Способ обеспечения предварительного натяга конических подшипников качения в корпусе редуктора и устройство для его осуществления

.Сапожников8) ьство СССР 3/04, 1984 С СР Сл Ь) Сь:) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯГА КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ КА 1 ЕНИЯ В КОРПУСЕ РЕДУКТОРА ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 1 цЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использованодля обеспечения предварительного натяга конических подшипников в процес"се сборки редуктора на стенде в условиях завода-изготовителя, а также наремонтных предприятиях. Целью является повышение точности сборки. Способ реализует метод обеспечения пред"варительного натяга путем измерениямомента сопротивления проворачиванию(МСП) не в-координате времени, а вфункции угла поворота гайки Это по-,зволяет измерять крутизну зависимости МСП от угла поворота гайки. Поэкспериментально полученной математи.ческой модели связи этой крутизны свеличиной крутизны зависимости МСПот осевого усилия определяют пороговое значение момента сопротивления,которое обеспечивает заданную величину предварительного натяга. Устройство для. реализации способа содержитпульт управления и сборочную установку, в которую входит система управляемых опорных центров для бази- .рования вала собираемого редуктора.Управляющий вход электропривода шпинделей соединен с выходом пульта управления, а преобразователь МСП соединен с корпусом собираемого редуктора, Кроме того, в устройство введены последовательно соединенные преоб.разователь угла поворота гайки, формирователь импульсов, АЦП и иэмерительно-вычислительныйкомплекс, атакже дифференциальный усилитель.Способ и устройство, его реализующее, позволяют при наличии разбросакрутизны момента сопротивления проворачиванию обеспечить заданное значение предварительного натяга (осевого усилия), 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.Цель изобретения - повышение про 1 изводительности процесса сборки редуктора и повышение точности обеспе- Вчения предварительного натяга конических подшипников качения ведущего вала редуктора.гНа фиг. 1 и 2 приведен график .зависимости момента сопротивления проворачивания от осевого усилия; на фиг. 3 - график зависимости момента сопротивления проворачиванию от уг 2 ла поворота гайки; на фиг. 4 - график зависимости осевого усилия от угла поворота гайки; на фиг. 5 - график зависимости между крутизной моментасопротивления проворачиванию от осевого усилия и крутизной момента сопротивления проворачиванию от угла поворота гайки; на фиг. 6 - структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 7 - временные диаграммы.работы устройства.Устройство содержит сборочную установку 1, электропривод 2 шпиндель-. ной сборочной установки 1, пульт 3 управления, последовательно соединенные преобразователь 4 угла поворота, формирователь 5 импульсов, аналого- цифровой преобразователь б, измерительно-вычислительный комплекс 7, а также преобразователь 8 момента сопротивления проворачиванию, дифферекциальный усилитель 9. В состав сборочной установки 1 входит шпиндель10 вращения вала, шпиндель 11 вращения гайки на резьбовом хвостовике вала, система управляемых опорныхцентров для базирования вала собираемого редуктора, вход пульта 3 уп"равления является входом устройства,а выход соединен с управляющим входом электропривода 2 шпинделей, входпреобразователя 4 подключен к сбороч.ной установке 1, к шпинделю 10 вращения вала, вход преобразователя 8момента сопротивления проворачиваниюсоединен с корпусом собираемого редуктора, а выход через дифференци".альный усилитель 9 - с вторым входом АЦП 6, второй выход формирователя 5 импульсов подключен к второму Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обеспечения предварительного натяга конических подшипников в процессе сборки редуктора на,стенде в условиях завода-изготовителя, а также на ремонтных предприятиях.г 0523входу иэмерительно-вычислительногокомплекса 7, третий вход которогоявляется входом ввода исходных данных.Иэмерительно-вычислительный комплекс 7 содержит первый блок 12 сопряжения, блок 13 управления, канал14 связи, микропроцессор 15, блок 16ОЗУ; блок 17 ППЗУ, второй блок 18 сопряжения, ЦАП 19, индикатор 20.Устройство работает следующим образом.Подготавливая ИБК 7 к работе с 5 помощью связи с третьим входом ИВКчерез его блок 13 упрвления вводятследующие исходные данные: значениенатяга У , характеризующие свойстваданного типа подшипников, используемых в редукторе; значение предварительного натяга У которое необходимо обеспечить при сборке редукторов; значение коэффициента К; программа, обеспечивающая в процессе работы всего устройства выполнение следующих операций: измерение угла поворота гайки на реэьбовом хвостовикевала, определение угла поворота гайки, соответствующего началу сжатияподшипников; определение крутизнызависимости момента сопротивленияпроворачиванию от угла поворота гайки; расчет соответствующего пррогового значения момента сопротивленияпроворачиванию для данного редуктора; З 5 сравнение текущего значения моментасопротивления проворачиванию с найденным пороговым значением для данного редуктора; принятие решения о результате сравнения, выдаче управляю О щего сигнала с помощью ЦАП ИВК 7 впульт 3 управления сборочной установкой 1, визуальной информации оператору с выхода индикатора ИВК 7 и управляющих сигналов внутри ИВК 7 для 45 его подготовки к следующему циклудля сборки другого редуктора.Такая подготовка ИВК 7 осуществляется только один раз для данноготипа редуктора с помощью блока управ ления. При сборке каждого редуктораИВК 7 включается и функционирует автоматически,Преобразователь 4 угла поворотаустанавливают на шпинделе 10 привода 55 вала так, чтобы за один оборот валана выходе преобразователя 4 появлялось, например, Ев импульсов. Это достигается путем считывания бесконтактным методом (индуктивным, индук 313505 ционным или фотоэлектрическим) либо зубцов шестерни, либо прорезей специального диска, жестко связанного с шпинделем 11 привода вала.Подготовленный редуктор с подшипниками устанавливают на сборочную установку 1 и с помощью системы опорных центров базируют вал редуктора в вертикальном положении, а корпус редуктора вводят в механический контакт с преобразователем 8 момента сопротивления, Включают электропривод 2 шпинделей вала и гайки. Синхронно с вращением шпинделя 10 привода вала на 1 выходе преобразователя 4 появляется последовательность импульсов, период следования которых пропорционален углу поворота гайки, так как привод шпинделя 1 О вала и привод шпинделя 1120 гайки кинематически связаныНапример, если шпиндель вала вращают с частотой 57 об/мин, а шпиндель гайки с частотой 60 об/мин, то частота вращения гайки относительно вала25 равна 60-57=3 об/мин и с выхода преобразователя 4 за один оборот гайки относительно вала появится число импульсов 30где Г - частота вращения шпинделяьвала;Е - число зубцов (прорезей навдиске) на шестерне валашпинделя 12; 351Т = --- период вращения гайки отгш(ьносительно вала.Следовательно, один период между импульсами на выходе преобразователя 40 4 соответствует при ЕЛА=100 углуГ/82 Г4 г = :0,19 град,1, фчем обеспечивается необходимая точность измерения угла поворота гайки.Последовательность импульсов свыхода преобразователя 4 поступаетв формирователь 5, где произвОдитсяих нормирование по амплитуде и длительности, а также усиление по мощности,С первого выхода формирователя 5импульсы поступают на управляющийвход АЦП 6 для его запуска, а с второго выхода преобразователя 5 - навторой вход ИВК 7 для управления егоработой и получения информации об угле поворота гайки,234Так как вал собираемого редуктора опирается на систему опорных центров сборочной установки 1, то корпус редуктора увлекается трением в подшипниках в направлении вращения вала, что приводит к появлению на выходе преобразователя 8 момента сопротивления пропорционального электрического сигнала, который подается на вход дифференциального усилителя 9. В усилителе 9 осуществляется подавление синфазной помехи благодаря наличию в нем дифференциального входа, усиление и масштабирование, необходимое для согласования с входом АЦП 6, подключенным к выходу усилителя 9.Таким образом, в такт импульсам от преобразователя 4 угла поворота гайки на первом входе АЦП 6 производится преобразование аналогового сигнала момента сопротивления проворачиванию в цифровой код, который с выхода АЦП 6 поступает на первый вход ИВК 7.В начале затяжки подшипники не сжаты, так как между их внутренними кольцами на валу находится распорная втулка, для деформации которой требуется приложить с помощью гайки определенное усилие, зависящее от свойств распорной втулки. До тех пор, пока распорная втулка не деформировалась настолько, чтобы пара подшипников начала сжиматься, значение осевого усилия между ними определяется только весом корпуса редуктора, который много меньше величины необходимого предварительного натяга, Поэтому и соответствующий момент сопротивления проворачивания имеет небольшое зчачение. По мере затяжки гайки распорная втулка деформируется так, что в подшипниках начинается сжатие, которое привовозтастанию момента сопротив ления проворачиванию.Определение угла поворота гайки, соответствующего началу сжатия годшипников, производится в ИВК путем фиксацчи такого значения угла поворота, которое соответствует условию неравенства моментов1( ) ) 2 М( .Если данное условие выпопняется, то значение , соответствует углу1начала сжатия. После определения угла поворота гайки, соответствующего началу сжатия подшипников, с приходом каждого нового отсчета АЦП 6 в ИВК 7 производится вычисление текущего5 1350523 20 ао 50 значения крутизны зависимости момента сопротивления проворачиванию(вМ) М( г)-М(4,дЦ" 1 И , - Р1 фт 1По полученным результатам текущего значения момента сопротивления проворачиванию в ИБК 7 вычисляетсяЛМ среднее значение крутизны ( в ), дляН 1 данного -го редукторагде- номер отсчета АЦП 6 в такт-му импульсу преобразователя 4 угла поворота гайки после начала сжатия;и - число отсчетов АЦП 6 посленачала сжатия текущее значение крутизны х-го импульса преобразователя 4 угла поворота гайки после начала сжатия, для которой определяется пороговое значение М , соответствующее данному М( ) -му редуктору в момент прихода .-го отсчета АЦП 6, 30После этого в ИВК 7 производят сравнение найденного порогового значения М с Фактическим значением мо.мента раап), сопротнвленнн провораннванию, соответствующему -му отсчету АЦП 6. м;, мЕсли условие выполняется, то про- .цесс затяжки продолжается; а описанные операции повторяются дляновогозначения угла поворота гайки и соответствующего ему 1.-го отсчета АЦП 6.Если условие перестало выполняться, то это служит сигналом окончаниязатяжки, который с выхода ЦАП ИВК 7подается на первый вход пульта 3 управления. Привод шпинделей 10 и 11сборочной установки выключает, систему опорных центров опускают и собранный редуктор снимают со сборочнойустановки 1,Если подшипники редуктора имеюткрутую зависимость момента сопротив",пения проворачиванию, то им соответствует большое пороговое значение,в противном случае - малое пороговоезначение момента сопротивления проворачиванию. Работа ИБК 7 осуществляется следующим образом.Перед началом работы предлагаемого устройства произвоцится подготовк ИБК 7, которая осуществляется с помощью оператора для заданного типа собираемого редуктора только один раз. Для этого с помощью блока 13 управления вводится программа по алгоритму обработки, соответствующему предлагаемому способу, а также значения 1 , Г К из Формулы. При этом микропроцессор 15 управляет работой частей ИВК 7, программа обработки записывается из блока 17 ППЗУ в блок 16 ОЗУ. АЦП 6 подготавливается к работе через блок 12 сопряжения, содержи мое ЦАП 19 обнуляется, а индикатор 20 отображает готовность ИВК 7 к работе. После пуска сборочной установки 1 на вход ИВК 7 через блок 12 сопряжения поступают импульсы от преобразователя 4 угла поворота, под действием которых в блок 16 ОЗУ поступают отсчеты АЦП 6 в виде циФровых кодов, соответствующих величине момента сопротивления проворачиванию.Значения этих циФровых кодов под действием управляющих сигналов микропроцессора 15 обрабатываются в соответствии с программой в реальном масштабе времени, что позволяет получать для каждого последующего импульса угла поворота текшее значение крутизны согласно Формуле, среднее значение крутизны определение условия окончания затяжки гайки, при достижении которого с выхода ПАП 19 выдается сиг. нал в пульт 3 управления на выключение привода шпинделей 10 и 11 приводасборочной установки 1, а на выходеиндикатора 20 появляется визуальнаяинФормация об окончании сборки.Основным преимуществом изобретенияявляется более высокая производительность контроля; Формула изобретения 1, Способ обеспечения предварительного натяга конических подшипников качения в корпусе редуктора, заключающийся в том, что устанавливают подшипники на ведущий вал и в корпус собираемого редуктора, задают валу вращение, затягивают гайку на резьбовом хвостовике вала до тех пор, пока момент сопротивления враще 1350523ния подшипников ведущего вала редуктора не достигнет порогового значения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса сборки, измеряют угол поворота гайки на резьбовом хвостовике вала, определяют момент сопротивления проворачиванию в функции угла поворота гайки на резьбовом хвостовике вала, определяют угол поворота гайки, соответствующий началу сжатия подшипников, затем определяют крутизну зависимости момента сопротивления проворачиванию от угла поворота гайки и соответствующее ей пороговое значение момента сопротивления прово- рачиванию, которое сравнивают с текущим значением момента сопротивления и по результату этого сравнения20 прекращают затяжку гайки, при этом пороговое значение момента сопротивления проворачиванию определяют по зависимости 40 где М , - пороговое значение моментао 1сопротивления проворачиванию для 1-го редуктора,соответствующее измеренной30крутизне, Н м;К - коэффициент пропорциональности, найденный эмпирическим путем, град/Н;дМ 35крутизна для 1-го редуктора зависимости момента сопротивления проворачиваниюот угла поворота гайки,Н м/град;7 - номинальное значение осеньмвого усилия, обеспечивающего предварительный натяг,Р, - постоянная величина, найденная эмпирическим путем, Н,2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что угол поворотагайки, соответствующий началу сжатия подшипников, определит путем сранн- нпя каждого последующего средне о значения момента сопротивлсния проворачиванию с предыдущим значением момента сопротивления проворачиванию, полученных за равные интервалы угла поворота гайки.3. Устройство обеспечения предварительного натяга конических подшипников в корпусе редуктора, содержащее пульт управления, первый вход которого является входом устройства, сборочную установку, в состав которой входит система управляемых опорных центров для базирования вала собираемого редуктора, шпиндель враще" ния вала, шпиндель вращения гайки на резьбовом хвостовике вала, электропривод шпинделей, управляюший вход которого соединен с выходом пульта управления, преобразователь момента сопротивления проворачиванию, вход которого соединен с корпусом собираемого редуктора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыше;ния точности обеспечения предварительного натяга, оно снабжено последовательно соединенными преобразователем угла поворота гайки, формирователем импульса, аналого-циФровым преобразователем и измерительно-вычислительным комплексом, а также дифференциальным усилителем, при этом вход преобразователя угла поворота гайки подключен к сборочной установке шпинделя вращения вала, второй выход формирователя импульсов соединен с вторым входом измерительновычислительного комплекса, третий вход которого является входом ввода исходных данных, а выход измеритель- но-вычислительного комплекса соединен с вторым входом пульта управления, вход дифференциального усилителя соединен с преобразователем момента сопротивления вращению, а выход дифференциального усилителя подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя.350523 Составитель В.ПуцинскийТехред Л.Олийнык Редактор С.Патруше Решетник Коррек аказ 5277 Подпи е ВНКИП 11303 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Государселам изобМосква, Ж 76енноготений5, Рау омитета СССРоткрытийкая наб., д.