УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ КОЛЕЦ ДВУХРЯДНЫХ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ Российский патент 1998 года по МПК F16C43/04 G01M13/04 

Изобретение относится к производству подшипников, а именно к измерению геометрических параметров дорожек качения радиально-упорных подшипников, выполняемому перед селективной сборкой.

Опыт эксплуатации переднеприводных автомобилей показывает, что долговечность двухрядных шариковых радиально-упорных подшипников, применяемых в ступицах ведущих колес, недостаточна. Одной из причин этого является низкая точность селективной сборки подшипников, которая, в свою очередь, является следствием погрешностей измерения размеров колец двухрядных подшипников.

Известно устройство (авторское свидетельство СССР N 264700, кл. F 16 C 43/04, б. и. N 9, 1970) для измерения геометрических параметров дорожки качения колец радиально-упорных подшипников, содержащее измерительный конус с углом контакта между осью и образующей, равным номинальному углу контакта подшипника, измерительные шарики, расположенные по окружности конуса и дорожки качения контролируемого кольца и контактирующие с ними, подвижную вдоль оси измерительную втулку, отсчетное устройство, взаимодействующее с измерительной втулкой.

Недостаток устройства в том, что оно не может быть использовано для контроля одновременно двух дорожек качения двухрядных наружных колец радиально-упорных подшипников.

Известно устройство (заявка JP N 63-27560, кл. F 16 C 43/04, публ. N 5-690, 1988), которое дополнительно к предыдущему содержит шток, контактирующий с торцем контролируемого кольца, второй рычаг, контактирующий со штоком, второе отсчетное устройство и прижим, воздействующий на торец кольца.

Недостаток устройства в том, что контроль размеров второго ряда двухрядного наружного кольца возможен только после предварительной сборки первого ряда.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство (авторское свидетельство N 593018, СССР, кл. F 16 C 43/04, б.и. N 6, 1978 - прототип), содержащее две соосных направляющих, одна из которых подвижна, два ряда шаров, каждый из которых контактирует с одной из дорожек кольца и одной из направляющих, измерительную головку с подвижной направляющей. Направляющие состоят из конической и цилиндрической частей, каждый шар одной точкой касается конической, а второй точкой - цилиндрической частей направляющих. Таким образом, ограничивается перемещение шаров относительно направляющей в осевом и радиальном направлениях.

Недостаток устройства в том, что шары, лишенные подвижности относительно направляющих, контактируют с контролируемым кольцом под углом, зависящим от размеров кольца. Уменьшение диаметра дорожки качения приводит к уменьшению угла контакта шаров и дорожки, увеличение диаметра приводит к увеличению угла. Это снижает точность измерения.

Второй недостаток устройство в том, что результаты замеров носят условный характер, то есть не могут быть указаны на чертеже детали и проверены с помощью других измерительных средств.

Третий недостаток устройства для измерения наружных колец в том, что измерение относительно простых однорядных внутренних колец требует неоправданно сложной конструкции приборов (наличие направляющих, шаров), так как для обеспечения компенсации погрешностей метода измерения при комплектовании подшипников, необходимо, чтобы схемы измерения наружных и внутренних колец были идентичны.

Задачей предлагаемого изобретения является стабилизация угла контакта шаров и контролируемых колец вне зависимости от диаметров дорожек качения и обеспечение возможности настройки и проверки точности работы устройства с помощью известных измерительных средств.

Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее две соосные направляющие, одна из которых подвижна, два ряда шаров, закрепленных с возможностью контакта каждого из них с одной из направляющих, измерительную головку, взаимодействующую с подвижной направляющей, снабжено дополнительной направляющей, расположенной между соосными направляющими с возможностью самоустановки за счет контактирования с обоими рядами шаров, при этом соосные направляющие выполнены в виде конусов.

Дополнительная направляющая, ограничивающая перемещение шаров в направлении, перпендикулярном направлению измерения, место ее расположения, а также форма выполнения соосных направляющих создают условия для обеспечения перемещения измерительных шаров внутри контролируемого кольца по лучам заданных углов контакта. При этом контролируемое кольцо базируется по измеряемым поверхностям, что исключает погрешность измерения, связанную с погрешностью расположения дорожек качения относительно базового торца. Измерение осуществляется по заданным линиям контакта шаров и колец независимо от размеров дорожек качения колец. Кроме того, результаты измерения могут быть проверены с помощью известных измерительных средств, например, с помощью приборов, содержащих четыре измерительные головки, направление измерения которых совпадает с лучами углов, образующих заданные углы контакта в подшипнике, и соответствующие базирующие элементы.

Кроме того, схема измерения наружных колец, реализованная заявляемым устройством, позволяет использовать для измерения внутренних колец простые известные устройства.

На фиг. 1 показан двухрядный шариковый радиально-упорный подшипник в рабочем состоянии, т.е. со сжатыми в осевом направлении внутренними кольцами до положения, в котором осевой зазор равен нулю.

На фиг. 2 показан подшипник в свободном состоянии, когда осевой зазор равен исходному.

На фиг. 3 показано внутреннее кольцо.

На фиг. 4 показано наружное кольцо подшипника.

На фиг. 5 показана схема измерения внутреннего кольца известными средствами.

На фиг. 6 - заявляемое устройство для измерения наружного кольца.

Подшипник (фиг. 1, 2) состоит из наружного кольца 1 и внутренних колец 2 и 3, двух рядов шаров 4 и 5. Обозначены размеры деталей: H - комплектовочный размер наружного кольца, V - комплектовочный размер внутреннего кольца, W - диаметр шара, α - угол контакта колец и шаров в подшипнике, B_Н - расстояние от вертикальной оси симметрии наружного кольца до точки пересечения горизонтальной оси и линии, образующей с вертикальной осью угол контакта, B_v - расстояние от торца внутреннего кольца до точки пересечения линии, образующей угол контакта с осью кольца, S - зазор в свободном подшипнике. Очевидно, что существуют зависимости
H = V + W, S = (B_v1 + B_v2) - (B_Н1+B_H2).

Комплектовочный размер внутреннего кольца (фиг. 3) определяется как полусумма V₁ и V₂ и может быть измерен известными средствами, например, по схеме, представленной на фиг. 5.

Измерение комплектовочного размера наружного кольца (фиг. 4) представляет собой более сложную техническую задачу, особенно при сортировании колец для селективной сборки подшипников.

При сортировании не требуется определять положение дорожек качения относительно базового торца, но требуется возможно более точно определить взаимное положение дорожек. Поэтому базирование кольца осуществляется по дорожкам качения, причем именно по линиям контакта шаров и колец в подшипнике. Шары в этом случае выполняют одновременно роль базирующих элементов и измерительных наконечников. В сущности разница между прототипом и данным изобретением состоит в том, что прототип является жестким калибром, глубина погружения которого в кольцо позволяет косвенно судить о комплектовочном размере кольца, а предлагаемое изобретение позволяет измерить непосредственно средний для двух дорожек качения комплектовочный размер

Устройство (фиг. 6) состоит из плиты 6, на которой размещена неподвижная коническая направляющая 7. На плите закреплены также измерительный рычаг 8 и измерительная головка 9. Соосно с неподвижной направляющей 7 расположена подвижная коническая направляющая 10, закрепленная на штоке 11, проходящем через отверстие в направляющей 7. Самоустанавливающаяся дополнительная направляющая 12, имеющая две конические поверхности, размещена между двумя рядами шаров - верхним 13 и нижним 14. Шары закреплены в сепараторах 15, попарно объединяющих шары верхнего и нижнего ряда. Кольцевая пружина 16 притягивает сепараторы 15 с шарами 13 и 14 к оси дополнительной направляющей 12. Груз 17, закрепленный на штоке 11, служит для создания измерительного усилия. Измерительная головка 9 через измерительный рычаг 8 взаимодействует со штоком 11, причем коэффициент передачи рычага равен половине синуса угла контакта в подшипнике.

Устройство работает следующим образом. Шток 11 с конической направляющей 10 устанавливается в приподнятое положение. При этом сепараторы 15 под действием кольцевой пружины 16 перемещают шары 13 и 14 к оси направляющих. Измеряемое кольцо 1 первоначально устанавливается торцем на столик (на чертеже не показан), а затем, по мере опускания штока 11 и направляющей 10 и проворачивания кольца 1 (вручную), последнее отрывается от столика и устанавливается по дорожкам качения на шары 13 и 14. Положение шаров в направлении, перпендикулярном направлению измерения, ограничивается дополнительной направляющей 12, за счет чего стабилизируется угол контакта шаров и кольца, что уменьшает погрешность измерения комплектовочных размеров. Измерительная головка 9 через рычаг 8 измеряет положение верхней направляющей 10 относительно нижней направляющей 7. Приращение комплектовочного размера относительно образцовой детали определяется как произведение перемещения подвижной направляющей 10 относительно положения при измерении образцовой детали на половину синуса угла конуса направляющих 10 и 7. Умножение осуществляется с помощью рычага 8.

Изобретение предназначено для измерения дорожек качения колец двухрядных радиально-упорных подшипников при селективной сборке. Устройство содержит соосные неподвижную и подвижную конические направляющие, измерительную головку. Два ряда шаров - верхний и нижний закреплены в сепараторах с возможностью контактирования с коническими направляющими. Между направляющими с возможностью самоустановки и контактирования с обоими рядами шаров расположена дополнительная направляющая, ограничивающая перемещение шаров в направлении, перпендикулярном направлению измерений. Устройство позволяет проверить точность его работы известными измерительными средствами, повысить точность измерения. 6 ил.

Устройство для измерения дорожек качения двухрядных радиально-упорных подшипников, содержащее две соосные направляющие, одна из которых подвижна, два ряда шаров, закрепленных с возможностью контакта каждого из них с одной из направляющих, измерительную головку, взаимодействующую с подвижной направляющей, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной направляющей, расположенной между соосными направляющими с возможностью самоустановки и контактирования с обоими рядами шаров, при этом соосные направляющие выполнены в виде конусов.