close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336494

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 494
(13)
C1
(51) МПК
G01B 5/24 (2006.01)
G01M 13/04 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007115622/28, 26.04.2007
(72) Автор(ы):
Петров Владимир Владимирович (RU),
Чирков Виктор Юрьевич (RU),
Лапин Сергей Александрович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
26.04.2007
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
2 3 3 6 4 9 4
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к неразрушаемому
контролю и может быть использовано дл определени точек контакта шарика с ободом
шарикоподшипника и вычислени угла контакта
шарикоподшипника. Измерени могут проводитьс на уже собранном шарикоподшипнике. Сущность:
способ включает определение точки касани шарика с контактной поверхностью обода и
нахождение угла контакта шарикоподшипников по
смещению точки касани от расчетного положени .
При этом контактную поверхность обода в области
расчетной точки его контакта с шариком облучают
ультразвуковым пучком, а точку касани определ ют
по
минимальному
значению
амплитуды отраженного акустического сигнала.
Технический
результат:
возможность
непосредственного определени точек контакта
шарика с ободом шарикоподшипника и расчет угла
в нем, и определение размера и формы области
контакта шарика с ободом. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА КОНТАКТА ШАРИКОПОДШИПНИКОВ
2 3 3 6 4 9 4
Адрес дл переписки:
410000, г.Саратов, г/почтамт, а/ 62, О.И.
Купри новой
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 800603 А1, 30.01.1981. SU 1548682
А1, 07.03.1990. RU 2232310 С2, 10.07.2004. SU
893014 А, 15.08.1987. RU 2112950, 10.06.1998.
US 5495764 А, 15.03.1996.
(73) Патентообладатель(и):
Общество с ограниченной ответственностью
"Корпораци "СпектрАкустика" (RU)
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 336 494
(13)
C1
(51) Int. Cl.
G01B 5/24 (2006.01)
G01M 13/04 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007115622/28, 26.04.2007
(72) Inventor(s):
Petrov Vladimir Vladimirovich (RU),
Chirkov Viktor Jur'evich (RU),
Lapin Sergej Aleksandrovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 26.04.2007
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
C 1
2 3 3 6 4 9 4
R U
Страница: 2
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE:
invention
is
related
to
nondestructive check and may be used for
determination of points of ball contact with ball
bearing rim and calculation of ball bearing
contact angle. Measurements may be performed on
assembled
ball
bearing.
Method
includes
determination of point of ball bearing contact
with rim contact surface and estimation of ball
bearings contact angle by displacement of contact
point from design position. At that contact
surface of rim in the field of design point of
its contact with ball is radiated with ultrasonic
beam, and contact point is determined by minimum
value of reflected acoustic signal amplitude.
EFFECT: provision of possibility of direct
determination of contact points of ball with ball
bearing rim and calculation of angle in it, and
determination of size and shape of area of
contact of ball with rim.
4 cl, 3 dwg
2 3 3 6 4 9 4
(54) METHOD OF BALL BEARINGS CONTACT ANGLE
R U
(73) Proprietor(s):
Obshchestvo s ogranichennoj otvetstvennost'ju
"Korporatsija "SpektrAkustika" (RU)
Mail address:
410000, g.Saratov, g/pochtamt, a/ja 62, O.I.
Kuprijanovoj
RU 2 336 494 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к неразрушающему контролю и может быть использовано дл определени точек контакта шарика с ободом шарикоподшипника и вычислени угла
контакта шарикоподшипника, который вл етс важным параметром, вли ющим на
качество и долговечность шарикоподшипника. Измерени могут производитьс на уже
собранном шарикоподшипнике.
Угол контакта шарикоподшипника вл етс одним из наиболее важных параметров
шарикоподшипника, задаваемым при его конструировании. Отклонение угла контакта
шарикоподшипника от расчетного значени приводит к уменьшению предельно допустимых
нагрузок на шарикоподшипник, снижению его надежности и долговечности. Кроме этого,
при сборке узлов из нескольких шарикоподшипников крайне важно, чтобы все они имели
одинаковый угол контакта. В этом случае предельна допустима нагрузка на узел
практически равна сумме предельно допустимых нагрузок отдельных подшипников.
Определение области контакта шарика с ободом шарикоподшипника и ее соответствие
расчетному (конструкторскому) положению крайне важно дл проверки качества
изготовлени дорожек качени . Данный параметр существенно вли ет на долговечность
шарикоподшипника.
Большинство известных способов определени угла контакта шарикоподшипников
базируютс на измерении косвенных параметров и вл ютс не надежными, т.к. имеют
большую погрешность.
Например, известен способ определени угла контакта в шариковых подшипниках.
заключающийс в том, что закрепл ют одно из колец подшипника, а другое
последовательно нагружают знакопеременным осевым усилием, регистрируют смещение
незакрепленного кольца и по его осевому смещению определ ют угол контакта. При этом.
дл определени угла контакта в радиально-упорных подшипниках с неполным профилем
колец, первое осевое нагружение выполн ют в сторону широкого торца закрепленного
кольца, после чего фиксируют положение тел качени (Авторское свидетельство СССР
№322597, МКИ G01b 5/24).
Однако данный способ характеризуетс использованием дл определени угла контакта
косвенных данных, что снижает достоверность и точность измерений.
Известен также способ измерени угла контакта шарикоподшипников, отличающийс от
описанного тем, что с целью повышени точности и производительности помимо осевого
регистрируют радиальное смещение при радиальной знакопеременной нагрузке (Авторское
свидетельство СССР №1320687, МКИ G01M 13/04).
Недостатком описанного метода также вл етс то, что определение угла контакта в
нем вл етс не пр мым и основано на косвенных данных.
Кроме этого, известен способ измерени угла контакта шарикоподшипников.
отличающийс от предыдущего тем, что с целью измерени угла контакта разборных
шарикоподшипников, в момент измерени радиального смещени определ ют нулевое
положение подвижного кольца. Осевую нагрузку создают в направлении увеличени угла
контакта шарикоподшипника, измерение осевого смещени производ т от нулевого
положени колец (Авторское свидетельство СССР №1548682, МКИ G01M 13/04).
Недостаток этого метода также заключаетс в том, что он вл етс косвенным.
Также известен метод, позвол ющий определ ть по смещению при осевом и
радиальном нагружении не только угол контакта, но и осевой и радиальный зазор (Патент
РФ №2232310, МПК 7F16C 19/38).
Недостатком этого метода, как и предыдущих, вл етс то, что он основан на
косвенных данных.
Данные технологии предназначены дл определени качества подшипника по углу
контакта шарикоподшипника. Однако данные способы не позвол ют определ ть точное
местоположение области контакта шарика с ободом шарикоподшипника и ее форму.
Определение данных параметров позвол ет с большей достоверностью делать вывод о
качестве шарикоподшипника, включа характеристику его износостойкости и
долговечности.
Страница: 3
DE
RU 2 336 494 C1
5
10
15
20
Задачей изобретени вл етс создание способа определени угла контакта
шарикоподшипников, позвол ющего с большей достоверностью определ ть надежность
шарикоподшипника.
Технический результат заключаетс в возможности непосредственного определени точек контакта шариков с ободом шарикоподшипника и расчета угла контакта в нем. Кроме
этого, предложенный метод позвол ет определ ть размер и форму области контакта
шариков с ободом.
Поставленна задача решаетс тем, что в способе определени угла контакта
шарикоподшипников, включающем определение точки касани шарика с контактной
поверхностью обода, и нахождение угла контакта шарикоподшипников по смещению точки
касани от расчетного положени , согласно решению, контактную поверхность обода в
области расчетной точки его контакта с шариком облучают ультразвуковым пучком, а
точку касани определ ют по минимальному значению амплитуды отраженного
акустического сигнала. Кроме того, определ ют точки касани шарика с внешним и
внутренним ободом подшипника, а угол контакта определ ют по рассто нию между
проекци ми этих точек на плоскость изображени . Внутреннюю поверхность обода
располагают в фокальной плоскости сфокусированного ультразвукового пучка, а
определение точки касани осуществл ют путем ее поточечного сканировани . Угол
контакта шарикоподшипников определ ют по одной из следующих формул:
?=arcsin(C / D),
25
30
35
40
45
50
где ? - угол контакта шарикоподшипника; С - рассто ние между проекци ми точек
контакта шарика со внутренним и внешним ободами на плоскость изображени ; ?0 расчетный угол контакта шарикоподшипника; ? - смещение проекции точки контакта
шарика с ободом на плоскость изображени ; R - радиус шарика; А - рассто ние от
проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость изображени до кра обода; А0 расчетное рассто ние от проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость
изображени до кра обода.
Предложенный способ осуществл етс следующим образом.
В обод шарикоподшипника с внешней стороны ввод т ультразвуковой пучок и
регистрируют амплитуду сигнала, отраженного от различных точек его внутренней
поверхности. В области контакта обода с шариком наблюдаетс резкое уменьшение
амплитуды отраженного акустического сигнала. Дл получени акустического изображени внутренней поверхности обода может быть использован как сфокусированный пучок
ультразвука с механическим или дифракционным сканированием, так и
несфокусированный пучок с более сложной системой приемников. При достаточно высоком
разрешении, при котором на область контакта приходитс более 10 точек растрового
изображени , возможно определение не только местоположени точки контакта шарика с
ободом, но и формы области контакта.
В первом случае в обод шарикоподшипника с внешней стороны через эмерсионную
жидкость ввод т сфокусированный пучок коротких ультразвуковых импульсов,
сформированный таким образом, чтобы внутренн поверхность обода шарикоподшипника
находилась в области каустики. Акустический объектив при этом попеременно работает в
генерирующем и принимающем режимах. Механически перемеща подшипник, дл некоторого набора точек регистрируют сигналы, отраженные от внутренней стороны обода
и стро т растровое изображение. Область контакта шарика с шарикоподшипником
характеризуетс резким снижением амплитуды отраженного сигнала.
Данный метод определени точки контакта основан на следующем эффекте.
Акустический сигнал отражаетс от неоднородностей и границ раздела, в частности, от
Страница: 4
RU 2 336 494 C1
5
10
15
20
внутренней поверхности обода шарикоподшипника. В области контакта шарик плотно
прижат к ободу, и ультразвук проходит в него, почти не отража сь. Пример получаемого
растрового изображени приведен на фиг.1. Ярка светла область в центре изображени соответствует поверхности дорожки шарикоподшипника, а темное п тно на ее фоне области касани обода и шарикоподшипника. Как видно из чертежа, предложенный метод
позвол ет эффективно определ ть не только местоположение области контакта, но и ее
форму. Дл расчета угла контакта за местоположение точки контакта может быть прин т
центр области контакта.
Угол контакта шарика в шарикоподшипнике может быть определен, например, по одной
из следующих методик.
1. Определ ют точки контакта шарика, как с внешним, так и с внутренним ободом
шарикоподшипника. Измер ют проекцию диаметра шарика, соедин ющего точки контакта
на плоскость изображени (С). Угол контакта определ ют по формуле:
где D - диаметр шарика.
2. Измер ют проекцию рассто ни от кра обода до точки контакта на плоскость
изображени (А, на фиг.2). Измеренное рассто ние сравнивают с расчетным значением
(А0), и рассчитывают ее смещение (?). Зна радиус шарика (R) и расчетный угол
контакта, вычисл ют проекцию радиуса проведенного в расчетную точку контакта на
плоскость изображени (В0):
Зна смещение точки контакта от расчетного положени , наход т проекцию радиуса,
проведенного в реальную расчетную точку контакта на плоскость изображени (В), и
рассчитывают реальный угол контакта (?):
25
В случае малого смещени положени точки контакта от расчетного можно
воспользоватьс приближенной формулой
30
35
40
45
50
Примеры конкретных выполнений.
За вл емым способом был исследован двухр дный шарикоподшипник диаметром 60 мм
с диаметром шарика 8 мм. Два жестко св занных между собой акустических объектива
были подведены к внешнему и внутреннему ободам шарикоподшипника (см. фиг.3). Между
объективами и поверхност ми ободов была помещена иммерсионна жидкость, объективы
были расположены так, чтобы внутренн поверхность ободов находилась в области
каустики акустического пол соответствующего излучател .
После приготовлений была просканирована область размером 5х5 мм, выбранна так,
чтобы получить изображени точек контакта шарика с обоими ободами подшипника. Путем
сопоставлени изображений, полученных с помощью нижнего и верхнего объективов,
найдено рассто ние между проекци ми точек контакта на плоскость изображени , которое
составило 1,6 мм. Угол контакта был рассчитан по первой методике, который составил
величину, равную 11,54°.
В другом варианте использовани за вл емого способа к внешнему ободу двухр дного
шарикоподшипника, закрепленного на микрометрическом столике акустического
микроскопа, был подведен акустический объектив. Расчетное рассто ние от кра обода до
проекции точки контакта данного шарикоподшипника составило 10 мм, диаметр шарика - 8
мм, а расчетный угол контакта - 0,1? (18°). Между объективом и поверхностью обода была
помещена иммерсионна жидкость, объектив был расположен так, чтобы внутренн поверхность обода находилась в области каустики акустического пол .
После приготовлений была просканирована область размером 5Ч5 мм, выбранна так,
чтобы получить изображени точки контакта шарика ободом подшипника. Размер области
контакта на фиг.1 составил величину, равную примерно 20Ч200 мкм. Измерением
Страница: 5
RU 2 336 494 C1
5
10
15
20
25
рассто ни от кра обода до центра ее проекции была найдена величина, равна 10,45
мм. По формуле (3) были произведены вычислени истинного угла
контакта ?=0,1?-0,45/(4??)=0,0642?, соответствующего примерно 11,55°. Данна величина
отличаетс от расчетного значени более чем на 7 градусов.
Таким образом, было установлено, что угол контакта исследованною шарикоподшипника
существенно отклон етс от расчетного значени , что свидетельствует о недостаточно
высоком качестве его изготовлени , а следовательно, низкой надежности и
недолговечности.
Формула изобретени 1. Способ определени угла контакта шарикоподшипников, включающий определение
точки касани шарика с контактной поверхностью обода, и нахождение угла контакта
шарикоподшипников по смещению точки касани от расчетного положени , при этом
контактную поверхность обода в области расчетной точки его контакта с шариком
облучают ультразвуковым пучком, а точку касани определ ют по минимальному значению
амплитуды отраженного акустического сигнала.
2. Способ по п.1, отличающийс тем, что определ ют точки касани шарика с внешним и
внутренним ободом подшипника, а угол контакта определ ют по рассто нию между
проекци ми этих точек на плоскость изображени .
3. Способ по п.1, отличающийс тем, что внутреннюю поверхность обода располагают в
фокальной плоскости сфокусированного ультразвукового пучка, а определение точки
касани осуществл ют путем ее поточечного сканировани .
4. Способ по п.1, отличающийс тем, что угол контакта шарикоподшипников определ ют
по одной из следующих формул:
?=arcsin(C/D),
или
или
30
35
где ? - угол контакта шарикоподшипника; С - рассто ние между проекци ми точек
контакта шарика с внутренним и внешним ободами на плоскость изображени ; ?0 расчетный угол контакта шарикоподшипника; ? - смещение проекции точки контакта
шарика с ободом на плоскость изображени ; R - радиус шарика; А - рассто ние от
проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость изображени до кра обода; А0 расчетное рассто ние от проекции точки контакта шарика с ободом на плоскость
изображени до кра обода.
40
45
50
Страница: 6
CL
RU 2 336 494 C1
Страница: 7
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
638 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа