Способ испытания неподвижного соединения вала с внутренним кольцом подшипника качения Советский патент 1992 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к испытаниям неподвижных цилиндрических соединений с гарантированным натягом на прочность в условиях приложения эксплуатационных нагрузок и может быть использовано для сравнительной оценки эффективности применения новых материалов или технологических процессов обработки поверхностей контакта элементов соединения типа вал - внутреннее кольцо подшипника качения.

Известен способ испытания неподвижного соединения вала с внутренним кольцом подшипника качения по его прочности на осевой сдвиг, предусматривающий суждение о прочности соединения по усилию запрессовки-распрессовки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является

способ испытания неподвижного соединения вала с кольцом подшипника качения, который осуществляют путем прикладывания к диаметрально расположенным точкам дорожки качения кольца, наружный диаметр которого вне дорожки качения уменьшен на 0,2 - 0,32 диаметра тела качения, напрессованного на вращающийся вал, радиальной нагрузки через тела качения.

Однако для осуществления способа необходимо предварительное уменьшение наружного диаметра кольца подшипника вне дорожки качения на величину, равную 0,2 - 0,32 диаметра тела качения, что приводит к изменению его упругих свойств в худшую сторону и снижению достоверности испытаний.

VI

СО

о сл N VI

Условия нагружения соединения не соответствуют эксплуатационным, что искажает характер и сущность процессов, происходящих в зоне контакта.

Ввиду того, что прикладываемая нагрузка не имеет осевую составляющую, переменную по величине и направлению, всегда присутствующую в эксплуатационных условиях, то это не соответствует реальным условиям работы соединения вала с кольцом подшипника качения и, как следствие, не соответствует эксплуатационным условиям его работы.

Цель изобретения - повышение достоверности испытаний путем обеспечения в соединении условий, близких к эксплуатационным.

Поставленная цель достигается тем, что способ испытания неподвижного соединения вала с внутренним кольцом подшипника качения, заключается в том, что напрессовывают на вал с заданным натягом внутреннее кольцо подшипника качения, приводят вал во вращение с заданной скоростью, нагружают дорожку качения кольца подшипника через тело качения и регистрируют положение кольца относительно вала, кольцо на вал напрессовывают с перекосом, угол которого равен максимально допустимому по техническим условиям углу перекоса, а после регистрации положения кольца измеряют время, через которое происходит изменение положения кольца относительно вала по скорости вращения вала и продолжительности испытаний рассчитывают число циклов нэгружения и путь трения, по которым определяют прочность соединения вал - кольцо.

На фиг. 1 -изображено устройство для осуществления способа испытания неподвижного соединения вала с внутренним кольцом подшипника качения; на фиг. 2: а) - схема действия составляющих прикладываемой нагрузки в крайнем правом положении точки ее приложения, 9 0мак.с б) - схема действия прикладываемой нагрузки в момент, когда направление действия нагрузки и точка ее приложения лежат на одной прямой; в) - то же, составляющих прикладываемой нагрузки в крайнем левом положении точки ее приложения, в вмаксИзобретение осуществляют следующим образом.

На вал 1, ось посадочной поверхности под кольцо 2 которого наклонена на величину допустимого по техническим условиям угла перекоса 0по отношению к оси вращения, с заданным натягом напрессовывают внутреннее кольцо подшипника 2 качения,

зажимают его в шпиндель 5 привода, центрируют вращающимся центром 6 и задают валу 1 вращение (фиг.1). Нагрузку на испытываемое соединение прикладывают через

тело 4 качения с помощью нагрузочного устройства 3. Ввиду изменения траектории движения профиля дорожки качения вследствие наклона оси вращения кольца к оси вращения вала, кольцо взаимодействует с

0 телом качения различными точками профиля дорожки качения (фиг.2а,б.в,), что вызывает изменение величины и направления действия прикладываемой нагрузки, моделируя условия работы реального подшипни5 кового узла.

В процессе испытаний следят за изменением положения кольца 2 на валу 1. При достижении заданного изменения положения кольца 2, выраженного в дробных или

0 целых числах оборотов, выключают привод 5 вращения вала 1 и по продолжительности испытаний, числу циклов нагружения и пути трения определяют прочность соединения вал - кольцо.

5Пример. Производили изнашивание

неподвижных соединений типа вал - внутреннее кольцо шарикоподшипника типоразмера 313 в характерном режиме работы подшипникового узла коробки передач

0 трактора К-700А при нагрузке 11 кН. Материал вала 1 - термообработанная сталь 40ХС, внутреннего кольца подшипника 2 - сталь подшипниковая ШХ15.

После 5-часовой наработки в зоне кон5 такта вала с кольцом подшипника были зафиксированы продукты износа в результате фреттинг-коррозии. После 45-часовой наработки было зарегистрировано смещение кольца относительно посадочной поверхно0 сти вала.

В целях выявления влияния перекоса на долговечность сопряжения были изготовлены валы-образцы, оси вращения посадочных поверхностей под кольца подшипников

5 которых наклонены по отношению к оси вращения вала на некоторый угол 0(угоп перекоса), что позволило получить горизонтальную составляющую прикладываемой к дорожке качения нагрузки, имеющую место

0 в условиях эксплуатации.

При в 8 горизонтальная составляющая прикладываемой нагрузки

Fai Fb Sin ймакс 11000Ю.0023 25 Н. При в &2макс 40 горизонтальная со5

ставляющая прикладываемой нагрузки

Fa2 - Fb«sin &макс 11000-0.0116 128 Н

При условии, когда угол перекоса

0 $1макс продукты износа в результате

фреттинг-коррозии были зафиксированы через 4,1 ч работы, а после 37-часовой наработки зарегистрировано смещение кольца относительно посадочной поверхности вала.

При условии, когда угол перекоса 0 Фмакс- продукты износа в результате фреттинг-коррозии были зафиксированы через 2 ч работы, а после 21-часовой наработки зарегистрировано смещение кольца относительно посадочной поверхности вала.

Следовательно, перекос отрицательно влияет на долговечность неподвижного соединения вала с кольцом подшипника качения.

Формула изобретения

Способ испытания неподвижного сое- дмнения вала с внутренним кольцом подшипника качения, заключающийся в том.

0

что напрессовывают на вал с заданным натягом внутреннее кольцо подшипника качения, приводят вал во вращение с заданной скоростью, нагружают дорожку качения кольца подшипника через тело качения и регистрируют положение кольца относительно вала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем обеспечения в соединении условий, близких к эксплуатационным, кольцо на вал напрессовывают с перекосом, угол которого равен максимально допустимому по техническим условиям углу перекоса, а после регистрации положения кольца отно сительно вала по скорости вращения вала и продолжительности испытаний расчитывают число циклов нагружения и путь трения, по которым определяют прочность соединения вал-кольцо.

20

Изобретение относится к испытаниям неподвижных цилиндрических соединений с гарантированным натягом на прочность в условиях приложения эксплуатационных нагрузок и может быть использовано для сравнительной оценки эффективности применения новых материалов или технологических процессов обработки поверхностей контакта элементов соединения типа вал - внутреннее кольцо подшипника качения. Цель - повышение достоверности испытаний путем обеспечения в соединении условий, близких к эксплуатационным. Напрессовывают на вал с заданным натягом внутреннее кольцо подшипника качения, задают валу вращение, прикладывают к дорожке качения кольца нагрузку через тело качения и регистрируют положение кольца относительно вала. Нагрузку, прикладываемую к дорожке качения кольца, изменяют по величине и направлению (радиальная составляющая нагрузки изменяется по величине, осевая составляющая нагрузки - по величине и направлению), моделируя условия работы реального подшипникового узла с перекосом. 2 ил. сл с

3

Vuil