СПОСОБ ИМИТАЦИОННОЙ ДОВОДКИ ДЕТАЛЕЙ ШАРИКОПОДШИПНИКА Российский патент 2024 года по МПК F16C33/14 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к производству шарикоподшипников и может быть использовано для ускоренной доводки поверхностей дорожек качения колец и шариков до состояния, характерного для установившегося эксплуатационного режима, исключая тем самым период их приработки.

Из существующего уровня техники известен «способ приработки подшипников качения» (SU 1393952A1, опубл. 07.05.1988), включающий неподвижное закрепление одного кольца и принудительное вращение другого под нагрузкой.

Известен также «способ приработки подшипников качения» (SU 1712693A1, опубл. 15.02.1992), заключающийся в том, что в подшипник вводят металлоплакирующую смазку, устанавливают подвижник в испытательный стенд, воспроизводящий соответствующие условия эксплуатации, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени приработки и повышения эксплуатационных характеристик приработанных подшипников, в качестве металлоплакирующей смазки используют суспензию из базового масла пластичной смазки и сверхпластичного эвтектического сплава висмут-свинец-олово, перед введением в подшипник упомянутую металлоплакирующую смазку прирабатывают на шаровой мельнице, в процессе приработки подшипника в испытательном стенде измеряют потребляемую им электрическую мощность и об окончании приработки судят по достижению минимума потребляемой мощности стенда.

Недостатками данных способов является длительность процесса и техническая сложность осуществления процесса.

По результатам анализа имеющихся аналогов можно сделать вывод, что все они имеют некоторые недостатки, основными из которых являются следующие. В процессе доводки используется либо свободный, либо связанный абразив, что чревато вероятностью шаржирования рабочих поверхностей абразивными частицами. Для реализации процесса доводки используется сложное технологическое оборудование. Кинематика известных способов имитационной доводки весьма приблизительно соответствует реальным условиям эксплуатации шарикоподшипников и не позволяет полностью исключить период приработки подшипника в ее начальный период. Длительность процесса и техническая сложность его осуществления.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Способ приработки подшипников в собранном виде и устройство для его осуществления» (RU 2166678 C2, опубл. 10.05.2001), в котором в процессе приработки создают перекос наружного кольца относительно внутреннего на угол, равный максимально возможной величине их перекоса в процессе эксплуатации при условии пересечения поперечных плоскостей симметрии колец в центре симметрии подшипника, а вращение кольца осуществляют вокруг его наклонной оси, описывающий конус с вершиной в центре симметрии. Устройство содержит рабочий вал, расположенный в корпусе на двух опорах. Опоры состоят из прикатываемых подшипников, установленных в технологические подшипники, смонтированные в корпусе таким образом, что их оси вращения пересекаются в его плоскости симметрии. Рабочий вал расположен внутри полого вала, установленного в корпусе на соосных подшипниковых опорах и имеющего клиновой ручей для приводного ремня, выполненный напротив отверстия в корпусе. Шлицевые торцы полого вала взаимодействуют со шлицевыми торцами внутренних колец технологических подшипников. На резьбовом конце рабочего вала для фиксации подшипников в рабочем положении предусмотрена гайка.

К недостаткам данного способа и устройства можно отнести недостаточную производительность и сравнительную сложность в осуществлении.

Целью настоящего изобретения является разработка способа имитационной доводки деталей шарикоподшипников без использования свободного абразива в условиях, идентичных таковым в рабочем механизме, для которого они предназначены.

Указанная цель достигается следующим образом. При выполнении технологического процесса сборки шарикоподшипника между его кольцами засыпают нужное количество рабочих шариков с нормативной шероховатостью поверхности, но сепаратор не устанавливают, а между рабочими шариками засыпают такое же количество инструментальных шариков, высота микронеровностей (шероховатость) поверхности которых в 2 - 3 раза выше. Рабочие и инструментальные шарики чередуют друг с другом. При этом радиальный зазор между инструментальными шариками и кольцами шарикоподшипника в 2 - 3 раза больше, чем радиальный зазор между рабочими шариками и кольцами. Шарикоподшипник наполняют смазочным материалом, предусмотренным нормативной документацией для данного его типоразмера.

После этого шарикоподшипники устанавливают в технологическую установку, нагружают нормативной нагрузкой и задают вращение, имитируя его работу в рабочем механизме.

Инструментальные шарики, интенсивно вращаясь между кольцами в пределах предусмотренного зазора и непрерывно изменяя под воздействием сопрягаемых с ними колец и рабочих шариков положение мгновенной оси вращения, взаимодействуют с поверхностями дорожек качения колец шарикоподшипника и с поверхностями рабочих шариков, вырабатывая на сферической поверхности шариков кольцевые лыски и формируя профиль и шероховатость дорожек качения и шариков. В результате этого силового взаимодействия микронеровности инструментальных шариков производят съем материала с поверхностей дорожек качения и поверхностей рабочих шариков в пределах высоты их шероховатости, адекватный тому, который был бы удален в результате начального износа в период приработки этих деталей в подшипниковом узле рабочего механизма. При этом формируется новый профиль дорожек качения и новые параметры шероховатости дорожек качения и шариков, характерные для условий эксплуатации в установившемся режиме в конкретном рабочем механизме.

После выполнения цикла доводки инструментальные шарики удаляют, шарикоподшипник промывают и устанавливают предусмотренный конструкцией сепаратор. В качестве инструментальных могут быть использованы шарики меньшего, чем у рабочих, размера с параметрами шероховатости, обеспеченными до их полирования.

Необходимая длительность цикла доводки может быть определена с использованием теоремы Тота, позволяющей определить минимальное количество кольцевых лысок, суммарная ширина которых достаточна для полного покрытия всей сферы радиуса

, (1)

где - площадь сферической поверхности;

l_ab - ширина единичной кольцевой сферической лыски, обрабатываемой за один оборот сферы.

Или: , (2).

Величина зависит от свойств материала шариков и колец, а также смазки.

Было бы неверным считать, что , определяемое по (2), достаточно для обработки всей сферической поверхности, поскольку всегда имеют место многочисленные перекрытия следов обработки. Поэтому уместно ввести дополнительный коэффициент, учитывающий это обстоятельство. Тогда выражение (2) трансформируется:

, (3)

где - коэффициент, учитывающий частичное перекрытие следов обработки.

Искомое необходимое минимальное количество оборотов шарикоподшипника при доводке равно , а необходимое время выполнения одного цикла Т может быть определено в зависимости от скорости вращения шарикоподшипника в технологической установке n_вр:

Т = n_вр/ , (4).

Зависимость (4) определяет время цикла, необходимое для однократного рабочего хода инструментальных шариков по поверхности рабочих шариков. Для выполнения полного объема доводки, необходимо несколько циклов, в зависимости от типоразмера шарикоподшипника.

Предлагаемое решение поясняется рисунком (фиг.1).

На рисунке (фиг.1) изображено: между наружным кольцом 1 и внутренним кольцом 2 установлены 12 шариков 3, 4 и т.д. Половина из них являются рабочими, собранными с нормативным конструктивным зазором N, например, шарик 3, а другая половина - инструментальными, например, шарик 4, которые собраны с увеличенным технологическим зазором S. При этом рабочие шарики чередуются с инструментальными шариками.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ имитационной доводки деталей шарикоподшипника, при котором, в процессе выполнения технологического процесса сборки шарикоподшипника, между его кольцами засыпают нужное количество рабочих шариков, но сепаратор не устанавливают, а между рабочими шариками засыпают такое же количество инструментальных шариков, высота микронеровностей (шероховатость) поверхности которых в 2-3 раза выше. Рабочие и инструментальные шарики чередуют друг с другом. Шарикоподшипник наполняют смазочным материалом, предусмотренным нормативной документацией для данного его типоразмера. Достигается доводка без использования свободного абразива. 1 ил.

Способ имитационной доводки деталей шарикоподшипника, при котором кольцам подшипника и размещенным между ними шарикам задают вращение относительно друг друга, отличающийся тем, что на этапе технологического процесса сборки шарикоподшипника между его кольцами засыпают нужное количество рабочих шариков с нормативной шероховатостью поверхности, но сепаратор не устанавливают, а между рабочими шариками засыпают такое же количество инструментальных шариков, высота микронеровностей (шероховатость) поверхности которых в 2-3 раза выше, при этом рабочие и инструментальные шарики чередуют друг с другом, после этого шарикоподшипники устанавливают в технологическую установку, нагружают нормативной нагрузкой и задают вращение, имитируя его работу в рабочем механизме; по окончании доводки инструментальные шарики удаляют, подшипник промывают и устанавливают сепаратор, предусмотренный конструкторской документацией.