СПОСОБ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F16C43/04 G01M13/04 B23P19/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, при сборке редукторов ведущих мостов автомобилей путем создания необходимого преднатяга в подшипниках ведущей шестерни.

Известен способ затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов и устройство для его осуществления (см. статью авторов: И.А.Булавина, А.Ю.Груздева и Е.В.Кравца «Способ затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов», журнал «Машиностроитель», №2-3, 1999 г., стр.44-45, рис.2).

Данный способ, реализуемый с помощью известного устройства, заключается в том, что зажатый в центрах подсобранный подшипниковый узел с предварительно завинченной гайкой с помощью шпинделя-нагружателя, имеющего также возможность вращения, нагружают осевой сборочной силой Fсб. и вращают. Далее, специальным шпинделем с числом оборотов, большим, чем число оборотов вращающейся ведущей шестерни, производят затяжку гайки хвостовика, одновременно контролируя момент трения Мтр. в дуплексе подшипников с помощью динамометрического торсиона (тензометрического датчика), связанного с корпусом подшипникового узла. При этом гайку завинчивают до падения осевой сборочной силы Fсб. на шпинделе-нагружателе до нуля.

Если требуемый по техническим условиям момент трения Мтр. в дуплексе подшипников достигается до момента падения силы Fсб. на нагружателе до нуля (т.е. высота компенсаторной втулки провалена), процесс затяжки гайки останавливают, а узел отправляют на переборку. Если после окончательной затяжки гайки не достигнут требуемый по ТУ момент трения Мтр. (т.е. высота компенсаторной втулки превышает максимально допустимую), узел также отправляется на переборку.

При правильно подобранной высоте компенсаторной втулки гайка сжимает подшипниковый узел с силой Fз.г., соответствующей среднему значению момента затяжки Мз.г., заданному по техническим условиям на сборку данного узла.

Недостатком известного способа является то, что он не столько реализует задачу затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни, сколько в первую очередь определяет правильность подбора высоты компенсаторной втулки, отклонение размеров которой сводит на нет дальнейшее завинчивание гайки. Кроме того, в известном способе в качестве критерия для контроля момента трения в дуплексе подшипников выбрана осевая сборочная сила на нагружателе, вернее - уменьшение ее значения до нуля, что, во-первых, сопряжено со сложностью ее измерения, а главное - практически с невозможностью в процессе завинчивания - доведения ее до нулевого значения, поскольку в этом случае необходимо фиксировать шпиндель-нагружатель в момент отрыва от него фланца ведущей шестерни, что значительно усложняет конструкцию данного устройства и делает практически невозможным применение его в реальных производственных условиях.

Таким образом, использование процесса завинчивания гайки непосредственно для определения правильности подбора высоты компенсаторной втулки, а также совмещение указанного процесса с нагружением шпиндельного узла, т.е. с действием осевой сборочной силы, значительно усложняет известный способ затяжки, приводит к частым переборкам собираемого автомобильного узла, делает указанный способ и реализующее его устройство малоэффективными, особенно если возникает необходимость использования их в автоматизированных сборочных линиях.

Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: упрощение способа затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни, повышение качества, точности и производительности процесса завинчивания, возможность контроля момента затяжки самой гайки, упрощение конструкции устройства, увеличение надежности и стабильности его работы, а также возможность встраивания его в автоматизированные сборочные линии.

Для решения указанной технической задачи в известном способе затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов ведущей шестерни редуктора заднего моста автомобиля, при этом редуктор имеет картер, а шестерня выполнена с хвостовиком и имеет компенсаторную втулку, включающем нагружение подшипникового узла осевой сборочной силой, затяжку гайки хвостовика ведущей шестерни до момента трения, полученного под действием осевой сборочной силы в дуплексе подшипников подшипникового узла, подшипниковый узел в сборе с шестерней и картером редуктора нагружают осевой сборочной силой, при вращении картера редуктора измеряют момент трения в дуплексе подшипников, после чего освобождают подшипниковый узел от действия осевой сборочной силы, между внутренними кольцами подшипников подшипникового узла устанавливают компенсаторную втулку, после чего осуществляют затяжку гайки хвостовика, которую ведут при вращении ведущей шестерни поэтапно до момента трения в дуплексе подшипников, полученного под действием осевой сборочной силы, при этом на каждом этапе затяжки периодически измеряют текущий момент трения в дуплексе подшипников и сравнивают его с моментом трения, полученным под действием осевой сборочной силы, и в зависимости от полученной разницы доворачивают гайку хвостовика на определенный угол. Кроме того, задают диапазон между верхним и нижним значениями разницы между текущим моментом трения в дуплексе подшипников и моментом трения, полученным под действием осевой сборочной силы, и при поэтапной затяжке гайки, при выходе этой разницы за верхний или нижний пределы указанного диапазона, угол доворота гайки на следующем этапе соответственно увеличивают или уменьшают относительно номинального угла доворота, который соответствует приросту текущего момента трения в дуплексе подшипников на величину допуска на момент трения, полученный под действием осевой сборочной силы, и удовлетворяет условию нахождения упомянутой разницы в вышеуказанных пределах. К тому же, при затягивании гайки хвостовика, вместе с измерением момента трения в дуплексе подшипников измеряют момент затяжки гайки и сравнивают его с максимально допустимым. При этом в промежутках времени между затяжками гайки ведущую шестерню вращают на повышенной скорости. Для осуществления предлагаемого способа в известном устройстве для затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов ведущей шестерни редуктора заднего моста автомобиля, при этом редуктор имеет картер, а шестерня выполнена с хвостовиком и имеет компенсаторную втулку, содержащем механизм зажима и центрирования ведущей шестерни, механизм нагружения подшипникового узла, механизм его вращения, механизм завинчивания гайки хвостовика ведущей шестерни и тензометрический датчик для измерения момента трения в дуплексе подшипников, механизм нагружения подшипникового узла и механизм его вращения размещены на первой позиции устройства, а механизм завинчивания гайки - на второй позиции, при этом механизм нагружения подшипникового узла выполнен в виде силового цилиндра, шток которого связан с нажимным корпусом, установленным с возможностью взаимодействия с внутренним кольцом верхнего подшипника ведущей шестерни, механизм вращения выполнен в виде электродвигателя, который посредством приводного устройства связан с картером редуктора заднего моста, причем корпус электродвигателя установлен с возможностью поворота и связан с тензометрическим датчиком для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни. Механизм завинчивания гайки выполнен в виде приводного узла, включающего шпиндель, который с одной стороны посредством зубчатой передачи связан с тормозным валом электромагнитной муфты, а с другой стороны, через сочлененную и подпружиненную относительно него головку гайковерта, гайку хвостовика, фланец ведущей шестерни и входящие в его отверстия штыри шлицевой втулки, связан с входящей в зацепление с последней приводной шестерней, причем шлицевая втулка выполнена с возможностью вращения относительно головки гайковерта и подпружинена относительно приводной шестерни. При этом тензометрический датчик для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни выполнен с возможностью связи на второй позиции устройства с картером редуктора посредством контактирующих с картером пластин, смонтированных на поворотном кронштейне. Кроме того, устройство дополнительно снабжено механизмом зажима и центрирования ведущей шестерни, упомянутые механизмы зажима и центрирования расположены на первой и второй позициях устройства, при этом механизм зажима и центрирования ведущей шестерни на первой позиции выполнен в виде зажимного патрона с приводом от пневмоцилиндра и подпружиненными кулачками, которые имеют возможность контакта с большим торцом зубьев ведущей шестерни, и двух подпружиненных центров, расположенных соответственно внутри нажимного корпуса и зажимного патрона, а механизм зажима и центрирования ведущей шестерни на второй позиции устройства выполнен в виде центрирующего стержня и вала с наконечником, установленных с возможностью вращения вместе с ведущей шестерней, при этом стержень расположен внутри шпинделя и через муфту связан со штоком верхнего пневмоцилиндра, а вал смонтирован в корпусе, который связан со штоком нижнего пневмоцилиндра и несет упомянутый поворотный кронштейн. Кроме того, предлагаемое устройство снабжено тензометрическим датчиком для измерения момента затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни, при этом датчик связан с корпусом электромагнитной муфты, который выполнен с возможностью поворота.

Выполнение предлагаемого способа в два этапа, на первом из которых используется только процесс нагружения без установки компенсаторной втулки, с помощью которого определяется требуемый момент трения в дуплексе подшипников для конкретного шпиндельного узла, а на втором этапе (после установки компенсаторной втулки) в оптимальном режиме производится поэтапная затяжка гайки хвостовика до указанного момента, практически исключающая перетяг подшипников, позволяет упростить осуществление предлагаемого способа, повысить качество, точность и производительность процесса завинчивания. Упрощение способа влечет за собой упрощение конструкции самого устройства, не требующего сложных систем фиксации нагружаемого узла, а также двух отдельных приводов, предназначенных для вращения как самой ведущей шестерни, так и гайки хвостовика в процессе затяжки последней. Напротив, механизм завинчивания гайки выполнен в виде приводного узла, включающего в себя шпиндель, который с одной стороны посредством зубчатой передачи связан с тормозным валом электромагнитной муфты, а с другой стороны, через сочлененную и подпружиненную относительно него головку гайковерта, гайку хвостовика, фланец ведущей шестерни и входящие в его отверстия штыри шлицевой втулки, связан с входящей в зацепление с последней приводной шестерней, причем шлицевая втулка выполнена с возможностью вращения относительно головки гайковерта и подпружинена относительно приводной шестерни, при этом тензометрический датчик для измерения момента трения в дуплексе подшипников выполнен с возможностью связи на второй позиции устройства с картером редуктора посредством контактирующих с картером пластин, смонтированных на поворотном кронштейне. Снабжение предлагаемого устройства электромагнитной муфтой с периодически включаемым тормозным валом, связанным с приводом вращения ведущей шестерни через кинематическую цепочку, содержащую, в частности, саму гайку хвостовика, а также выполнение корпуса электромагнитной муфты поворотным и связанным с тензометрическим датчиком, предназначенным для замера момента затяжки гайки, позволяет исключить перекосы в процессе завинчивания последней, а также выявить брак при ее изготовлении, в результате чего возрастает надежность резьбового соединения. Все вышеперечисленные преимущества позволяют повысить стабильность работы предлагаемого устройства, в результате чего появляется возможность применять его в автоматизированных сборочных линиях и обеспечивать высокую производительность сборки.

На фиг.1 изображены размещенные на первой позиции устройства механизм нагружения шпиндельного узла и механизм его вращения.

На фиг.2 показан выносной элемент А на фиг.1.

На фиг.3 изображен расположенный на второй позиции устройства механизм завинчивания гайки.

На фиг.4 показан вид Б на фиг.3.

На фиг.5 показан выносной элемент В на фиг.3 - приводной узел с тензометрическим датчиком, предназначенным для измерения момента затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни.

На фиг.6 показан вид Г на фиг.5.

На фиг.7 показан вид Д на фиг.6.

На фиг.8 показан выносной элемент Е на фиг.3 - нижняя часть механизма зажима и центрирования ведущей шестерни на второй позиции устройства с тензометрическим датчиком, предназначенным для измерения момента трения в дуплексе подшипников при поэтапной затяжке гайки хвостовика ведущей шестерни.

На фиг.9 показан разрез Ж-Ж на фиг.8.

Предлагаемое устройство размещено на двух позициях, которые, в частности, входят в однотипные автоматизированные линии сборки редуктора заднего моста автомобилей «Волга» и «Газель». На первой (подсборочной) позиции расположена станина 1, на которой смонтированы механизм зажима и центрирования 2 ведущей шестерни 3, механизм нагружения 4 подшипникового узла 5 и механизм его вращения, выполненный в виде электромеханического привода 6, предназначенного для вращения картера 7 редуктора ведущей шестерни. Механизм зажима и центрирования выполнен в виде пневмоцилиндра 8, шток которого связан с подпружиненными кулачками 9 зажимного патрона 10, которые взаимодействуют с большим торцом ведущей шестерни 3, а подпружиненный центр 11 входит в ее нижнее отверстие. Механизм нагружения 4 выполнен в виде силового цилиндра 12, шток которого связан с нажимным корпусом 13, взаимодействующим с внутренним кольцом верхнего подшипника ведущей шестерни 3. Внутри нажимного корпуса 13 расположен верхний подпружиненный центр 14, входящий в соответствующее отверстие ведущей шестерни. Электромеханический привод 6 включает в себя собственно электродвигатель 15 с двумя концами вала, имеющий фланцевое исполнение. Верхний конец вала через муфту 16 и зубчатое зацепление 17 связан с приводным устройством 18 картера 7 редуктора ведущей шестерни. Нижний конец вала электродвигателя опирается на подшипниковый узел, состоящий из опорной втулки 19, корпуса 20, радиального 21 и упорного 22 подшипников. При этом фланец электродвигателя 15 посредством шпилек 23 соединен с тензометрическим датчиком 24, предназначенным для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни 3.

Механизмы, размещенные на второй позиции устройства, непосредственно встроены в каждую из вышеуказанных автоматизированных линий, которые в свою очередь оснащены спутниками 25, несущими собираемый узел. На данной позиции расположена станина 26, на которой смонтирован приводной узел 27, предназначенный для вращения ведущей шестерни 3 и одновременного завинчивания гайки 28 хвостовика с возможностью измерения момента ее затяжки, а также механизм зажима и центрирования 29 ведущей шестерни, нижняя часть которого одновременно служит для подъема картера 7 с подшипниковым узлом 5 над плоскостью спутника 25, а также для измерения момента трения в дуплексе подшипников при поэтапном завинчивании гайки. При этом следует добавить, что на данную позицию подсобранный подшипниковый узел 5 приходит с уже установленной между внутренними кольцами подшипников компенсаторной втулкой 30. Приводной узел 27 выполнен в виде шпинделя 31, который с одной стороны посредством зубчатой передачи 32 связан с тормозным валом 33 электромагнитной муфты 34. В свою очередь тормозной вал 33 через поводок 35 связан с наружными дисками 36 электромагнитной муфты, входящими в контакт с внутренними дисками 37, жестко соединенными с корпусом электромагнитной муфты 34. С другой стороны шпиндель 31 через сочлененную и подпружиненную относительно него головку гайковерта 38, гайку 28 хвостовика и фланец 39 ведущей шестерни связан с фланцем 40, штыри которого (не показаны) входят в отверстия фланца 39. В свою очередь фланец 40 жестко соединен со шлицевой втулкой 41, входящей в зацепление с приводной шестерней 42, которая посредством зубчатого зацепления 43 связана с редуктором электродвигателя 44. При этом шлицевая втулка 41 выполнена с возможностью вращения относительно головки гайковерта 38 и подпружинена относительно приводной шестерни 42. Корпус электромагнитной муфты 34 смонтирован с возможностью поворота и посредством зубчатого соединения секторов 45 связан с валом тензометрического датчика 46, предназначенного для измерения момента затяжки гайки 28 хвостовика ведущей шестерни 3. Верхняя часть механизма зажима и центрирования ведущей шестерни выполнена в виде расположенного внутри шпинделя 31 центрирующего стержня 47, который через муфту 48 связан со штоком верхнего пневмоцилиндра 49 и имеет возможность вращения вместе с ведущей шестерней 3. Нижняя часть указанного механизма выполнена в виде размещенного на станине 26 нижнего пневмоцилиндра 50, шток которого соединен с плитой 51, снабженной направляющими скалками 52. На плите закреплен корпус 53, в котором с возможностью вращения вместе с ведущей шестерней 3 смонтирован вал 54 с наконечником 55, входящим в соответствующее отверстие шестерни 3. При этом корпус 53 также несет поворотный кронштейн 56 с пластинами 57, контактирующими со щеками картера 7 редуктора ведущей шестерни. Для гарантированного контакта указанных пластин со щеками картера предусмотрен пневмоцилиндр 58, шток которого связан с клином 59, разжимающим пластины 57. Поворотный кронштейн 56 посредством зубчатого сектора 60 связан с валом тензометрического датчика 61, который предназначен для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни 3 при поэтапном завинчивании гайки 28.

Система управления устройством выполнена на основе командоконтроллера, связанного с приводами и датчиками предлагаемого устройства, причем в память системы предварительно занесены необходимые установки моментов и углов поворота вала.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На первой позиции ведущая шестерня 3 с внутренним кольцом нижнего подшипника устанавливается в патрон 10 и зажимается в нем под действием подпружиненных кулачков 9, срабатывающих от пневмоцилиндра 8, при этом подпружиненный центр 11 входит в нижнее центрирующее отверстие ведущей шестерни 3. Затем на ведущую шестерню устанавливается картер 7 редуктора заднего моста в сборе с запрессованными наружными кольцами подшипников и внутренним кольцом верхнего подшипника. После этого дается команда на включение силового цилиндра 12, и нажимной корпус 13 механизма нагружения 4, перемещаясь вниз, упирается во внутреннее кольцо верхнего подшипника, создавая необходимую нагрузку на шпиндельный узел 5. При этом подпружиненный центр 14 входит в верхнее отверстие ведущей шестерни 3. Далее включается электродвигатель 15, который через муфту 16, зубчатое зацепление 17 и приводное устройство 18 начинает вращать картер 7 редуктора заднего моста, прикатывая под нагрузкой подшипники ведущей шестерни. В конце прикатки, по реакции корпуса электродвигателя 15, связанного с тензометрическим датчиком 24, производится замер момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни. Это значение высвечивается на табло цифровой индикации и запоминается системой управления. При достижении картером 7 определенного углового положения (положения загрузки) электродвигатель 15 выключается, приводное устройство 18 фиксируется, после чего нажимной корпус 13 отводится в верхнее положение. Далее картер с верхним подшипником и наружным кольцом нижнего подшипника снимается с приводного устройства 18 и устанавливается на спутник 25. Разжимаются кулачки 9, и ведущая шестерня 3 с внутренним кольцом нижнего подшипника извлекается из зажимного патрона 10. Затем на нее устанавливают компенсаторную втулку 30, соответствующим образом располагают шестерню в картере 7, после чего, запрессовав уплотнительную манжету, устанавливают по шлицевому соединению фланец 39 ведущей шестерни и наживляют гайку 28. После этого спутник 25 с подсобранным узлом поступает на вторую позицию - позицию завинчивания гайки хвостовика.

После остановки спутника 25 центрирующий стержень 47 под действием пневмоцилиндра 49 опускается вниз и входит в центровое отверстие ведущей шестерни 3, причем муфта 48 позволяет вращаться стержню вместе с ведущей шестерней. После этого срабатывает пневмоцилиндр 50, и плита 51 с закрепленным на ней корпусом 53 поднимается вверх, в результате чего наконечник 55 вала 54 входит в нижнее центровое отверстие ведущей шестерни, приподнимая картер 7 редуктора над спутником 25. Одновременно пластины 57, смонтированные на поворотном кронштейне 56, под действием пневмоцилиндра 58 и клина 59 входят в гарантированный контакт со щеками картера 7 редуктора ведущей шестерни 3. Затем включается электродвигатель 44, который через приводную шестерню 42 и шлицевую втулку 41 передает вращение фланцу 40, штыри которого под действием пружины заскакивают в отверстия фланца 39, заставляя вращаться ведущую шестерню 3. Одновременно наживленная гайка 28 начинает вращать вошедшую с ней в контакт под действием пружины головку гайковерта 38, которая, в свою очередь, передает вращение шпинделю 31. Последний через зубчатую передачу 32 передает вращение тормозному валу 33 электромагнитной муфты 34, который через поводок 35 связан с наружными дисками 36 электромагнитной муфты. При включении последней внутренние диски 37, замкнутые на ее корпус, через вышеуказанную кинематическую цепочку тормозят головку гайковерта 38, а сама ведущая шестерня продолжает вращаться, поскольку шлицевая втулка 41 выполнена с возможностью вращения относительно головки гайковерта.

В результате этого гайка 28 нанизывается на резьбу хвостовика ведущей шестерни и начинает сжимать компенсаторную втулку 30, ликвидируя зазор между роликами подшипников и их обоймами. При этом измеряется момент затяжки гайки 28, который соответствует моменту удержания ее электромагнитной муфтой 34, поворотный корпус которой через зубчатое соединение секторов 45 связан с соответствующим тензометрическим датчиком 46. Одновременно в подшипниках ведущей шестерни образуется преднатяг, и, как только его значение достигает минимально необходимого момента трения в дуплексе подшипников, который заранее задается системой управления устройства, электромагнитная муфта 34 отключается, а ведущая шестерня начинает вращаться на повышенной скорости, прикатывая подшипники. В конце прикатки (после которой вышеуказанный момент, как правило, падает еще) его величина измеряется тензометрическим датчиком 61 по моменту удержания от поворота картера 7, который посредством пластин 57, смонтированных на поворотном кронштейне 56, и зубчатого сектора 60 связан с указанным датчиком. После этого происходит сравнение текущего момента трения, полученного на первом этапе затяжки, с требуемым моментом трения, полученным под действием осевой сборочной силы на первой позиции устройства, после чего, в зависимости от полученной разницы, доворачивают гайку на определенный угол. На последующих этапах происходит аналогичная последовательность действий, причем, если разница между указанными моментами попадает в заранее заданный диапазон между ее верхним и нижним пределами, угол доворота гайки выбирается равным номинальному значению, соответствующему приросту текущего момента трения на величину допуска на момент трения, полученный под действием осевой сборочной силы. Если же разница в моментах выходит за ее верхний или нижний пределы, угол доворота гайки на следующем этапе затяжки корректируется в сторону соответственно увеличения или уменьшения, обеспечивая тем самым оптимальный режим завинчивания гайки. Таким образом, чем больше расхождение в величинах полученного на определенном этапе и требуемого момента трения, тем больший угол довинчивания гайки закладывается системой управления устройства и наоборот, благодаря чему существенно возрастает производительность сборки. При совпадении момента трения, полученного на заключительном этапе затяжки, с требуемым моментом трения (с учетом допуска на последний) приводной узел 27 отключается, картер 7 редуктора с подшипниковым узлом 5 опускается на спутник 25, а центрирующий стержень 47 возвращается в исходное положение. На табло отображаются: время цикла, момент в дуплексе подшипников и момент затяжки гайки. Цикл завершен.

Пример

Рассмотрим выполнение предлагаемого способа затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов на примере процесса затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни редуктора заднего моста автомобиля ГАЗ 3110 «Волга».

В данном узле используются конические радиально-упорные роликоподшипники ведущей шестерни 7606 и 7607. Требуемый момент трения (Мтр.) в дуплексе подшипников, заданный по техническим условиям на сборку, находится в пределах:

Мтр.=2,9-3,8Н·м±0,5Н·м.

Отсюда: величина допуска (δ) на требуемый момент трения:

δ=1Н·м.

Максимально допустимый момент затяжки гайки хвостовика:

Мз.г.макс.=300 Н·м.

Осевая сборочная сила сжатия (Fсб.) выбрана равной:

Fсб.=5500 H ± 50 H.

Минимально необходимый момент трения (Ммин.) выбран равным:

Ммин. = 2 Н·м.

В процессе поэтапной затяжки гайки угол доворота выбирают равным:

Адов. = Аном. · К;

где:

Адов. - угол доворота гайки на текущем этапе затяжки,

Аном. - номинальный угол доворота гайки, подбираемый опытным путем для конкретной партии собираемых подшипниковых узлов и соответствующий приросту текущего момента трения (Мтек.) в дуплексе подшипников на величину допуска (δ) на требуемый момент трения (Мтр.),

К - коэффициент корректировки угла доворота гайки.

При этом:

К=1, если Δн.пр.<Δ<Δв.пр.

К>1, если Δ>Δв.пр.

0<К<1, если Δ<Δн.пр.,

где:

Δ - разница между требуемым моментом трения в дуплексе подшипников (Мтр.) и текущим моментом (Мтек.), измеренным на предыдущем этапе,

Δв.пр. - верхний предел разницы между Мтр. и Мтек., заданный для конкретной партии собираемых подшипниковых узлов,

Δн.пр. - нижний предел разницы между указанными выше моментами, заданный аналогичным путем.

Для данного узла:

Δном.=4,5°

Δв.пр.=1,8 Н·м

Δн.пр.=0,8Н·м.

При этом:

К=1, если 0,8<Δ<1,8 Н·м

К=1,6, если Δ>1,8 Н·м

К=0,6, если Δ<0,8 Н·м.

На первом этапе предлагаемого способа к очередному подшипниковому узлу прикладывается осевая сборочная сила Fсб.=5500 Н, и в процессе его вращения измеряется момент трения в дуплексе подшипников, который, в частности, оказывается равным Мтр.=3,5 Н·м, что удовлетворяет ТУ на сборку данного узла.

На втором этапе, после установки компенсаторной втулки, уплотнительной манжеты, фланца ведущей шестерни и наживления гайки, производится завинчивание последней до возникновения минимально необходимого момента трения (Ммин.) в дуплексе подшипников, который во время дальнейшей их прикатки, как правило, уменьшается. В данном случае, после прикатки, указанный момент получился равным Мтек.=1 Н·м.

Момент затяжки гайки при этом составил: Мз.г.=100 Н·м.

Поскольку разница (Δ) между требуемым (Мтр.) и текущим (Мтек.) моментами трения равна:

Δ=Мтр.-Мтек.=3,5-1=2,5 Н·м,

на следующем этапе затяжки производится корректировка номинального угла доворота (Аном.) в сторону увеличения:

Адов.=Аном. · К=4,5°×1,6=7,2°.

Отсюда: прирост текущего момента трения на следующем этапе затяжки составил: 1,6·δ=1,6·1=1,6 Н·м.

Таким образом: текущей момент трения после второго этапа затяжки составил:

Мтек.=1+1,6=2,6 Н·м

Мз.г.=160 Н·м.

Далее:

Δ=Мтр.-Мтек.=3,5-2,6=0,9 Н·м, из чего следует, что на следующем этапе затяжки доворот гайки следует произвести на номинальный угол (Аном.), что соответствует приросту текущего момента на 1 Н·м.

Таким образом, окончательный момент трения в дуплексе подшипников составил 3,6 Н·м, что входит в допуск к требуемому моменту трения (Мтр=3,5±0,5 Н·м), который был получен на первой позиции предлагаемого способа. Процесс затяжки завершен.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, при сборке редукторов ведущих мостов автомобилей. Затяжку резьбовых соединений подшипниковых узлов выполняют в два этапа, на первом из которых используется только процесс нагружения без установки компенсаторной втулки. На втором этапе производят поэтапную затяжку гайки хвостовика до указанного момента, практически исключая перетяг подшипников. Периодически замеряют и сравнивают текущие моменты на каждом этапе затяжки с моментом трения и, в зависимости от полученной разницы, доворачивают гайку хвостовика на определенный угол. На первой позиции устройства для затяжки расположен механизм нагружения, выполненный в виде силового цилиндра, связанного с нажимным корпусом, взаимодействующим с внутренним кольцом верхнего подшипника ведущей шестерни. Механизм вращения, соответствующий данной позиции, выполнен в виде электродвигателя, связанного с картером редуктора заднего моста. Корпус электродвигателя установлен с возможностью поворота и связан с тензометрическим датчиком для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни. На второй позиции расположен приводной узел, включающий в себя шпиндель, который с одной стороны связан с тормозным валом электромагнитной муфты, а с другой стороны - с приводной шестерней. Шлицевая втулка выполнена с возможностью вращения относительно головки гайковерта и подпружинена относительно приводной шестерни. На второй позиции картер редуктора связан с соответствующим тензометрическим датчиком для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни. Обеспечивается упрощение затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни, повышение качества и точности завинчивания. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов ведущей шестерни редуктора заднего моста автомобиля, при этом редуктор имеет картер, а шестерня выполнена с хвостовиком и имеет компенсаторную втулку, включающий нагружение подшипникового узла осевой сборочной силой, затяжку гайки хвостовика ведущей шестерни до момента трения, полученного под действием осевой сборочной силы в дуплексе подшипников подшипникового узла, отличающийся тем, что осевой сборочной силой нагружают подшипниковый узел в сборе с ведущей шестерней и картером редуктора, при вращении картера редуктора измеряют момент трения в дуплексе подшипников, после чего освобождают подшипниковый узел от действия осевой сборочной силы, между внутренними кольцами подшипников подшипникового узла устанавливают компенсаторную втулку, после чего осуществляют затяжку гайки хвостовика, которую ведут при вращении ведущей шестерни поэтапно до момента трения в дуплексе подшипников, полученного под действием осевой сборочной силы, при этом на каждом этапе затяжки периодически измеряют текущий момент трения в дуплексе подшипников и сравнивают его с моментом трения, полученным под действием осевой сборочной силы, и в зависимости от полученной разницы доворачивают гайку хвостовика на определенный угол.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задают диапазон между верхним и нижним значениями разницы между текущим моментом трения в дуплексе подшипников и моментом трения, полученным под действием осевой сборочной силы, и при поэтапной затяжке гайки при выходе этой разницы за верхний или нижний пределы указанного диапазона угол доворота гайки на следующем этапе соответственно увеличивают или уменьшают относительно номинального угла доворота, который соответствует приросту текущего момента трения в дуплексе подшипников на величину допуска на момент трения, полученный под действием осевой сборочной силы, и удовлетворяет условию нахождения упомянутой разницы в вышеуказанных пределах.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при затягивании гайки хвостовика вместе с измерением момента трения в дуплексе подшипников измеряют момент затяжки гайки и сравнивают его с максимально допустимым.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в промежутках времени между затяжками гайки ведущую шестерню вращают на повышенной скорости.

5. Устройство для затяжки резьбовых соединений подшипниковых узлов ведущей шестерни редуктора заднего моста автомобиля, при этом редуктор имеет картер, а шестерня выполнена с хвостовиком и имеет компенсаторную втулку, содержащее механизм зажима и центрирования ведущей шестерни, механизм нагружения подшипникового узла, механизм его вращения, механизм завинчивания гайки хвостовика ведущей шестерни и тензометрический датчик для измерения момента трения в дуплексе подшипников, отличающееся тем, что механизм нагружения подшипникового узла и механизм его вращения размещены на первой позиции устройства, а механизм завинчивания гайки - на второй позиции, механизм нагружения подшипникового узла выполнен в виде силового цилиндра, шток которого связан с нажимным корпусом, установленным с возможностью взаимодействия с внутренним кольцом верхнего подшипника ведущей шестерни, механизм вращения выполнен в виде электродвигателя, который посредством приводного устройства связан с картером редуктора заднего моста, причем корпус электродвигателя установлен с возможностью поворота и связан с тензометрическим датчиком для измерения момента трения в дуплексе подшипников ведущей шестерни, механизм завинчивания гайки выполнен в виде приводного узла, включающего шпиндель, который с одной стороны посредством зубчатой передачи связан с тормозным валом электромагнитной муфты, а с другой стороны через сочлененную и подпружиненную относительно него головку гайковерта, гайку хвостовика, фланец ведущей шестерни и входящие в его отверстия штыри шлицевой втулки связан с входящей в зацепление с последней приводной шестерней, причем шлицевая втулка выполнена с возможностью вращения относительно головки гайковерта и подпружинена относительно приводной шестерни, при этом тензометрический датчик для измерения момента трения в дуплексе подшипников выполнен с возможностью связи на второй позиции устройства с картером редуктора посредством контактирующих с картером пластин, смонтированных на поворотном кронштейне.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено механизмом зажима и центрирования ведущей шестерни, упомянутые механизмы зажима и центрирования расположены на первой и второй позициях устройства, при этом механизм зажима и центрирования ведущей шестерни на первой позиции выполнен в виде зажимного патрона с приводом от пневмоцилиндра и подпружиненными кулачками, которые имеют возможность контакта с большим торцом зубьев ведущей шестерни, и двух подпружиненных центров, расположенных соответственно внутри нажимного корпуса и зажимного патрона, а механизм зажима и центрирования ведущей шестерни на второй позиции устройства выполнен в виде центрирующего стержня и вала с наконечником, установленных с возможностью вращения вместе с ведущей шестерней, при этом стержень расположен внутри шпинделя и через муфту связан со штоком верхнего пневмоцилиндра, а вал смонтирован в корпусе, который связан со штоком нижнего пневмоцилиндра и несет упомянутый поворотный кронштейн.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено тензометрическим датчиком для измерения момента затяжки гайки хвостовика ведущей шестерни, при этом упомянутый датчик связан с корпусом электромагнитной муфты, который выполнен с возможностью поворота.