close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16673

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16673
(13) C1
(19)
B 23P 11/02
G 01L 1/22
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ
НАПРЕССОВАННОГО КОЛЬЦА ПОДШИПНИКА НА ШЕЙКЕ ОСИ
КОЛЕСНОЙ ПАРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20100312
(22) 2010.03.04
(43) 2011.10.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(72) Авторы: Чернин Игорь Леонидович;
Сенько Вениамин Иванович; Чернин Ростислав Игоревич; Руденок
Владимир Алексеевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный университет транспорта" (BY)
(56) RU 2329478 C1, 2008.
BY 9347 C1, 2007.
BY 7377 C1, 2005.
BY 7271 C1, 2005.
RU 2228830 C2, 2004.
BY 16673 C1 2012.12.30
(57)
1. Способ контроля прочности на сдвиг напрессованного кольца подшипника на шейке оси колесной пары, при котором напрессованное кольцо подшипника соединяют с тензометрическим чувствительным элементом, воздействуют на напрессованное кольцо
механической нагрузкой, замеряют величину аксиального сдвигающего усилия, по которой оценивают прочность посадки на сдвиг, отличающийся тем, что механическую
нагрузку осуществляют аксиальным сдвигающим усилием, создаваемым давлением
нагнетаемого масла в замкнутую изолированную полость рабочего гидроцилиндра, стаканообразный корпус которого соединен с напрессованным кольцом подшипника при помощи продольных тяг и зажимных элементов, его поршень неподвижно и соосно
BY 16673 C1 2012.12.30
скреплен с шейкой оси колесной пары, а тензометрический чувствительный элемент размещен соосно напрессованному кольцу подшипника в корпусе рабочего гидроцилиндра.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину создаваемого рабочим гидроцилиндром аксиального сдвигающего усилия, воздействующего на напрессованное кольцо
подшипника через тензометрический чувствительный элемент, проверяют по величине
давления нагнетаемого масла в замкнутую изолированную полость рабочего гидроцилиндра.
3. Устройство для контроля прочности на сдвиг напрессованного кольца подшипника
на шейке оси колесной пары, содержащее тензометрический чувствительный элемент для
определения величины аксиального сдвигающего усилия, воздействующего на напрессованное кольцо подшипника, и устройство для механического нагружения напрессованного кольца подшипника, отличающееся тем, что устройство для механического
нагружения контролируемого напрессованного кольца подшипника выполнено в виде рабочего гидроцилиндра, содержащего стаканообразный ступенчатый корпус, а тензометрический чувствительный элемент выполнен в виде месдозы, вмонтирован в
стаканообразный ступенчатый корпус рабочего гидроцилиндра и размещен во внутренней
полости меньшей его ступени, а внутри полости большей ступени размещены два свободно устанавливающихся расходящихся поршня, снабженных кольцевыми уплотнениями по
своим наружным поверхностям, при этом поршень, расположенный со стороны открытого
торца стаканообразного ступенчатого корпуса рабочего гидроцилиндра, выполнен с внутренней резьбовой частью для соосного закрепления последнего на торце шейки оси колесной пары, а второй поршень передает аксиальное усилие, создаваемое давлением
нагнетаемого в стаканообразный ступенчатый корпус рабочего гидроцилиндра масла, во
внутреннюю его полость между расходящимися поршнями, на торец месдозы через центрирующую шариковую опору, при этом второй торец месдозы установлен с опорой в
донную часть меньшей ступени стаканообразного ступенчатого корпуса рабочего гидроцилиндра, который при осуществлении контроля прочности на сдвиг неподвижно скреплен с напрессованным кольцом подшипника при помощи продольных тяг и зажимных
элементов.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что зажимные элементы выполнены в виде
разрезных колец, поочередно закрепляемых на наружных поверхностях напрессованных
колец подшипников, и болтовых соединений, установленных в одном жестко скрепленном блоке.
Изобретение относится к области машиностроения и транспорта, а именно к механосборочному производству, в частности к сборке с натягом деталей типа вал-втулка тепловым способом, и предназначено для оценки прочности сопряжения внутренних колец
двух рядом стоящих буксовых роликовых подшипников, напрессованных на шейку оси,
при ремонте вагонов с полной ревизией буксовых узлов колесных пар их ходовых частей.
Известное применение способа контроля прочности напрессовки колец подшипников
на шейки осей, заключающегося в определении разности величин диаметров посадочных
поверхностей охватывающей и охватываемой деталей перед сборкой, не обеспечивает
возможности получения вполне достоверных оценок фактической величины сопротивления посадки относительному сдвигу [1]. Кроме того, из-за дискретности контакта на отдельных участках сопряженных поверхностей фактические величины удельного давления
в зоне сопряжения могут отличаться. Известно применение оценки прочности напрессовки
колец подшипников на шейках осей при помощи механического нагружения соединений с
помощью простейшей технологической оснастки в виде простых кузнечных клещей [2].
Способ прямого контроля прочности сопряжения посадок по величине нормированного усилия относительного сдвига позволяет с большей достоверностью оценивать несу2
BY 16673 C1 2012.12.30
щую способность соединений с гарантированным натягом. При увеличении сдвигающего
усилия упругое деформирование микропрофилей поверхностей деталей в зоне их действительного контакта нарушается, происходит микроперемещение, которое в производственных условиях не учитывается, за счет частичного среза микронеровностей
контактирующих поверхностей охватывающей и охватываемой деталей соединения.
Известна оценка качества металлоконструкций [3] с помощью тензодатчика измерения сил и напряжений в деталях и узлах машин и механизмов. Тензодатчик состоит из
чувствительных элементов с тензорезисторами, включенными в электрический мост тензорезисторного усилителя, и содержит упругий элемент, выполненный в виде цилиндра,
на наружной поверхности которого вдоль и поперек оси симметрии наклеены тензорезисторы "Т", соединенные в мостовую измерительную схему. Наиболее близким к предлагаемому способу оценки прочности напрессовки колец буксовых подшипников на шейке
оси колесной пары является техническое решение [4].
Указанные способы контроля не позволяют осуществить в ремонтной практике оценку прочности напрессовки колец подшипников на шейках осей колесных пар грузовых и
пассажирских вагонов. Это обусловливает возникновение в роликовых буксовых узлах
колесных пар вагонов таких неисправностей, как проворот кольца подшипника на шейке
оси при малой величине фактического натяга в соединении по сравнению с нормативным
значением, трещинообразование и отколы частиц металла из-за больших напряжений во
внутреннем кольце подшипника при завышенных натягах посадок, разрыв внутреннего
кольца роликового подшипника при напряжениях в нем, превышающих предел прочности
материала при больших значениях фактического натяга в сопряжении.
При отсутствии эффективного контроля сборки рассматриваемых соединений неизбежны отцепки вагонов в ремонт из-за нагрева буксовых узлов, разрушение роликовых
буксовых подшипников и изломы шеек колесных пар в эксплуатации.
Задачей изобретения является повышение надежности и технического ресурса колесных пар вагонов и их буксовых узлов за счет обеспечения эффективного контроля прочности на сдвиг на шейке оси напрессованных внутренних колец роликовых буксовых
подшипников.
Технический результат достигается при реализации способа контроля прочности на
сдвиг колец подшипников на шейке оси, при котором одно из контактирующих с шейкой
оси колец соединяют с тензометрическим чувствительным элементом, а затем воздействуют на указанное кольцо механической нагрузкой, передаваемой на упомянутый чувствительный элемент. Контролируют прочность посадки на сдвиг по величине
минимально допускаемых техническими условиями напряжений в чувствительном элементе устройства. Чувствительный элемент с наклеенными на нем тензорезисторами размещают соосно между контролируемым кольцом подшипника и корпусом рабочего
гидроцилиндра концентрично относительно него. При измерениях поршень указанного
гидроцилиндра неподвижно скрепляют соосно с шейкой оси, а корпус соединяют с контролируемым кольцом продольными жесткими связями. Механическое нагружение контролируемого соединения с натягом осуществляют продольным сдвигающим усилием,
создаваемым давлением нагнетаемого в замкнутую изолированную полость рабочего гидроцилиндра масла (осуществляется аксиальное сжатие чувствительного элемента между
кольцом подшипника и корпусом рабочего гидроцилиндра). Величину создаваемого рабочим гидроцилиндром продольного сдвигающего усилия, воздействующего на контролируемое кольцо подшипника через тензометрический чувствительный элемент,
дополнительно проверяют по величине давления нагнетаемого масла в замкнутую изолированную полость высокого давления рабочего гидроцилиндра. Контролируют положение
нагружаемого кольца подшипника на шейке оси при помощи индикатора часового типа
(цена деления не более 0,002 мм), который неподвижно закрепляют на поршне рабочего
гидроцилиндра, жестко скрепленного с шейкой оси, с упором измерительного стержня в
3
BY 16673 C1 2012.12.30
торец контролируемого кольца подшипника (смещение кольца подшипника относительно
шейки оси не допускается).
Таким образом, при реализации описанного выше технического решения определяют
уровень напряжений на наружной поверхности чувствительного элемента путем тензометрирования, а прочность посадки кольца подшипника на сдвиг устанавливают путем
пересчета измеренных напряжений по известным из теории упругости зависимостям (с
помощью номограмм или обработки полученных данных на ЭВМ по разработанной программе с выводом результата на контрольный переносной прибор). Дополнительно контролируют допустимый уровень максимального давления масла в рабочей полости
используемого гидроцилиндра устройства с помощью манометра.
Устройство для контроля прочности на сдвиг напрессованных колец подшипников на
шейке оси колесной пары содержит чувствительный тензометрический элемент для определения аксиального сдвигающего усилия и элементы для механического нагружения
охватывающей детали соединения. Чувствительный элемент выполнен в виде месдозы и
вмонтирован в стаканообразный ступенчатый корпус рабочего гидроцилиндра, размещен
во внутренней полости меньшей его ступени. В полости большей ступени размещены два
расходящихся поршня, снабженные кольцевыми уплотнениями по своим наружным поверхностям. Поршень, расположенный со стороны открытого торца корпуса гидроцилиндра, выполнен с внутренней резьбовой частью для соосного закрепления его на торце
шейки оси. Второй (внутренний) поршень передает аксиальное усилие от давления масла,
нагнетаемого в гидроцилиндр между упомянутыми расходящимися поршнями, на торец
месдозы через центрирующую шариковую опору. Оппозитно расположенный второй торец месдозы упирается в донную часть меньшей ступени стаканообразного корпуса рабочего гидроцилиндра. Указанный корпус при осуществлении контроля жестко скрепляют с
кольцом наружного или внутреннего буксового подшипника продольными тягами с зажимными элементами. Последние изготовлены в виде разрезных колец, закрепляемых поочередно на наружных поверхностях колец переднего и заднего подшипников с помощью
болтовых соединений, при этом выполнены зажимные элементы в одном блоке.
На фигуре изображено устройство для контроля прочности на сдвиг напрессованного
кольца подшипника на шейке оси колесной пары, продольный его разрез.
Устройство содержит выполненный в виде месдозы 1 чувствительный элемент с тензорезисторами "Т", вмонтированный в стаканообразный ступенчатый корпус 2 рабочего
гидроцилиндра и размещенный во внутренней полости меньшей его ступени 3, а внутри
полости большей ступени 4 размещены два свободно установленных расходящихся
поршня, снабженных кольцевыми уплотнениями 5 по своим наружным поверхностям, при
этом поршень 6 выполнен с внутренней резьбовой частью для соосного своего закрепления на торце шейки оси 7 колесной пары, а второй внутренний поршень 8 передает аксиальное усилие, создаваемое давлением нагнетаемого через боковой штуцер 9 масла во
внутреннюю полость 4 рабочего гидроцилиндра между упомянутыми расходящимися
поршнями, на торец месдозы 1 через центрирующую шариковую опору 10, при этом второй торец месдозы упирается в донную часть меньшей ступени 3 стаканообразного корпуса 2 рабочего гидроцилиндра, который при осуществлении контроля жестко скрепляют с
кольцом наружного 11 или внутреннего 12 буксового подшипника при помощи продольных тяг 13, центрирующей плиты 14 и зажимных элементов 15 и 16. Зажимные элементы
изготовлены в виде полуколец, закрепляемых на наружных поверхностях контролируемых колец подшипников поочередно при помощи болтовых соединений 17, при этом выполнены упомянутые зажимные элементы в одном жестко скрепленном блоке 18.
Контроль прочности напрессовки на продольный сдвиг осуществляется следующим
образом. Устанавливают на наружную поверхность контролируемых колец подшипников
11 и 12 блок 18 зажимных элементов. Скрепляют на резьбе (М 110 × 4) поршень 6 и шейку
оси 7 колесной пары, устанавливают кольцо 19 и жестко соединяют плиту 14 продольны4
BY 16673 C1 2012.12.30
ми тягами 13 с блоком 18. Затем при помощи болтовых соединений 17 закрепляют зажимной элемент 16 на конусной поверхности кольца 11 переднего подшипника. Подают масло
под давлением Рм в полость 4 и фиксируют величину создаваемого аксиального распрессовочного (сдвигающего) усилия по показаниям, снимаемым с месдозы 1, и контролируют
эти показания по величине давления Рм по манометру (на фигуре условно не показан).
При проведении испытания соединения на сдвиг наблюдают за показаниями жестко закрепленного на поршне рабочего гидроцилиндра индикатора часового типа (условно не
показан на фигуре) с упором измерительного стержня последнего в торец контролируемого подшипника. При минимальных допустимых нормативной документацией значениях
измеряемых величин относительный сдвиг кольца на шейке оси не должен происходить.
Допустимые минимальные значения усилия на сдвиг кольца подшипника определяются
требованиями действующих НТПА (нормативно-технических и правовых актов) для
сборки данных тепловых напрессовок роликовых колесных пар вагонов. Аналогично проверяют прочность напрессовки кольца 12 при его закреплении при помощи зажимного
элемента 15. Контрольное усилие аксиального сдвига не должно превышать минимально
допустимой прочности сопряжения, установленной НТПА для двух колец подшипников
при минимальном значении допускаемого натяга в сопряжении. Данное устройство контроля позволяет оценивать прочность напрессовки на сдвиг и одного напрессованного на
шейку оси кольца 12 заднего подшипника.
Источники информации:
1. Гречищев Е.С., Ильяшенко А.А. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование,
изготовление. - М.: Машиностроение, 1981.
2. Инструктивные указания по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми
подшипниками. 3-ЦВРК. - М., 2001. - С. 77 (пп. 5.3.4.2).
3. А.с. СССР 1656361, МПК 7 G 01L 1/22, 1991.
4. Патент RU 2329478 C1, МПК G 01L 1/72, 2008 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
207 Кб
Теги
by16673, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа