УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКТОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ РАДИАЛЬНО- УПОРНЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКТОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ СЕЛЕКТИВНОЙ СБОРКЕ РАДИАЛЬНО-УПОРНЫХ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ
Техническое решение относится к области машиностроения, в частности к способам селективной сборки подшипников качения, например, радиальноупорных двухрядных шарикоподшипников, и может быть использовано в подшипниковой промышленности.
Известно устройство для комплектования деталей при селективной сборке подшипников (авт.свид. № 517714 по кл. МКИ 16 С 43/04,1976), содержащее блок сортировки по размерам одного вида колец (например, наружные) и измерительное устройство для измерения другого вида колец (например, внутренние) в паре с телами качения, а также блок сравнения размеров и сортировки колец другого вида группам.
Недостаток известного устройства заключается в том, что выбор колец для комплекта осуш;ествляют в одном блоке измерения, поэтому в производстве подшипников вероятность точной сборки при использовании такого устройства невелика.
Известно также устройство для селективной сборки внутренних колец подшипников качения (авт. свид. № 1486640 по кл.МКИ F 16 С 43/00, 1989 г.), принятый за прототип, средства загрузки, измерения, обработки данных, регистрации брака и сортировки годных деталей. Такое устройство позволяет оптимизировать выбор полей допусков на изготовление каждой партии внутренних колец. Критерием оптимизации служит коэффициент устойчивости
F 16 с 43/00, 43/04
собираемости изделий. Подшипник собирается с технологическими шарами, а после разборки одно из колец переворачивают и сошлифовывают на измеренную величину со стороны небазового торца.
Однако известное устройство не позволяет учитывать угол контакта сопрягаемых деталей и его изменение в зависимости от осевой нагрузки, а также относительное положение торцев внутреннего и наружного колец под нагрузкой. Кроме того, устройство не позволяет учитывать суммарную погрешность комплектования деталей подшипника с учетом контактных деформаций и не предусматривает моделирование сборки.
Поставлена задача предложить такую конструкцию устройства для комплектования деталей при селективной сборке подшипников, которая бы повысила собираемость и уменьшила объем незавершенного производства
путем правильного выбора системы математического моделирования процесса
формирования точности выходных параметров при сборке, особенно радиально-упорных двухрядных высокоскоростных шпиндельных подшипников.
Эта задача решается тем, что устройство содержит в комплексе средства загрузки, измерения, обработки данных, регистрации брака и сортировки годных деталей по размерам. При этом указанные средства выполнены в виде блока измерительных датчиков, оперативно связанных с фиксатором положения колец подшипников и механизмом их нагружения рабочим давлением. Средства обработки данных представляют собой программированный микропроцессор или программированный компьютер, который включает в себя блок моделирования сборки подшипника.
Техническим результатом полезной модели является устройство для комплектования деталей при селективной сборке радиально-упорных подшипников, которая обеспечивает повышенную точность сборки и высокое качество подшипников. Это достигается за счет того, что устройство позволяет измерять диаметры дорожек качения наружных и внутренних колец под углом контакта
и учитывать величину контактных деформаций деталей под действием осевой нагрузки. Оно также позволяет измерять относительное положение торцев внутреннего и наружного колец под нагрузкой и моделировать сборку с учетом всех параметров измерения и суммарной погрешности комплектования. При моделировании рассчитывают точность комплектования путем нахождения эмпирического закона распределения геометрических параметров деталей.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
фиг.1 - общая схема устройства;
фиг. 2 - схема блока измерения диаметра в зоне контакта и положения точки контакта относительно базового (широкого) торца наружного кольца;
фиг.З - схема блока измерения диаметра в зоне контакта и положения точки контакта относительно базового (широкого) торца внутреннего кольца;
Устройство содержит узел 1 загрузки колец и перемещения их на измерительные блоки 2 и 3 для наружного кольца и 4 и 5 - для внутреннего кольца, блок обработки данных 6, регистратор брака 7, узел сортировки годньпс деталей по размерам 8, блок моделировния сборки подшипника, дисплей с печатающим устройством 10. Измерительный блок 2 содержит фиксатор 11 положения наружного кольца 12 с телами качения 13, механизм нагружения кольца 14, датчик 15 измерения положения точки контакта относительно базового (широкого) торца наружного кольца и датчик 16 измерения диаметра в зоне контакта наружного кольца 12. Измерительный блок 3 содержит фиксатор 17 положения внутреннего кольца 18 с телами качения 19, механизм нагружения кольца 20, датчик 21 измерения положения точки контакта относительно базового (широкого) торца внутреннего кольца и датчик 22 измерения диаметра в зоне контакта внутреннего кольца 18.
На фиг. 2 и 3 применены следующие обозначения параметров, которые участвуют в процессе контроля размеров и математического моделирования
но связаны с фиксатором 17 положения колец 18 и механизмом 20 нагружения их рабочим давлением.
На фиг. 2 и 3 применены следующие обозначения параметров, которые участвуют в процессе контроля размеров и математического моделирования при работе устройства для комплектования деталей при селективной сборке радиально-упорных шарикоподшипников:
BNK - угол измерения диаметра дорожки качения наружного кольца, DKN - диаметр дорожки качения наружного кольца измеренный под углом BNK, Lk - расстояние от оси дорожки качения наружного кольца до базового (широкого) торца; BVK - угол измерения диаметра дорожки качения внутреннего кольца; DKV - диаметр дорожки качения внутреннего кольца, измеренный под углом BVK; Ik - расстояние от оси дорожки качения внутреннего кольца до
базового (широкого) торца.
Выходными геометрическими параметрами шпиндельных подшипников являются угол контакта, относительное положение торцев наружных и внутренних колец и монтажный зазор, который определяется диаметром дорожки качения кольца с полным профилем, диаметром шариков и диаметром дорожки качения по замку кольца с неполным профилем. Монтажный зазор определяет технологию сборки комплекта с нагревом наружного кольца или охлаждением внутреннего для исключения повреждений рабочих поверхностей деталей. Расчет геометрических параметров дорожек качения колец производится с учетом контактных деформаций под действием осевой нагрузки Ризм.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Из узла 1 загрузки наружные кольца 12 перемешаются в измерительные блоки 2 и 3, устанавливаются на фиксаторе 11 положения кольца с телами качения 13. При включении механизма 14 нагружения кольца в блоке 2 датчиком 16 измеряется диаметр кольца в зоне контакта, а в блоке 3 датчиком 15 измеряется положение точки контакта относительно базового (широкого) торца
наружного кольца 12. Все измеренные параметры передаются для обработки в блок 6. Внутренние кольца 18 перемещаются в измерительные блоки 4 и 5 , устанавливаются на фиксаторе 17 положения внутреннего кольца 18 с телами качения 19. При включении механизма нагружения 20 в блоке 4 датчиком 22 измеряется диаметр в зоне контакта внутреннего кольца 18, а в блоке 5 датчиком 21 измеряется положение точки контакта относительно базового (широкого) торца внутреннего кольца 18. Все измеренные параметры передаются для обработки в блок 6 (ЭВМ). В блоке 6 обработки данных осуществляют расчет внутренней геометрии измеряемых колец, сравнивают полученные результаты с базовыми данными, которые, в свою очередь, заданы верхними и нижними допускаемыми отклонениями. Кольца, параметры которых выходят за пределы установленных допусков, выбраковываются регистратором брака 7. Годные кольца поступают в узел 8 сортировки годных деталей по размерам, а в
блоке 9 осуществляют математическое моделирование сборки подшипников. Результаты выводятся на дисплей с печатающим устройством 10.
Математическое моделирование сборки подшипников осуществляют расчетом точности комплектования путем нахождения эмпирического закона распределения выходного параметра по законам распределения геометрических параметров деталей, в общем случае - с учетом контактных деформаций.
При моделировании сборки по углу контакта принята следующая последовательность операций:
а/ На сборку поступает случайное наружное кольцо из числа предварительно рассортированных. Сортировка производится по размерам диаметров дорожек качения, измеренным под углом BNK в частном случае  (измерение по дну желоба дорожки качения).
б/ По номинальному размеру сортировочной группы наружного кольца и диаметру тела качения, находящегося на сборке, определяют номинальный размер сортировочной группы внутреннего кольца, а затем случайное отклони
ние диаметра дорожки качения внутреннего кольца под углом BVK как сумма расчетного значения, полученного по алгорнггму комплектования и случайного отклонения в пределах сортировочной группы. При моделировании сборки принято, что на сборке находится одна размерная группа шариков с отклонением от номинального значения, задаваемым в исходных данных.
в/ Случайные размеры деталей подшипника в данной реализации определят случайное значение выходного параметра.
Аналогично ос тцествляют моделирование сборки деталей по осевым размерам.
Случайные отклонения геометрических параметров деталей в пределах заданных допусков определяют по нормальному закону распределения в предположении, что математическое ожидание случайного отклонения совпадает с серединой поля допуска, а поле допуска составляет 6 срп-ма, то есть
шесть среднеквадратических отклонений нормальнб распределенной случайной величины, что соответствует, как известно, вероятности 99,73%.
Случайные отклонения комплектуемых параметров в пределах групповых допусков определяются по равновероятному закону.
Случайные отклонения рассчитывают на основе стандартного датчика случайных чисел на интервале (0,1), нормальное случайное число определяют как сумму шести равновероятных случайных чисел на интервале (0,1).
Программу моделирования сборки подшипников строят таким образом, что на первом этапе по заданному количеству реализаций N определяют массивы случайных значений геометрических параметров деталей, необходимые для расчета выходного параметра для каждой из N реализаций и затем рассчитывают N значений выходного параметра. Затем по N значениям производят построение гистограммы распределения выходного параметра и расчет числовых характеристик распределения. Число реализаций N рекомендуется
задавать не менее 3000-5000 и не более 10000-15000 из соображений выравнивания гистограммы и достаточного быстродействр1я нрограммы.
Задавая различные значения отклонений геометрических параметров деталей, групновых допусков и погрешностей измерения, можно проанализировать влияние различных факторов на точность комплектования шпиндельных подшипников. Например, задав нулевые верхнее и нижнее отклонения радиусов дорожек качения в осевой плоскости, можно оценить величину погрешности алгоритма комплектования, а задав нулевые значения групповых допусков - величину погрепшости комплектования по групповым допускам.
Программа предусматривает возможность моделирования сборки как по результатам измерения диаметров дорожек качения по дну желоба, так и в зоне контакта под углом BNK для наружных и BNV для внутренних колец, причем в обшем случае углы BNK и BVK могут не совпадать друг с  и с начальным углом контакта В. Значения  или  соответствуют измерению диаметров дорожек качения соответственно наружных или внутренних колец по дну желоба. Пракпиеский интерес представляет измерение диаметра дорожки качения кольца с неполным профилем желоба в зоне контакта под углом, близким к начальному, а диаметра дорожки качения кольца с полным профилем - по дну желоба. На кольце с полным профилем (особенно на внутреннем) легче выдержать радиальные и осевые размеры, а также профиль дорожки качения в осевой плоскости. Прибор для измерения диаметра дорожки качения по дну желоба проше и дешевле, чем прибор для измерения диаметра в зоне контакта. Поэтому, если требуется универсальное исполнение шпиндельного подшипника, целесообразно проверить возможность измерения диаметра дорожки качения с неполным профилем в зоне контакта, а кольца с полным профилем на обычном приборе. Такой вариант возможен также в том случае, если при изготовлении универсальных шпиндельных подшипников применяется
одновременная подшлифовка торцев колец и поэтому не требуется сортировка деталей по осевым размерам.
Предлагаемое устройство снабжено программой, разработанной на базе данных в системе Access97, которая допускает хранение неограниченного количества записей по типам подшипников. Ввод номинальных размеров деталей, верхних и нижних отклонений от номинальных размеров, групповых допусков, погрепшостей измерений, а также исходных данных для расчета зависимости угла контакта от осевой нагрузки производится на экране дисплея, при этом исходные данные и результаты расчетов номинального значения диаметра дорожки качения внутреннего кольца и значения угла контакта сохраняются как запись в базе данных. Процесс моделирования сборки запускается командной кнопкой с экрана, количество реализаций запрашивается в диалоге и результаты в виде гистограмм выводятся на экран в виде отчета и могут быть распечатаны на принтере. Автор: Заявитель: по доверенности - .Л.Черневский iM,.- Г.А.Глушков