Устройство для контроля подшипников качения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 13/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР м ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(21)4885227/27, 5; Привод вращения содержит ведомый (22) 22.11.90.шкив 12, ведущий шкив 13, злектропривод (46) 30.07.92, Бюл, М 28 . 14 вращения и натяжной шкив 15; устэнов- (71) Белорусский политехнический институт . ленные на траверсе 16. Механизмосевого (72) Н.Т,Минченя, П,А.Удовидчик, Е.М.Но- нагружения выполйен в виде злектромехавик, Н.А,Конищев и Т.Г.Палазник .: нического нагружателя 17, динамометра 18 (56) Патент ГДР В 208056, сжатия и штока,19, взаимодействующего с кл, 6 01 М 13/04, 1984 оправкой 7 через шарик 20. Система изме рения снабжена бесконтактными индуктив- (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОД- ными датчиками 21 осевого перемещения ШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ динамометра 18 и 22 - осевого перемеще- (57) Использование: в машиностроении, в ния оправки 7, средствами измерения ради- стендах для контроля и испытания подшип- ального и торцового биения вращающегося ников качения для определения параметроа кольца. Бесконтактные индуктивные датчиподшипников качения, определяющих точ- ки 23 и 24 поперечного перемещения устаностьих вращения. Сущность изобретения новлены на жестких перемычках 25 3 устройствосодержитстанину 1,цилиндрический плоскопараллельных пружин 26; на других корпус 2 с гнездом 3 для размещения невра- . перемычках установлены щупы 28. Такое ус- . щающегося кольца(4 или 5) контролируемо- тройство позволит повысить точность контго подшипника 6, оправку 7 для установки роля и качество подбора подшипников на вращающееся кольцо 5 или 4), привод вра- прецизионных опор, например шпиндельщения 8 оправки,механизм 9 осввогонагру-: ных узлов по параметрам радиального и жения подшипника 6 и систему измерения торцового биения, э также по осевой жестцанги 10 и 11 для самоустановки колец 4 и кости, 1 з,п,ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к машиностро- индикаторов. Результаты измерения иэвеению, к стендам для контроля и испытания стным методом зависят от способа нагруже-.подшипников качения, и может быть ис- ния, величины груза, способа передачипольэовано для определения параметров вращения, измерительного усилия. Однакоподшипников качения, определяющих точ такой контроль точности вращения и осевойность их вращения, . жесткости подшипников позволяет компТочность вращения подшипников каче- лектовать опоры шпиндельных узлов с точнияявляется определяющим и лимитирую- ностью до 1 - 2 мкм,щим параметром=."при использовании Наиболее близким к предлагаемому явподшипников в прецизионных узлах враще ляется устройство для контроля подшипнинйя, например; шпиндельных узлах, являю- ков, содержащее станину, цилиндрическийщихся одним из наиболее ответственных корпус с гнездом для размещения невращаузлов станков, обеспечивающих их пара- ющегося кольцаконтролируемого подшипметрическую надежность, т,е. способность ника, оправку для вращающегося кольца,обеспечивать заданные характеристики 15 привод вращения оправки, систему измереточности в течение всего срока службы стан- ния, при этом ось вращения подшипникака. На долю шпиндельных узлов приходится расположена в горизонтальной плоскости, а50 - 60 погрешностей в общем балансе устройство снабжено сменными оправкамиточности станка, Обеспечение заданных по- для установки на внутреннее или наружноеказателей:точности и надежности шпин кольца подшипника,дельных узлов может быть достигнуто - Устройство обеспечивает контроль не-целенаправленным подбором параметров которых параметров подшипников при враопоршпинделей, Комплекснаяоклейка экс- щении как внутреннего, так и наружногоплуатационных качеств п 6 дшипнйков каче- колец.ния в сборе может бытьпроизведена 25Однакоустройство не позволяет произпреимущественнопутемконтроля иисйыта-водить контроль подшипников под нагрузний, " :кой, что снижает его технологическиеНаибольшее значениепри оценке каче- воэможности, Кроме того, расположенйестваподшипниковимеюттакиепараметры, оси контролируемого подшипника в горикак радиальное биение, боковое биение по 30 зонтальной плоскости обуславливает устадорожкам качения колец и биение торцов новку наружного и внутреннего колецколец, оказывающие влияние на вибрацию соответственно в корпус и оправку, имеюузла, осевое смещение вала и точность мон- щих независимую связь со станиной устрой- .тажа -" ства, что неизбежно приводит к перекосуКомплексными параметрами, опреде колец подшипника при монтаже, которыйляющими качество радиально-упорных ша- определяется перекосом или смещениемрикоподшип ников, которые находят осей корпуса иоправки устройства, Это снинаиболее широкое применейие в прецизи- жает точность контроля, а также исключаетоннцхузлах, являются радиальное и осевое контроль таких величин, как биение колецбиение колец и осевая жесткость подшип относительно дорожек качения и торцовоеника; " :, биение вращающегося кольца.Контроль параметров подшипников ка-,Следовательно, основным недостаткомчения контактным методом с помощью известного устройства является недостаточстрелочных индикаторов обеспечйвает точ- ная точность контроля и ограниченные техность контроля до 1 - 2 мкм, что является 45 нологические возможности.недостаточным при созданий прецизион- Цель изобретения - повышение точноных шпиндельных узлов. Данное техниче- . сти контроля и расширение технологическое решение является попйткойскйх возможностей устройства.разработки специального устройства, обес- Укаэанная цель достигается тем, что успечивающего точную установку контроли тройство для контроля подшипников качеруемого подшипника, автоматизированное ния, содержащее станину,цилиндрическийизмерение контролируемых параметров с корпус с гнездом для размещения невращапомощью индуктивных датчиков, обеснечи- ющегоСя кольца контролируемого подшипвающих контроль биений с точностью- ника, оправку для вращающегося кольца,40,2 мкм при повышенных частотах враще привод вращения оправки, механизм осе 4 ония и эксплуатационных нагрузках.го нагружения контролируемого подшипниИзвестны способы контроля радиально- ка й систему измерения, снабженого биения колец радиально-упорных шари- смонтированным в цилиндрическом корпукоподшипников при нагрузке подшипника се и оправке цангами для самоустановкипостоянной массой с помощью стрелочных контролируемого подшипника и установ1751654 закрепленный на оправке в плоскости расположения дорожек качения контролируестэвляющей в плоскости расположения до 5 рожек качения исключает влияние узла мого подшипника, ведомый шкив, связанный электроприводом вращения венагружения и привода вращения на точность результатов контроля, благодаря искдущий шкив и натяжной шкив, при этом лючению принудительных перекосов колец ведущий и натяжной шкивы расположены контролируемого подшипника под воздейсимметрично по разные стороны относи ствием указанных механизмов; что повышает точность контроля.Благодаря тельно ведомого шкива и смонтированы на вращения ведущего шкива, механизм осевого нагружения выполнен из расположенНа фиг, 1 приведено устройство, общийвид; на фиг, 2 - узел устройства для привода ных по оси контролируемого подшипника электромеханического нагружателя, динанаружного кольца контролируемого подмометра сжатия и контактирующего через шипника; на фиг. 3 - схема привода враще 20 шарик с оправкой штока, плоскость взаимония; на фиг. 4 - схема измерения биения действия которых размещена в плоскости датчиками осевого перемещения динамо 2), цилиндрический корпус 2 с гнездом 3 для метра и оправки, соединенными с послед- размещенияневращающегося кольца(4 или 5) ними . электронным блоком и контролируемого подшипника 6, оправку 7 двухкоординатнымсамописцемдляавтома- вращающегося- кольца (5 или 4), привод 8 тического построения характеристик осе-вращения оправки 7, механизм 9 осевого нагружения подшипника 6 и систему измевой жесткости контролируемого 30 оправке 7 цангами 10 и 11 для самоустановКроме того, каждое средство для измеки контролируемого подшипника б Привод вращения выполнен в виде самоустанавливающейся ременной передачи, включающей, закрепленный на оправке 7 вторых закреплена на станине, смонтирован: плоскости-расположения дорожек каче. ных.на другой перемычке ферромагнитной ния контролируемого подшипйика б, ведовставки и щупа для взаимодействия с,конт- мый шкив 12 (фиг, 1, 2 и 3), связанный с электроприводом вращения 14 и натяжной шкив 15, при этом ведущий 13 и натяжной ролируемой поверхностью, э также установленным нэ смонтированной станине 15 шкивы расположены симметричнопо разные стороны относительно ведомого перемычке . между плоскопараллельными 45пружинами и взаимодействующим с упомянутой ферромагнитной вставкой, бескон- шкива 12 (фиг. 3) и смонтированы на трэверсе 16 с возможностью вращения в плоскости-дорожек качения контролируемого подтактным индуктивным датчикомпоперечного перемещения,Такое выполнение устройства обеспечивает контрольподшипника качения при заданной осевой нагрузке и вращении на-Механизм осевого нагружения выполружного илй внутреннего кольца, при этом . нен из расположенных по оси контролируеконтролируются осевое биение колец отно- мого подшипника 6 электромеханического нагружателя 17, динамометра сжатия 18 и сительно дорожек качения, радиальное и 55 штока 19, контактирующего с оправкой 7 через шарик 20; плоскость взаимодействия которых размещена в плоскость-расположения дорожек качения кантролируемагоподшипника 6. ленной на станине траверсой привод вращения выполнен в виде самоустанавливающейся ременной передачи, включающей упомянутой траверсе с возможностью вращения в плоскости дорожек качения контролируемого подшипника относительно оси расположения дорожек качения контролируемого подшипника, система измерения снабжена бесконтактными индуктивными подшипника, а также средствами измере. ния радиального и торцового биения вращающегося кольцаконтролируемого подшипника,рения радиального и торцового биения вращающегося кольца выполнено в:виде двух плоскопараллельных пружин, связанных на концах жесткими перемычками, одна из которцовое биение вращающегося кольца, снимается характеристика осевой жесткости подшипника, Приложение осевой нагрузки к контролируемому подшипнику в плоскости расположения дорожек качения,э также приложение крутящего момента к вращающемуся кольцу контролируемого подшипника с исключением радиальной соиспользованию сменной оправки испытание может проводиться с вращением как внутреннего, так и наружного колец испы 15 тываемого подшипника, что расширяет технологические возможности устройства, колец подшипника относительно дорожеккачен ия.Устройство содержит станину 1 (фиг. 1 ирения, Устройство снабжено смонтированны-, ми в цилиндрическомкорпусе 2 гнездом 3 и шипника 6 относительно оси вращения ведущего шкива 13,7,1751654 . 8Система измерения снабжена, бескон- ром траверса, несущая натяжной шкйв 15,тактными индуктивнымдатчиком 21 осевогоможет поворачиваться вокругоси ведущегоперемещения динамометра 18 и датчиком шкива 13, при возникйовений момента со 22 осевого перемещения оправки 7, соеди- противлениянаведомомшкйее 12,осьшкиненными с последними электронным бло ва 15 поворачивается на:некоторый угол а вком (на фиг, 1 не показан) и сторону ведущей; более: натянутой ветвидвухкоординатным самописцем (не пока-ремня, углыохвата ведомого:шкива изменяэан) для автоматического йостроения харак- ются, увеличивается сила Т исилы Йт+ и Вотеристик . осевой ., жесткостивйравниваются. Таким образом,достигаетконтролируемого ггодшипника, а также 10 ся полнаякомпенсвцияуадиальных.состзв- .средствами 23 и 24. измерения радиального ляющих, действуюЩих нэведомый шкив 12,и торцевого биения вращающегося кольца, а; следовательйо; и йа Оправку 7 и "еращаюсредстеа 23 и 24 радйального й торцевого щееся кольцо испытываемого подшипникабиения контролируемото .подшйййика вы-: 6, что устраняетМофщие возникнуть от раполнейы на.жестких перемычках 25 плоско диальных силперекосы колец"подшипникапараллельных пружин 26, на других " 6; что"повйцйаетточность-контроля. :" " "перемычках . 27 которых .установлены 28, Расположение йлоскостМконтакта щащупы, ",.:, ,: , :,".- .: - рйка 20 сО"штоком 19 в плоскости И доро-Устройство для контроля подшипников, " жек качения подшипника 6 также исключает "качения работает следующим образом 20 перекосьГ "колец под.действием осевойКонтролируемый подшипник 6. устанае-: :сйлы. Это такжеповышаетточность контрбливается в цангоеых зажимах 10 и 11; для "ля, .- чего предварительно снимаетсяоправка 7.:Использованйеоправки 7 даухисполне-, .Ккбнтролируемым поверхностям йодшйп-. ний:длявйутрейнегокОлЪцаидляйаружно-,ника 6 подводятся щупы средств 23 й 24 25 го кольца .и- соответственнрго"гйезда" 3измерения радиального .и осевого биения: позволяет проводить кони рЬЖь"привращеконтролируемого подшипника, Устлнавли- нии.как-внутреннего,такийарукногоколец,ваются необходимые эазорьг между контро-.что,помьгшает технологические возможнолируемыми поверхностями.:и.упомянутыми .: сти устройства, Это обеспечивает"воэможсредствами 21 и 22,. Включается привод 14 30 ностьконтраля бйений как йаружного, такивращенйя и производят зайись радиальноГО: внутреннего колец относительно дорожеки осевого биения "вращающегося вйутрен-. качения "(Фиг: 4), При койтроле оба кольцэнего кольца 5 (фиг.,1) или врэщающегосяцейтрируются друг отйосительно другаче.-наружного кольца 4(фиг,2). Осевая нагрузкарез тела каМения, плоскость -1. При враще-создается электромеханическим преобра йии внутреннего кольца 5 измерительноезоеателем 17 и передается через динамо- средство 24 измеряет его торцовое биение,метр.18, шток 19 и шарик 20 на оправку 7 и т,е,. наклон торца кольца относительно довращающееся кольцо подшипника 6, Вра- рожки качения. При вращении- наружногощение кольца подшипййка осуществляется. кольца 4; которое центрируетсяпо дорожкеот привода 14 вращения через ведущий 40 качения внутреннего кольца,измеряетсяшкив 13 к ведомому шкиву 12 оправке 7 и к торцовое биение наружного кольца, т.е, на-вращающемуся кольцу подшипника 6. клон торца йаружного кольца относительноВ зависимостиот величины крутящего дорожки качеййя. УчЕт" получейных данныхмомента происходйт самоустановка ремен- позволяет прогйозировать распределениеной передачи до полного исчезновения ра нагрузок по телам качения в узлах, произво-,диальныхусилий на ведомом шкиве 12. При дитьподбор подшйпников,отсутствий моментасбпрогиеления наведо- . Использбеание устройствапОзволйт йо-.мом шкиве 12 (фиг, За) оси шкивов 13, 12 и еысить точность койтроля икачество подбо 15 располагаются по одной линйи,силы; ра-подшипнйков прецизионных:опор,действующиенаеедомыйшкив 12 отразных 50 например шпиндельныхузлов..ветвей ремня уравновешиваютдруг друга иравны по величине, . Кроме того,устройство позволяет проПри возникновении момента сопротие-, изводить автоматическую запись характе-ления на шкиве 12, определяемом разно- ристики осевойжесткости подшипнйкастью натяжения ветвей.ремня, т.е, силой,55 путем задания по. программе осевого усиЛТ, создают неуравновешенность,радиаль-лия, развиваемого электромеханическимных Сил е случае жесткого закрепления шки- преобразователем и эапйси осевого усилиявов (их осей) (фиг, Зб).(перемещения дийамометра) и перемеще-.В случае, реализованном в предлагае- ния оправки 7, т.е. натяга; возникающего в, мом техническом решении (ффиг, Зв), в кото- контролируемом подшипникеФормула изобретения 1, Устройство для контроля подшипников качения, содержащее станину, цилиндрический корпус с гнездом для размещения 5 невращающегося кольца контролируемого подшипника, оправку для вращающегося кольца, привод вращения оправки, механизм осевого нагружения контролируемого подшипника и систему измерения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения технологи. ческих возможностей путем снятия характеристик осевой жесткости и измерения радиального и торцевого биения наружного 15 и внутреннего колец относительно дорожек качения, оно снабжено смонтированными в цилиндрическом корпусе и оправке цангами для самоустановки контролируемого подшипника и установленной на станйне 20 траверсой, привод вращения выполнен в виде оамоустанавливающейся ременной передачи, включающей закрепленный на оправке в плоскости расположения дорожек качения контролируемого подшипника 25 ведомый .шкив, связанный электроприводом вращения ведущий шкив и натяжной шкив, при этом ведущий и натяжной шкивы расположены симметрично по разные стороны относительно ведомого шкива и смон тированы на упомянутой траверсе с возможностью вращения в плоскости дорожек качения контролируемого подшипника относительно оси вращения ведущего шкива, механизм осевого нагружения выполнен из расположенных по оси контролируемого подшипника электромеханического нагружателя, динамометра сжатия и контактирующего через шарик с оправкой штока. плоскость взаимодействия которых размещена в плоскости расположения дорожек качения контролируемого подшипника, сис-тема измерения снабжена бесконтактными индуктивными датчиками осевого перемещения динамометра и оправки; соединенными с последними электронным блоком и двухкоординатным самописцем для автоматического построения характеристик осевой жесткости контролируемого подшипника, а также средствами измерения радиального и торцевого биения вращающегося кольца контролируемого подшипника.2, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждое средство для измерения радиального или торцевбго биения вращающегося кольца выполнено в виде двух плоскопараллельных пружин, связанных на концах жесткими перемычками, одна из которых закреплена на станине, смонтированных на другой перемычке ферромагнитной вставки и шупа длявзаимодействия с контролируемой поверхностью, а также установленным на смонтированной на станине перемычке между плоскопараллельными пружинами и взаимодействующим с упомянутой ферромагнитной вставкой бесконтактным индуктивным датчиком поперечного перемещения.1751654 ректор И, Муска инчен Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Составитель НМРедактор А, Долинич Техред М;Морген Заказ 2687 Тираж ВНИИПИ Госудэрствейного комитета по 113035, Москва, Жал КорПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5