номинальный и возможный радиус кривизны поверхности желоба;
d0, d,

l0, l,


втулка 6 на величину

конус 3 на величину, определяемую выражением









При этом (см. фиг. 1) на выходе масштабного блока 10 будет электрический сигнал отклонения комплектовочного размера, определяемого выражением










на выходе вычитающего блока 9 будет электрический сигнал, характеризующий отклонение диаметра дорожки качения, определяемого выражением






на выходе суммирующего блока 11 будет электрический сигнал, характеризующий смещение точки контакта по дорожке качения измеряемого кольца относительно номинального положения, определяемое выражением











и знак которого покажет регистрирующий блок 12. Предназначенное для сборки шарикоподшипника наружное двухрядное кольцо 2, в котором путем одновременного шлифования обоих дорожек качения обеспечивают разноразмерность их диаметров и радиусов кривизны поверхности желобов не более 0,005 мм, устанавливают для измерения в прибор. При этом на выходе преобразователя 7 перемещений конуса 3 будет электрический сигнал, характеризующий удвоенное отклонение осевого комплектовочного размера кольца, и на выходе преобразователя 8 перемещений втулки 6 будет электрический сигнал, характеризующий отклонение диаметра линии контакта по дорожке качения, результат получения которых изображен на фиг.4. На фиг. 4 в наружном кольце обозначены
R0, R - номинальный и возможный радиус кривизны поверхности желобов;
D0, D,

L0, L,








конус 3 на величину, определяемую выражением








При этом (см. фиг. 3) на выходе масштабного блока 10, в случае введения в блок 13, равном нулю отклонения диаметра шарика, будет электрический сигнал отклонения комплектовочного размера измеряемого кольца, определяемого выражением











на выходе вычитающего блока 9 будет электрический сигнал, характеризующий расстояние между дорожками качения, который может быть подан в регистрирующий блок на отсчетный индикатор





на выходе суммирующего блока 11 будет электрический сигнал, характеризующий смещение точки контакта на дорожке качения измеряемого кольца относительно номинального положения, определяемое выражением









знак которого покажет регистрирующий блок. Диаметр шариков для сборки радиально-упорного подшипника, в котором будет осевой зазор и угол контакта в пределах допуска
1. при отклонениях размеров дорожек качения в кольцах не превышающих допустимые по конструкторскому чертежу определяется суммой показания отклонения комплектованного размера отсчетными индикаторами в регистрирующих блоках устройства и номинального диаметра шарика





В этом варианте комплектования при

в первом кольце
(-






во втором кольце
(+






максимальная разноразмерность диаметров дорожек качения будет равна величине 2

2. при отклонениях размеров дорожек качения в кольцах значительно превышающих допустимые по конструкторскому чертежу определяется результатом разности выражений (7) и (4)




который не должен превышать заданной для комплектуемого подшипника величины и формулой (8). Параметр


в первом кольце

во втором кольце, в худшем случае


максимальная разноразмерность диаметров дорожек качения будет равна величине

Так как в предлагаемом устройстве при измерении внутреннего кольца имеется на выходе вычитающего блока 9 электрический сигнал, характеризующий формулой (3) диаметр дорожек качения, то этот электрический сигнал может быть подан в регистрирующий блок, по показаниям которого можно будет предотвращать сборку двухрядных подшипников с недопустимой разноразмерностью диаметров. 3. при отклонениях размеров дорожек качения в кольцах, имеющих величину, определяемую выражениями
для внутренних колец






для наружных колец:





определяется совпадением знаков параметров







Комплектование деталей для сборки радиально-упорного подшипника из рассортированных внутренних колец на группы по отклонению комплектовочного размера


[








и по совпадению знаков параметров


Сущность сборки радиально-упорного шарикоподшипника с углом контакта в пределах допуска из колец, имеющих недопустимые по конструкторскому чертежу отклонения размеров дорожек качения, поясняется следующим. На фиг. 5 изображена расчетная схема двухрядного радиально-упорного шарикоподшипника, на которой обозначено
S - осевой зазор, который при монтаже подшипника в ступицу колеса автомобиля выбирается за счет осевого сжатия внутренних колец;











из которой следует, что если шарикоподшипник будет собран из колец, которые имеют расположенные только над или под линией K2N2 отклонения размеров дорожек качения внутреннего и наружного колец, то в этом случае будут совпадать знаки параметров


O1A = (R + r) sin


угол контакта в подшипнике будет определяться выражением

наимеьший угол контакта


Наибольший угол контакта


В ступичном двухрядном радиально-упорном шарикоподшипнике 256907E9C17 должны быть по конструкторскому чертежу
Размеры дорожек качения в кольцах, мм:
R = 5,25 + 0,08; D = 58,6


r = 5,2 + 0,08; d = 42,42


осевой зазор: S = 0,102

угол контакта: 31 ... 41o. Номинальный угол контакта в подшипнике (см. фиг. 5)

sin



или по формуле (16)

Номинальный диаметр шариков по формуле (14)

Наименьший допустимый угол контакта и параметр
















Наибольший допустимый угол контакта и параметр
















При сборке подшипника 256907E9C17 по совпадению знаков параметров












и величины











В случае сборки подшипника из колец, которые имеют расположенные (см. фиг. 5) только над линией K2N2 отклонения размеров дорожек качения, будут получены




и в худшем случае
в точке K3 при



в точке N2 при



угол контакта (угол наклона линии, проходящей через точку O2, центр шарика и точку C3)

При измерении колец с такими отклонениями размеров будут получены













и в худшем случае
в точке K2 при



в точке N3 при



угол контакта (угол наклона линии, проходящей через точку O3, центр шарика и точку C2)

При измерении колец с такими отклонениями размеров будут получены












Количество групп при сортировке внутренних колец через 0,003 мм по результату измерения отклонения комплектовочного размера
+



-




0,032 мм/0,003 мм + 0,02 мм/0,003 мм = 18 групп
В случае сборки подшипника из колец, которые имеют расположенные (см. фиг. 5) под линией K2N2 отклонения размеров дорожек качения буду получены




и в худшем случае
в точке K2 при



в точке N1 при



угол контакта (угол наклона линии, проходящей через точку O4, центр шарика и точку C2)

При измерении колец с такими отклонениями размеров будут получены


-









и в худшем случае
в точке K4 при



в точке N2 при



угол контакта (угол наклона линии, проходящей через точку O2, центр шарика и точку C4)

При измерении колец с такими отклонениями размеров будут получены
-











Количество групп при сортировке внутренних колец через 0,003 мм по результатам измерения отклонения комплектовочного размера в точке K2
+



-




0,02 мм/0,003 мм + 0,032 мм/0,003 мм = 18 групп
Предназначенное для сборки шарикоподшипника 256907E9C17 наружное кольцо, которое имеет отклонения размеров



устанавливают для измерения в прибор и регистрирующий блок будет показывать отклонение комплектовочного размера



при этом на выходе суммирующего блока будет электрический сигнал


знак "минус" которого покажет регистрирующий блок. Предназначенное для сборки подшипника первое внутреннее кольцо, которое имеет отклонения размеров



устанавливают для измерения в прибор и регистрирующий блок будет показывать отклонение комплектовочного размера




при этом на выходе суммирующего блока будут электрический сигнал



знак "плюс" которого не совпадает со знаком, показываемым регистрирующим блоком прибора при измерении наружного кольца, и если подшипник будет собран из этих колец, то угол контакта в нем будет недопустимый

Разность параметров


Второе внутреннее кольцо, которое имеет отклонения размеров



устанавливают для измерения в прибор, и регистрирующий блок будет показывать отклонение комплектовочного размера:



величина и знак которого совпадают с измеренной величиной первого кольца, при этом на выходе суммирующего блока будет электрический сигнал


знак "минус" которого совпадает со знаком, показываемым регистрирующим блоком прибора при измерении наружного кольца, то для сборки подшипника вычисляют диаметр шариков из показаний регистрирующих блоков по формуле (8):

разность параметров


угол контакта в подшипнике

соответствует допускаемой величине. Если будет собран подшипник с первым и вторым измеренными внутренними кольцами, у которых отклонения комплектовочных размеров совпадают, то и разноразмерность диаметров дорожек качения внутренних колец будет недопустимой:


Таким образом, предлагаемое изобретение повышает качество и производительность процесса сборки радиально-упорных шарикоподшипников.