Устройство для определения момента трения в подшипниковом узле Советский патент 1993 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения моментов и коэффициентов трения в подшипниковых узлах, и может быть использовано в научно-исследовательских организациях и заводских лабораториях при испытаниях радиальных и радиально-упорных подшипников качения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности проведения комбинированных испытаний подшипникового узла в условиях регулируемого защемления его тел качения.

. На фиг. 1 показана схема устройства для определения момента трения в подшипниковом узле; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - подшипниковый узел с упором и комплектом сферических шайб, продольный разрез.

Устройство содержит основание 1, смонтированный на нем на подшипниковых опорах 2 и 3 приводной вал 4, получающий вращение от электродвигателя 5. узел радиального нагружения 6 и испытуемого подшипникового узла 7, смонтированного на упомянутом валу. На корпусе подшипникового узла закреплен контактирующий с узлом радиального нагружения сегмент 8 с рабочей поверхностью, эквидистантной поверхности приводного вала. С корпусом подшипникового узла связан также измеритель момента трения, выполненный в виде закрепленного на упомянутом корпусе рычага 9 с наклеенными на его поверхности тензодатчиками 10, выполняющими функцию силоизмерительных элементов. Враща- тельно-качательноедвижение подшипникового узла осуществляется от силового цилиндра 11, шток которого шарнир- но связан с рычагом 9. Устройство содержит

СО

ю

Х| (л

также узел осевого нагружения, выполненный в виде силового цилиндра 12. В варианте, показанном на фигЛ, силовой цилиндр в сочетании с упором 13, установленном на основании 1 с возможностью установочного перемещения вдоль оси приводного вала 4, выполняет также функцию приспособления для изменения положения испытуемого подшипникового узла относительно узла радиального нагружения 6. Относительное перемещение подшипникового узла и узла осевого нагружения может осуществляться также путем перемещения последнего относительно других узлов устройства в осевом направлении. Между упором 13 и корпусом подшипникового узла 7 размещены комплект сферических шайб 14 и упорный подшипник 15, причем сферические шайбы имеют вогнутые и выпуклые контактирующие одна с другой поверхности, центры которых расположены на оси вращения приводного вала, и центральные отверстия, диаметры, которых превышают диаметр приводного вала. Детали 14 и 15 могут быть выполнены в виде так называемых сферических упорных нестандартных подшипников с подкладными кольцами, Узел радиального нагружения 7 может быть выполнен в виде одноплечего рычага 16 с роликом 17, приводимого от силового цилиндра 18 (фиг.2). Ролик 17 может приводиться непосредственно от силового цилиндра, однако это приводит к увеличению усилия и габаритов последнего.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На приводной вал 4 устанавливают испытуемый подшипниковый узел 7. На корпусе последнего закрепляют сегмент 8 таким образом, чтобы рабочая цилиндрическая поверхность сегмента была эквидистантна поверхности вала 4. К упомянутой поверхности через ролик 17 прикладывают радиальную нагрузку Р от силового цилиндра 18.

Для создания перекоса испытуемого подшипникового узла радиальную нагрузку необходимо сместить относительно вертикальной плоскости симметрии подшипникового узла. Это осуществляется путем ослабления болтов крепления упора 13 к основанию 1, перемещения приводного вала 4 вместе с узлом 7 и другими насаженными на вал узлами относительно узла 6 от силового цилиндра 16 и затяжки болтов упора 13. Помимо радиальной нагрузки Р к испытуемому подшипниковому узлу 7 прикладывают также осевую нагрузку Т от силового цилиндра 12. Приложение к узлу 7 усилий Р и Т в сочетании с перекосом создаёт защемление тел качения между кольцами

подшипников, имитирующее реальные случаи нагружения подшипниковых узлов. С помощью электродвигателя 5 задают валу 4 вращение. Корпусу подшипникового узла 7

с помощью силового цилиндра 11 через рычаг 9 сообщаютусилие, постепенно увеличивая его до значения, обеспечивающего трогание подшипникового узла. При достижении последним равномерного движения

регистрируют показание силоизмеритель- ного элемента 10, по которому определяют крутящий момент ML Возвращают узел 7 в исходное положение и затем сообщают последнему движению в противоположном

направлении. При достижении корпусом подшипникового узла 7 равномерного движения снова регистрируют показание сило- измерительного элемента 10, по которому определяют крутящий момент М2.

Искомый момент трения определяется путем решения системы двух уравнений моментов, действующих на корпус подшипникового узла при его равномерном движении по часовой и против часовой стрелки

-МТр-Мтор+ Mi 0;

-Мтр + Мтор + М2 0.

Из решения получим ., Mi - Ма Мтр --g-

где Мтор - тормозной момент, создаваемый

узлами радиального и осевого нагружений.

Применение заявляемого устройства

позволит в несколько раз повысить точность

определения моментов трения в подшипниковых узлах, работающих с перекосом в условиях защемления тел качения, по сравнению с подшипниковыми узлами, работающими без перекоса и защемления тел качения. Тем самым возрастет достоверность экспериментальных данных о коэффициентах трения радиальных и радиально-упорных подшипников, нагружаемых несимметричной радиальной и осевой нагрузками. Значение коэффициентов трения позволит более точно рассчитывать потери на трение в подшипниковых узлах, подвергаемых упомянутому комбинированному нагружению, а знание потерь на трение позволит правильно выбрать или

рассчитать конструкцию как самих подшипниковых узлов, так и их систем смазки и охлаждения.

Формула изобретения Устройство для определения момента трения в подшипниковом узле, содержащее основание, установленный на основании посредством подшипниковых опор приводной вал для установки подшипникового узла, узел радиального нагружения

подшипникового узла, связанный с корпусом последнего измеритель момента трения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности проведения комбинированных испытаний подшипникового узла в условиях регулируемого защемления его тел качения, оно снабжено приспособлением для изменения относительного положения подшипникового узла и узла радиального нагружения, уз

лом осевого нагружения подшипникового узла, упором, упорным подшипником и комплектом сферических шайб, размещенными между корпусом подшипникового узла и упором, причем сферические шайбы выполнены с вогнутыми и выпуклыми контактирующими одна с другой поверхностями, центры которых расположены на оси вращения приводного вала, и центральными отверстиями, диаметра которых превышают диаметр приводного вала.

Сущность изобретения: устройство содержит установленные на основании смонтированный в подшипниковых опорах приводной вал для установки подшипникового узла, узел радиального нагружения. измеритель момента трения, приспособление изме- нения относительного положения подшипникового узла и узла радиального нагружения, узел осевого нагружения. Между корпусом подшипникового узла и упором размещены упорный подшипник и комплект сферических шайб. Сферические шайбы выполнены с вогнутыми и выпуклыми контактирующими одна с другой поверхностями, центры которых расположены на оси вращения приводного вала, и с центральными отверстиями, диаметры которых превышают диаметр приводного вала. 3 ил.

Фиг. I