СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСЕВОГО НАТЯГА ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР РОТОРА Российский патент 2016 года по МПК G01M13/00 G01L25/00 

Описание патента на изобретение RU2583337C2

Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам испытания подшипниковых опор ротора, и может быть преимущественно использовано при определении предварительного осевого натяга подшипников качения ротора.

Известен способ определения предварительного осевого натяга шарикоподшипников гиродвигателя путем приложения внешней осевой нагрузки на гиродвигатель и измерения ее величины, при которой разгружается один из шарикоподшипников (а.с. СССР №777430, опубл. 07.11.1980 г.).

Создается два значения внешней осевой нагрузки на гиродвигатель, заведомо превышающих величину нагрузки, при которой разгружается один из шарикоподшипников, и производят при этих значениях нагрузки и без нее измерение моментов трения вращения ротора гиродвигателя.

Однако известный способ не обладает достаточной точностью из-за низкой точности измерения момента трения. Большая погрешность в измерении предварительного осевого натяга отрицательно сказывается на точности и долговечности гиродвигателя, так как большой натяг вызывает интенсивный износ опор, а малый приводит к недопустимому смещению центра тяжести.

Известен также способ измерения осевого натяга шарикоподшипников узла ротора динамически настраиваемого гироскопа (патент РФ №2058535, опубл. 20.04.1996 г.).

Предварительно датчик момента гироскопа преобразуется в датчик силы, который прикладывает к ротору гироскопа переменную силу в осевом направлении. С помощью вибродатчика определяют одну из собственных частот гироскопа и сравнивают эту величину с паспортным значением.

Недостатком способа является недостаточная точность в измерении натяга из-за наличия уровня возмущающих воздействий на чувствительный элемент динамически настраиваемого гироскопа и сложность способа контроля предварительного натяга.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения предварительного осевого натяга подшипников качения ротора и упрощение аппаратной реализации измерения.

Технический результат достигается путем возбуждения собственных колебаний вала ротора и измерения параметров колебаний. Для каждого типа роторов, имеющих в опорах подшипники качения, выводятся экспериментальным путем зависимости относительной частоты пика от установки предварительного натяга. В качестве объекта исследования используется высокоскоростной шлифовальный мотор-шпиндель отечественного производства, жестко закрепленный на массивном чугунном столе. Шпиндельный узел сконструирован таким образом, что наименьшее значение величины предварительного натяга чуть больше нуля, т.е. зазор в подшипниковых опорах отсутствует. В его передней и задней опорах установлены одинаковые одиночные радиально-упорные подшипники 76101Е. Общая схема экспериментального стенда приведена на фиг. 1. Эксперимент проводят следующим образом: на вал шпинделя 1 в радиальном направлении воздействуют силовым импульсом малой длительности (т.е. упругим ударом), создаваемым стальным шариком 2, подвешенным на плече штатива 3. Направляющей для траектории движения шарика и одновременно устройством для обеспечения одинаковой силы удара служит обычная линейка 4 (т.е. шарик отклоняют на строго определенное расстояние при каждом повторном ударе). Информационно-измерительная система состоит из датчика виброускорения 5, контроллера и программного обеспечения 6.

Для измерения и контроля силы предварительного натяга в конструкцию шпиндельного узла предварительно внесены следующие изменения: вдоль оси вала шпинделя между регулировочным винтом установки предварительного натяга и пружиной при минимуме вмешательства в конструкцию узла, устанавливается датчик силы, а на корпус шпинделя в области передней опоры на одной оси с направлением приложенной силы удара крепится датчик виброускорения.

Воздействуя силовым импульсом малой длительности (т.е. упругим ударом), получают отклик виброускорения, что позволяет вычислить относительную частоту пика и сопоставить ее с показаниями датчика силы.

Визуальный анализ амплитудно-частотной характеристики шпиндельного узла, приведенный на графике 1, показывает, что с увеличением значения установки предварительного натяга спектр начинает смещаться в область более высоких частот, а при значениях предварительного натяга ≥80 Н происходит заметное сужение «эффективной ширины» спектра.

Таким образом, критерием для определения величины предварительного натяга выбрано значение относительной частоты пика, которая будет вычисляться как абсцисса центра тяжести спектрограммы выбранного частотного диапазона [a, b].

Проделав эксперимент для всего рабочего диапазона установки предварительного осевого натяга, получаем зависимость относительной частоты пика от величины установки предварительного натяга.

Полученные в результате эксперимента значения предварительного натяга и соответствующие им найденные значения относительных пиковых частот fc приведены в таблице.

Зависимость относительных пиковых частот fc от величины установки предварительного натяга приведена на графике 2. Из графика видно, что в области малых значений предварительного натяга разрешающая способность (т.е. точность) определения значения предварительного натяга выше.

Анализируя частотный состав амплитудных спектров, можно определить пики собственных частот шпиндельного узла при различных значениях предварительного натяга, определить их вклад в суммарную вибрацию и соответственно выбирать режимы работы шпиндельного узла, которые позволят снизить его виброактивность и повысить точность обработки.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит повысить точность определения предварительного осевого натяга подшипниковых опор роторов и упростить аппаратную реализацию измерений.

Похожие патенты RU2583337C2

название год авторы номер документа
Способ определения осевого усилия предварительного натяга подшипников быстровращающегося двигателя 1981
  • Атступенас Викторас-Рамутис Вацлово
  • Вальтас Юлюс Станислово
  • Йонушас Ремигиюс Александрович
  • Рагульскис Казимерас Миколо
  • Талалас Антанас Стасио
SU1016710A1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ И ОЦЕНКИ ВИБРОАКТИВНОСТИ СТАНКОВ, РАБОТАЮЩИХ С ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ 2006
  • Филиппов Юрий Александрович
  • Ручкин Леонид Владиленович
  • Раменская Елена Владимировна
RU2332652C1
Способ контроля прессовой посадки колец подшипников осей колесных пар железнодорожных вагонов 2022
  • Попков Артём Антонович
  • Бехер Сергей Алексеевич
  • Выплавень Владимир Сергеевич
  • Снежков Игорь Иванович
  • Школина Дарья Ивановна
RU2779604C1
СТЕНД КОНТРОЛЯ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ УЗЛА ШАРИКОПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР РОТОРОВ СИЛОВЫХ ГИРОСКОПОВ И ДВИГАТЕЛЕЙ-МАХОВИКОВ 2015
  • Камалдинов Альберт Мубаракович
  • Хруцкая Мария Владимировна
  • Сурженко Марина Сергеевна
  • Виноградов Денис Витальевич
  • Канунникова Людмила Владимировна
RU2608719C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ МОТОР-ШПИНДЕЛЕМ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА 2012
  • Сабиров Фан Сагирович
  • Бушуев Виктор Валерьевич
  • Молодцов Владимир Владимирович
  • Гиловой Леонид Янович
  • Мысливцев Константин Владимирович
  • Рывкин Борис Михайлович
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2509627C1
Способ определения предварительного осевого натяга шарикоподшипников гиродвигателя 1979
  • Родионов Евгений Михайлович
  • Трофимюк Леонид Андреевич
  • Мигунов Борис Семенович
  • Пикунов Валерий Иванович
SU777430A1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ РОТОРОВ СИЛОВЫХ ГИРОСКОПОВ 2012
  • Камалдинов Альберт Мубаракович
  • Хруцкая Мария Владимировна
  • Виноградов Денис Витальевич
RU2515424C1
Способ эксплуатации подшипника с изменением осевого натяга 1985
  • Козочкин Михаил Павлович
  • Савинов Юрий Иванович
SU1291833A1
ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ 2011
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Сабиров Фан Сагирович
  • Козочкин Михаил Павлович
  • Шестернинов Александр Владимирович
  • Шестернинов Владимир Александрович
  • Стареева Мария Олеговна
RU2465986C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ РАДИАЛЬНОГО ЗАЗОРА В ШАРИКОПОДШИПНИКАХ 2010
  • Карасев Виктор Афанасьевич
  • Ножницкий Юрий Александрович
  • Петров Николай Иванович
RU2432560C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 583 337 C2

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСЕВОГО НАТЯГА ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР РОТОРА

Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам испытания подшипниковых опор ротора, и может быть преимущественно использовано при определении предварительного осевого натяга подшипников качения ротора. Способ включает возбуждение собственных колебаний вала ротора и измерение параметров колебаний. Для каждого типа роторов, имеющих в опорах подшипники качения, выводятся экспериментальным путем зависимости относительной частоты пика от установки предварительного натяга. Для измерения и контроля силы предварительного натяга в конструкцию ротора предварительно вносят изменения: вдоль оси вала ротора между регулировочным винтом установки предварительного натяга и пружиной при минимуме вмешательства в конструкцию узла устанавливается датчик силы, а на корпус ротора в области передней опоры на одной оси с направлением приложенной силы удара крепится датчик виброускорения. Воздействуя силовым импульсом малой длительности (т.е. упругим ударом), получают отклик виброускорения, что позволяет вычислить относительную частоту пика и сопоставить ее с показаниями датчика силы. Проделав эксперимент для всего рабочего диапазона установки предварительного осевого натяга, получают зависимость относительной частоты пика от величины установки предварительного натяга. Технический результат заключается в повышении точности определения осевого натяга. 2 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 583 337 C2

Способ определения предварительного осевого натяга подшипниковых опор роторов путем возбуждения собственных колебаний вала ротора и измерения параметров колебаний, отличающийся тем, что собственные колебания возбуждают упругим ударом и оценку параметров колебаний ротора проводят на широком частотном диапазоне.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2583337C2

RU 2058535 C1 20.04.1996
Способ определения предварительного осевого натяга шарикоподшипников гиродвигателя 1979
  • Родионов Евгений Михайлович
  • Трофимюк Леонид Андреевич
  • Мигунов Борис Семенович
  • Пикунов Валерий Иванович
SU777430A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЖЕННОСТИ СТЕРЖНЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-СТЕРЖНЕВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 2010
  • Кузьменко Александр Павлович
  • Сабуров Владимир Сергеевич
RU2442113C1

RU 2 583 337 C2

Авторы

Гаспаров Эрик Сергеевич

Денисенко Александр Федорович

Гаспарова Лана Багратовна

Даты

2016-05-10Публикация

2014-08-05Подача