УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДБОРА РЕГУЛИРОВОЧНОГО КОЛЬЦА К ПОДШИПНИКОВОМУ УЗЛУ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована, в частности, при монтаже промежуточного вала в коробку передач автомобиля, путем подбора соответствующего регулировочного кольца, обеспечивающего необходимый натяг в подшипниках промежуточного вала.
Известно устройство для замера расстояния между коническими подшипниками в узле ведущей шестерни (см. патент Р.Ф. №2011051). Устройство содержит смонтированные на станине упорную оправку (плиту), нажимной узел с приводом от силового цилиндра и электромеханический привод, предназначенный для кинематической связи с подшипниковым узлом. Упорная оправка снабжена расположенным по ее оси стержнем с измерительной губкой для нижнего подшипника, относительно которой сильной пружиной подпружинен корпус измерительной губки для верхнего подшипника. Ведущая шестерня вместе с коническими подшипниками и указанными губками устанавливается на упорную оправку, причем пружина все время поджимает измерительные губки к внутренним кольцам подшипников. Нажимной узел включает в себя нажимной корпус, внутри которого смонтирована подпружиненная измерительная втулка, внутри которой, в свою очередь, расположен подпружиненный измерительный шток, взаимодействующий своим
верхним концом с измерительной ножкой индикатора. В процессе нагружения нажимной корпус упирается во внутреннее кольцо верхнего подшипника, при этом нижний конец штока контактирует со стержнем упорной оправки, несущим нижнюю губку, а корпус верхней губки контактирует с измерительной втулкой, причем по разнице торцов штока и втулки индикатор показывает нужный номер прокладки. Одновременно осуществляют вращение ведущей шестерни посредством электродвигателя и ременной передачи, на большем шкиве которой закреплен поводок, взаимодействующий с фланцем ведущей шестерни. В результате этого ролики подшипников перераспределяются наилучшим образом, что способствует более точному и качественному замеру.
Недостатком известного устройства является его ограниченные технологические возможности, поскольку с его помощью невозможно подбирать регулировочные кольца к подшипниковым узлам, которые в процессе измерения, как и во время работы, должны находится в закрытых корпусах, поскольку в данном случае параметры последних также влияют на всю размерную цепочку, включающую толщину подбираемого регулировочного кольца. Кроме того, в известном устройстве не производят замера момента трения в подшипниках, который должен удовлетворять определенным стандартным значениям и косвенным образом подтверждать точность размера подбираемого регулировочного кольца. Следует также сказать, что в известном устройстве отсутствует возможность контроля правильности выбора подобранного регулировочного кольца, которое сборщик после всех измерений берет со специального стеллажа и устанавливает в собираемый узел. Ошибка в выборе в дальнейшем может отразиться на ухудшении эксплуатационных характеристик подшипникового узла или привести к его поломке.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно: расширение технологических возможностей устройства, путем обеспечения возможности подбора регулировочных колец к подшипниковым узлам, находящимся в процессе измерения в закрытых корпусах, с одновременным замером момента трения в подшипниках, а также возможности контроля правильности выбора подобранного регулировочного кольца.
Указанная задача по первому варианту исполнения решается тем, что в известном устройстве для подбора регулировочного кольца к подшипниковому узлу, содержащем смонтированные на станине упорную плиту, нажимной узел с приводом от силового цилиндра и электромеханический привод, предназначенный для кинематической связи с подшипниковым узлом, причем нажимной узел включает в себя нажимной корпус, относительно которого подпружинен расположенный внутри его измерительный шток, один конец которого связан с измерительный устройством, а другой конец и упорная плита через промежуточные элементы контактируют с измеряемым объектом, в качестве промежуточных элементов используются непосредственно передний и задний разъемные картеры коробки передач, причем в конструкцию устройства введено технологическое кольцо, размещаемое в подшипниковой расточке переднего картера коробки передач, толщина которого превышает максимальную толщину регулировочного кольца. Измерительный шток последовательно фиксирует несколько взаимоположений картеров, первое из которых характеризуется тем, что картеры, без монтажа промежуточного вала, прижимают друг к другу без образования зазора между сопрягаемыми фланцами, а во втором положении - предварительно установив промежуточный вал, прижимают картеры с образованием зазора, по величине которого определяют толщину
подбираемого регулировочного кольца, причем во втором положении осуществляют кинематическую связь промежуточного вала с электромеханическим приводом.
Указанная задача по второму варианту исполнения решается тем, что в известном устройстве, содержащем смонтированные на станине упорную плиту, нажимной узел с приводом от силового цилиндра и электромеханический привод, предназначенный для кинематической связи с подшипниковым узлом, при этом нажимной узел включает в себя нажимной корпус, относительно которого подпружинен расположенный внутри его измерительный шток, один конец которого связан с измерительный устройством, а другой конец и упорная плита через промежуточные элементы контактируют с измеряемым объектом, в качестве промежуточных элементов используются непосредственно передний и задний разъемные картеры коробки передач, при этом в конструкцию устройства введены технологическое гнездо для нижнего подшипника промежуточного вала, размещаемое в подшипниковой расточке переднего картера, и технологическая проставка, устанавливаемая между сопрягаемыми фланцами картеров, причем внутренний диаметр технологического гнезда превышает посадочный диаметр наружного кольца нижнего подшипника, а расстояние между опорными поверхностями подшипниковой расточки и указанного подшипника больше высоты проставки на величину, превышающую максимальную толщину регулировочного кольца. Измерительный шток последовательно фиксирует несколько взаимоположений картеров, первое из которых характеризуется тем, что картеры через проставку, без монтажа промежуточного вала, прижимают друг к другу без образования зазора, а во втором положении - предварительно установив промежуточный вал, прижимают их с образованием зазора между проставкой и фланцем заднего картера коробки
передач, по величине которого определяют толщину подбираемого регулировочного кольца, причем во втором положении осуществляют кинематическую связь промежуточного вала с электромеханическим приводом.
При этом для каждого варианта исполнения корпус электродвигателя установлен с возможностью поворота и связан с тензометрическим датчиком, предназначенным для замера момента трения в подшипниках промежуточного вала. Кроме того, для каждого варианта нажимной корпус снабжен подпружиненной и перемещающейся относительно него гильзой с прижимом, контактирующим в процессе измерения с торцем заднего картера коробки передач, а в верхней расточке нажимного корпуса смонтирован постоянно поджимаемый пружиной к ее торцу поршень с внутренним отверстием под упор измерительного штока, причем поршень посредством штифтов, расположенных в пазах нажимного корпуса, жестко связан с поводком, несущим опорный винт, взаимодействующий с подпружиненным плунжером, который через кронштейн контактирует с измерительным устройством, выполненным в виде преобразователя линейных перемещений, при этом кинематическая связь электромеханического привода с промежуточным валом осуществляется посредством зубчатого зацепления со сменной шестерней. Для каждого варианта исполнения устройство снабжено системой управления на основе командоконтроллера, при этом предусмотрено также наличие дополнительного устройства, предназначенного для контрольного замера толщины подобранного регулировочного кольца, причем контроль осуществляют путем сравнения показаний основного и дополнительного устройств, при несовпадении которых командоконтроллер не дает команду на отвод нажимного узла основного устройства в верхнее положение.
Использование разъемных частей корпуса, в частности, переднего и заднего картера коробки передач в качестве промежуточных элементов, через которые, в свою очередь, элементы измерительного устройства контактируют с подшипниковым узлом, позволяет подбирать регулировочные кольца к подшипниковым узлам, находящимся в процессе измерения внутри корпуса, параметры которого также влияют на толщину подбираемого регулировочного кольца. При этом для осуществления процесса измерения, путем получения разницы между двумя положениями картеров, первое из которых характеризуется их беззазорным соединением и отсутствием промежуточного вала, а второе - его присутствием и гарантированным зазором между сопрягаемыми фланцами картеров, по величине которого, собственно, и определяется толщина регулировочного кольца, в конструкцию устройства по первому варианту исполнения вводится технологическое кольцо, размещаемое в подшипниковой расточке переднего картера коробки передач, причем толщина технологического кольца заведомо превышает максимальную толщину регулировочного кольца, которая подбирается опытным путем. По второму варианту исполнения в конструкцию устройства вводятся технологическое гнездо для нижнего подшипника промежуточного вала, размещаемое в подшипниковой расточке переднего картера, и технологическая проставка, устанавливаемая между сопрягаемыми фланцами картеров и компенсирующая смещение нижнего подшипника промежуточного вала вверх, причем внутренний диаметр технологического гнезда превышает посадочный диаметр наружного кольца нижнего подшипника, а расстояние между опорными поверхностями подшипниковой расточки и указанного подшипника больше высоты проставки на величину, превышающую максимальную толщину регулировочного кольца. Благодаря указанному соотношению высот, в данном варианте исполнения также появляется гарантированный зазор
между технологической проставкой и задним картером коробки передач, по величине которого аналогичным образом определяется толщина подбираемого регулировочного кольца. При этом наличие технологического гнезда, выполненного таким образом, что наружное кольцо нижнего подшипника промежуточного вала садится в посадочную часть гнезда с зазором, позволяет в процессе измерения легко устанавливать и извлекать подшипник из указанного гнезда, что по сравнению с первым вариантом дополнительно повышает удобство обслуживания. Кроме того, оснащение устройства тензометрическим датчиком, предназначенным для замера момента трения в подшипниках, позволяет контролировать момент проворачивания промежуточного вала, показывая наличие натяга или зазора в подшипниках промежуточного вала и тем самым подтверждая правильность подбора регулировочного кольца. При этом выполнение электромеханического привода со сменной шестерней позволяет подбирать регулировочные кольца к коробкам передач различных модификаций. Следует также сказать, что снабжение устройства системой управления на основе командоконтроллера позволяет существенно увеличить производительность процесса подбора регулировочных колец, значительно снизить его трудоемкость и улучшить условия обслуживания. При этом наличие дополнительного устройства, измеряющего толщину подобранного регулировочного кольца, позволяет исключить попадание на сборку ошибочно выбранного оператором регулировочного кольца, что в целом повышает надежность работы заявляемого устройства. Кроме того, в качестве измерительного устройства применен преобразователь линейных перемещений, регистрирующий посредством вышеуказанной кинематической цепочки различные положения измерительного штока, что, в конечном счете, повышает точность измерения.
На фиг.1 показан общий вид устройства в положении измерения (первый замер) по первому варианту исполнения.
На фиг.2 показан общий вид устройства в положении измерения (второй замер) по первому варианту исполнения.
На фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.
На фиг.4 показан общий вид устройства в исходном положении (перед первым замером) по второму варианту исполнения.
На фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.
На фиг.6 показан общий вид устройства в положении измерения (второй замер) по второму варианту исполнения.
На фиг.7 - разрез В-В на фиг.6.
Заявляемое устройство содержит смонтированные на станине 1 упорную плиту 2, нажимной узел 3 с приводом от силового цилиндра 4, электромеханический привод 5, предназначенный для кинематической связи с подшипниковым узлом 6, являющимся в данном случае промежуточным валом коробки передач, и дополнительное устройство 7, предназначенное для контрольного замера толщины подобранного регулировочного кольца. Нажимной узел 3 включает в себя нажимной корпус 8, внутри которого расположен подпружиненный относительно него пружиной 9 измерительный шток 10. Нижний конец штока в процессе измерения контактирует с торцем заднего картера 11 коробки передач, при этом упорная плита 2 контактирует с установленным на ней передним картером 12 коробки передач. Кроме того, нажимной корпус 8 снабжен охватывающей и перемещающейся относительно него гильзой 13 с полиуретановым прижимом 14, также контактирующим в процессе измерения с торцем заднего картера 11 коробки передач. Гильза 13 через шток 10 подпружинена относительно корпуса 8 той же пружиной 9. Кроме того, нажимной корпус 8 снабжен центрирующим стержнем 15, входящим в
отверстие для вторичного вала коробки передач заднего картера 11. В верхней расточке 16 нажимного корпуса 8 смонтирован постоянно поджимаемый пружиной 17 к ее торцу поршень 18 с внутренним отверстием 19 под упор измерительного штока 10. Поршень 18 посредством штифтов 20, расположенных в пазах 21 нажимного корпуса 8, жестко связан с поводком 22, несущим регулируемый опорный винт 23, взаимодействующий с подпружиненным пружиной 24 плунжером 25. Последний через кронштейн 26 контактирует со штоком 27 преобразователя линейных перемещений 28. По первому варианту исполнения в конструкцию устройства введено технологическое кольцо 29, размещаемое в подшипниковой расточке 30 переднего картера коробки передач, при этом толщина технологического кольца (S техн.) превышает максимальную толщину регулировочного кольца (S рег.макс.). По второму варианту исполнения в конструкцию устройства вводятся технологическое гнездо 31 для нижнего подшипника промежуточного вала 6, размещаемое в той же подшипниковой расточке 30 переднего картера 12, и технологическая проставка 32, устанавливаемая между сопрягаемыми фланцами картеров, причем расстояние (Е) между опорными поверхностями подшипниковой расточки 30 и указанного подшипника больше высоты проставки (H пр.) на величину, превышающую ранее указанную максимальную толщину регулировочного кольца (S рег.макс.). Электромеханический привод 5 включает в себя собственно электродвигатель 33 с двумя концами вала, имеющий фланцевое исполнение. Верхний конец вала через муфту 34, вал 35 и шестерню 36 связан с шестерней промежуточного вала 6. Шестерня 36 выполнена сменной в зависимости от модификации коробки передач автомобиля. Нижний конец вала электродвигателя опирается на подшипниковый узел, состоящий из опорной втулки 37, корпуса 38, радиального 39 и упорного 40 подшипников. При этом фланец
электродвигателя посредством шпилек 41 соединен с тензометрическим датчиком 42.
Устройство работает следующим образом.
По первому варианту исполнения на упорную плиту 2 последовательно устанавливают передний 12 и задний 11 картеры коробки передач автомобиля. Затем нажимной узел 3 от силового цилиндра 4 начинает плавно опускаться вниз. Первым торца заднего картера 11 касается и усилием пружины 9 начинает давить на него измерительный шток 10, а затем полиуретановый прижим 14 гильзы 13. Одновременно центрирующий стержень 15 входит в отверстие вторичного вала заднего картера 11, выравнивая его относительно переднего картера 12. Окончательно, без зазора, передний и задний картеры сомкнутся между собой в тот момент, когда нижний торец нажимного корпуса 8, перемещаясь вдоль неподвижной гильзы 13, упрется в ее торец, создав тем самым необходимое усилие сжатия. Одновременно с этим, в конце хода нажимного корпуса 8, постоянно поджимаемый пружиной 17 к его расточке 16 поршень 18, посредством штифтов 20 и поводка 22, несущего опорный винт 23, взаимодействует с подпружиненным плунжером 25, который, перемещаясь вниз, через кронштейн 26 контактирует со штоком 27 преобразователя линейных перемещений 28. Конечное положение штока 27, т.е. начало отсчета "О", выражающееся, например, в виде значения (С), определяется тем, что поршень 18 своим внутренним отверстием 19 упрется в верхний конец измерительного штока 10. При этом нажимной корпус 8, благодаря пазам 21, продолжает еще некоторое время перемещаться до упора в гильзу 13 и с помощью пружины 17 окончательно фиксирует поршень 18 и измерительный шток 10 в положении первого замера. После регистрации системой управления значения (С) нажимной узел 3 автоматически отводится в верхнее положение. Далее снимают задний
картер 11, а в подшипниковую расточку 30 переднего картера 12 последовательно устанавливают технологическое кольцо 29 и наружное кольцо нижнего подшипника. Затем устанавливают подсобранный промежуточный вал 6, а сверху задний картер 11 с наружным кольцом верхнего подшипника. После этого, по вышеуказанной схеме, нажимной узел 3 стыкует между собой картеры 11 и 12. При этом через некоторый промежуток времени (по программе) включается электромеханический привод 5, который благодаря зубчатому колесу 36 приводит во вращение промежуточный вал 6 и тем самым наилучшим образом перераспределяет ролики подшипников. При вращении вал электродвигателя 33 воспринимает нагрузку в виде момента проворачивания, который создает нажимной узел 3 для создания преднатяга подшипников промежуточного вала. Корпус электродвигателя, воспринимая нагрузку вала 6, стремится повернуться в сторону, противоположную вращению вала. Именно эту нагрузку показывает тензометрический датчик 42, соединенный посредством шпилек 41 с фланцем электродвигателя 33. Одновременно с этим преобразователь линейных перемещений 28 фиксирует новое взаимоположение картеров в виде значения - (D). Поскольку толщина технологического кольца (S техн.) больше максимальной толщины регулировочного кольца (S рег.макс.), между картерами возникает гарантированный зазор К, который равен:
K=C-D
Командоконтроллер устройства совершив следующие арифметические действия:
S техн. - К=S peг.
покажет толщину необходимого регулировочного кольца.
Конкретные значения указанных выше величин показаны на примере подбора регулировочного кольца к промежуточному валу коробок передач автомобилей ГАЗ 31105 и ГАЗ 3302.
Максимальная толщина регулировочного кольца, подобранная опытным путем, составляет S рег.макс.=3,5 мм.
Минимальная толщина регулировочного кольца, подобранная опытным путем, составляет S рег.мин.=2,6 мм.
Толщина технологического кольца принимается равной S техн.=4,0 мм.
Таким образом гарантированный зазор К находится в диапазоне от 0,5 мм. до 1,6 мм.
Например, гарантированный зазор К при очередном измерении составляет К=1,2 мм. Отсюда толщина подобранного регулировочного кольца составляет:
S per.=4,0-1,2=2,8 мм.
После окончания второго замера нажимной узел 3 останется в нижнем положении до тех пор, пока оператор не возьмет со специального стеллажа подобранное регулировочное кольцо и не проверит его толщину на дополнительном устройстве 7. Только при совпадении показаний основного и дополнительного устройств, командоконтроллер даст команду на подъем нажимного узла в исходное положение, тем самым подтверждая правильность взятого регулировочного кольца.
По второму варианту исполнения, при первом замере, порядок действий такой же как и по первому варианту, с той лишь разницей, что между сопрягаемыми торцами картеров 11 и 12 устанавливается технологическая проставка 32. Преобразователь линейных перемещений 28 фиксирует первое положение сжатых через проставку картеров коробки передач, выражающееся в виде значения - (С). Далее, после поднятия нажимного узла вверх, снимают задний картер 11, а в подшипниковую расточку 30 переднего картера 12 устанавливают технологическое гнездо 31 с наружным кольцом нижнего подшипника. Затем устанавливают
подсобранный промежуточный вал 6, а на проставку 32 ставят задний картер 11 с наружным кольцом верхнего подшипника промежуточного вала. Нажимной узел 3 опускается вниз, создавая преднатяг подшипников, после чего, аналогично первому варианту, включается электродвигатель 33 и тензометрический датчик 42 производит замер момента трения подшипников промежуточного вала. Одновременно происходит фиксация нового положения картеров, выражающегося в виде значения (D). Поскольку расстояние (Е) между опорными поверхностями подшипниковой расточки 30 и нижнего подшипника больше высоты проставки (Н пр.) на величину, превышающую максимальную толщину регулировочного кольца (S рег.макс), между картерами возникает гарантированный зазор К, который равен:
K=C-D
Командоконтроллер устройства, совершив следующие арифметические действия:
Е-Н пр. - К=S peг.
покажет толщину необходимого регулировочного кольца.
Конкретные значения указанных выше величин, также как и в первом варианте исполнения, показаны на примере подбора регулировочного кольца к промежуточному валу коробок передач автомобилей ГАЗ 31105 и ГАЗ 3302.
Максимальная толщина регулировочного кольца, подобранная опытным путем, составляет S рег.макс.=3,5 мм.
Минимальная толщина регулировочного кольца, подобранная опытным путем, составляет S рег.мин.=2,6 мм.
Поскольку толщина технологического кольца, принятая для первого варианта исполнения (S техн.=4,0 мм), заложена в соответствующем
размере технологического гнезда и для второго варианта исполнения, выбираем размер Е=24 мм, а размер H пр.=20 мм.
Таким образом, гарантированный зазор К в данном случае также находится в диапазоне от 0,5 мм. до 1,6 мм.
Например, гарантированный зазор К при очередном измерении составляет К=0,8 мм. Отсюда толщина подобранного регулировочного кольца составляет:
S peг.=E-H-K=24-20-0,8=3,2 мм.
Далее, как и по первому варианту исполнения, нажимной узел 3 останется в нижнем положении до тех пор, пока оператор не возьмет со специального стеллажа подобранное регулировочное кольцо и не проверит его толщину на дополнительном устройстве 7. Если толщина кольца совпадет с показанием основного устройства, нажимной узел последнего возвратится в исходное положение и тем самым даст возможность начать новый цикл измерений.