Способ контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения

 

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть преимущественно использовано для контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения в процессе их испытаний и эксплуатации . Цгль изоСретения - повышение достоверности контроля путем учета размеров дефектов рабочмх поверхностей подшипника . Вращают нагруженный подшипник . Измеряют суммарную длительность и суммарное число электрических контактов деталей подшипников. Рассчитыпают среднюю линейную протяженность дефекта по формуле L Мш я dm/Z Т, где L - средняя линейная протяженность дефекта; TjTt - соответственно суммарная длительность и суммарное число электрических контактов деталей подшипника; NUi - общее количество тел качения прокатываеммх относительно неподвижного кольца пгдиипника; dui, Z - соответственно диаг-.отр : число тел качения подшипника, Т - выбранный промежуток времени контроля. Качество рабочих поверхностей подшипника определяют по отношению средней линейной протяженности дефекта к эталонному значению. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕHHblA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803685/27 (22) 19.03.90 (46) 23.01,92, Бюл. М 3 (71) Московский инстигут приборостроения (72) С.Ф,Корндорф, К.B.Подмастерьев, М.Г.Захаров и B.Я.Варгашкин (53) 658.562.012.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1449856, кл. G 01 M 13/04. 1989. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА РАБО

ЧИХ ПОВБРХНОС ГЕ(л ПОДШИПНИКОВ

КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть преимущественно использовано для контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения в процессе их испытаний и эксплуатации. Цель изо":ретения — повышение достоверност кон гроля путем учета размеров дефектов рабочих поверхностей подИзобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть преимущественно использовано для контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения в процессе их испытаний и эксплуатации.

Известны способы контроля качества рабочих по ерхностей подшипников качения, заключающиеся в измерении электрических пара;-: poB, в астHocTN нормированного интегрально о времени (НИВ) электрического контактирования деталей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ конт„„«Ж„„1707497 А1 шипника. Вращают нагруженный подшипник. Измеряют суммарную длительность и суммарное число электрических контак. ов деталей подшипников. Рассчитывают среднюю личсйную протяженность дефекта по формуле L=-t lп N< . л. d

T: n — соответс1венно суммарная длительX. ность и суммарное число электрических контактов деталей подшипника; N< — общее количество тел качения прокатываемых отНОСИтЕЛЬНО НЕПОДВИЖНОГО КОЛЬЦа ПГ„:с|ИПника; dui, Z — соотве1ственно диа..тр число тел качения подшипника, Т -- вь.бранный промежуток времени контроля. Ка ество рабочих поверхностсй подшипника определяют ll0 отношению средней линейной протяженности дефекта к эталонному значению. 1 ил. роля качества рабочих поверхностей подшипников качения, заключающийся в том, что вращают испытуемь.й подшипник, нагружают его заданной нагрузкой, измеряют за выбранный промежуток времени суммарную длительность электрических контактов деталей подшипников и общее количество тел качения, прокатываемых относительно оси неподвижного кольца, а качество рабочих поьерхностай подши,",н " кз спр".деллют диагнос1ического парама!рь, найден! о о помощью математической обработки результатов измерения, с эталонным значением этого параметра. При этом в качестве

1707497 диагностического параметра используется относительное суммарное время контакта тел качения, определяемое кэк отношение суммарной длительности контактов к общему количеству прокатываемых тел качения, 5 а качество рабочих поверхностей подшипника определяют по разности рассчитанного и эталонного значений параметра.

Однако ухудшение качества рабочих поверхностей подшипника, появление на них 10 различных локальных дефектов (рисок, иунок, трещин, раковин и т.п.), приводит к увеличению числа и длительности отдельных электрических контак -ов деталей, а следовательно, к росту суммарной 15 длительности электрических контактов в подшипнике и, соответственно, значения диагностического параметра.

Работоспособность подшипника во многом определяется размерами дефектов

его рабочих поверхностей. Тэк, например, 20 для подшипников авиационных двигателей допускается наличие на рабочих. поверхностях рисок шириной до 0,15 мкм, вмятин диаметром до 0,3 мм и т.п. Извес1ный способ не дает какой-либо информации о раз- 25 мерах дефектов. При его реализации один и тот же результат контроля м.ожет быть получен при наличии и поерхностях как большого числа мелких допускаемых повреждений, так и одного или нескольких 30 крупных повреждений, являющихся дефектами и свидетельствующих о непригодности подшипника к дальнейшей эксплуатации.

Следовательно, достоверность контроля известным способом ограничена. 35

Общее количество тел качения, прокатыеаемых относительно неподвижного кольца подшипника эа выбранный промежуток времени при контроле, характеризует фактическую скорость вращения сепарато- 40 ра и при одинаковых режимах контроля испытуемых однотипных подшипников может быть различным вследствие относительного проскальзывания их деталей в зонах трения. Известно, что при неизменной частоте 45 вращения одного из колец подшипника ухудшение качества его рабочих поверхностей вызывает, как правило, увеличение скорости вращения сепаратора и, следовательно, приводит к росту общего количества 50 прокатываемых тел качения. В то же время, кэк указано. чхудшение качества поверхностей слоговых.дается также возрастанием суммарной, дл. тепьности элехтгических контактов. Следовательно, принятый при 55 известном способе диагностический параметр, определяемый отношением суммарной длительности электрических контактов деталеи подшипники о цсл,у,.о.",.. сстсу тел качения, прокатываемых относительно его неподвижного кольца, не является параметром. однозначно связанным с качеством рабочих поверхностей подшипника. Укаэанное обстоятельство также ограничивает достоверность контроля качества рабочих поверхностей подшипника известным способом.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля путем учета размеров дефектов рабочих поверхностей подш и и ни ка.

Указанная цель достигается тем, что при известном способе контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения, заключающемся в том, что вращают испытуемый подшипник, нагружают его заданной нагрузкой. измеряют за выбранный промежуток времени суммарную длительность электрических контактов деталей подшипника и общее количество тел качения, прокатываемых относительно его неподвижного кольца, а качество рабочих поверхностей подшипника определяют путем сравнения значения комплексного диагностического параметра, найденного с помощью математической обработки результатов из ерен:A, с эталонным значением этого пасэметра, дополнительно измеряют за выбранный промежуток времени суммарное число электрических контактов деталей подшипника, в качестве диагностического параметра используют оценку средней- линейной протяженности дефекта, опре",еляемую из выражения

tg лб

1= — N,—

n ZT где t — суммарная длительность электрических контактов деталей подшипника:

n — суммарное число электрических контактов деталей подшипника;

Nlg — общее количество тел качения, прокатыеаемых относительно неподвижно го кольца подшипника:

0ш — средний диаметр подшипника;

Z — число тел качения в подшипнике;

Т вЂ” выбранный промежуток времени контроля, а о качестве рабочих поверхностей подшипника судят по отношению найденного значения оценки средней линейной протяженности дефекта к эталонному зна- чению.

Не чертеже пре,,сгааленэ схема,с;;,о ства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит приводной вал 1, выполненный с возможностью установки и

1707497

15

50 закрепления внутреннего кольца испытуемого подшипникз 2, и корпус 3, предназначенный для фикс."öèè нзружного кольца подшипника и его нзгружения, источник 4 электрического напряжения, один пол>ос которого подключен к корпусу 3. а другой полюс через формирователь 5 импульсов и токосьемник 6 связан с взлом 1, временной селектор 7, к одному. входу которого подключен выход формирователя 5 импульсов, к другому входу — высокочастотный генератор 8, а к выходу через электронный ключ 9 подключен счетчик 10, бесконгактный датчик 11 фиксации прохождения тел качения, рàcnoëoæoíí>.(é в непосредственной бл>(зoсти от сепаратора подшипника и через электронный ключ 12 связанный со счетчиком

13, счетчик 14, подключенный через электронный ключ 15 к выходу формирователя 5 импульсов, зздатчик 16 времени (.ç>loðåния. к входу которого подкл>с (e«>I>!coKoчастотный генератор 8, а к выходу управля>сщие входи электронных кл(очей 9, 12 и 15 и вычислительного ус(рсйс1ва 17, информзцион((ые входы которого связаны с выходами счетчиков 10, 13 и 14, а выход связан с блоком 18 и((дика«(и(1, Контроль кз (яства рабочих no(.epv>(остей подшипников качения о"у(цесталяется следующим образом.

Враща>от смазанный испытуемый подшипник 2 с помо(цью приводного вала 1, через корпус 3 нагружа>от его заданной ((згрузкой P и измеряют с помо цью устройства за вь>бра>(нь(й промежугок времени суммарную длительность, сумл1".рное число электрических контактов деталей подшипника и общее коли (ество тел качения, прскатываемых стносителы(о его неподвижн >го кольца, При вращении подшипника между его телами vo÷åí>1я и коль>цами самопроизвольно вследствие гидродинамическогс эффекта образуеся устойчивая пленка .смазочного материала, препятствующая металлическому контактированию поверхностей. Наличие нз рабочих поверхностях деталей разли п(ых дефектов в виде рисок, вмятин, раковин, трещин и т.п. приводит к резкому уменьшени>о толщины смазочной пленки в зонах трения или к ее кратковременным местным разруше>(иял(, т.е. к появлению TaK называемых м>1»рскон) тактирований или электр:1ческих KGHTdKTGB деталей. Смазочный л(атер«(ал обладает высоким уд л>.н>(л(э "е>,т,,,,(" > с,(; .1 с в стив— лением, и оз1 n"",.(у при микроконтактировзнии в подшипнике его сопротивление резко умень(((ается,что приводит к увеличению тока через формирователь 5 импульсов (представляет собой токовое пороговое устройство), на выходе которого в данном случае формируется импульс напряжения с амплитудой, согтветствующей уровню "лог. 1" и длительность(с, равной длительности электрического Kok такт ирования деталей подшипника, вызванного наличием дефс кта. Чем бо-ьн(е дефект рабсчей поверхности, тем больше длительность контактирования.

Импульсы напряжения с формирсвзтеIII 5 noo ny no(oT IB первый Bxog ар l-(o(1>;ocс селектора 7 и через элек1рснный ключ 15 на счетч"K 14, который определяет их количество, т.е. Суммарное числО электр(> (> с(;их контактов деталей подшипника и. I1г второй вход всеменного селск(ора 7 посту>(з ст высокочастотные импульсы с генератора 8, Време((ной селектор выполняет ф нкцию логическогс умножения, псэто (у («> >сскочастотныс импульсы с генератора 8 проходят черсз него ча электро>п(ый 1«люч 9 и затем на счетчик 10 только при.наличии на его первом входе "ror . 1", т.е, при электрическом контактировании деталей и..;„ ((>пника. Счет;ик 10 опрсдсл ст суммарное число импульсов (n>), которое при неизменном «ериоде импульсов выссксчзстстл(сгс генерзторз 8 (Т>) пропорционально сул;мз,>ной длитель> ости электрических конта:;To>i дс;талей подшипника (пг = 7 /Тг). Бес>:с«(тактный датчик 11 фикса(((1(1 прохожде>(,(я тел ка>(ения вырабатываст импульсы >(зоря.кения при прохождении i. èмс не>-с "Col> >,з (=ния испытусмого подшипник".. Эти импульсы через электронный кгюч 12 поступа ст нз счетчик 13, кот>орый опре I".ля "т их количество, т.е, общсе количество тел качения N(», и;сокат>(вземл(х относи ель((с нсподвих;ного i:ольцз.

Работой схемы управляет задатчик 15 времени измерения, который:(а оснсве импульсов высоксчэстотногс генер;.гора 8 фор>1ирует импульс нзпряже>(ия,в ">(пельностью, равной выбра»ному времан(1 кс(«гроля Т, который, поступая >(a ynpoo>(>((сщ>1е входы электро>(> ых кл>о « ей 9, 12 и 15, OTKp(,(вает их од((оирсменнс для прохождения им пульсов на счетчики 10, 13 и 14, которые таким обрззом измеряют значения соответственно и,, Иш и п, Вы (ислитель>1oo устройстао производит действия согласно алгоритму I = n N„>/n, результат вычислений индицируется блоком 18.

В к;, « ствс л>(.(з(-,>с ти;"< >; n г>.- -, >. >- . л

И : >От(Ьау>от Па Э "Етр (, nuiiy.(ЗЕ«Л»n у .>io жением показаний блока 18 I) на знзче>«(.е

А = .7 д(»Тг/(ZT),. которое д (я оди((эковых режимов испыта>тий однотипных подшип170У497

10

Йш zdø/(ZT) — средняя линейная скоро55 ников является величиной постоянной (A=const):

L !А — NLU пг Тг %dud и ZT где значение nrTr представляет собой суммарную длительность электрических контактов деталей подшипника за время T(r ); пгТг/n — средняя длительность электрического контакта деталей подшипника, вызванного наличием дефекта; йшl(ЕТ) — фактическая частота вращения сепаратора;, сть.:

Таким образом, принятый при предлагаемом способе диагностический параметр

L является оценкой средней линейной протяженности дефекта подшипника.

О качестве рабочих поверхностей подшипника судят по отношению найденного значения оценки средней линейной протяженности дефекта к предварительно найденному таким же образом значению параметра для эталонного подшипника.

Поскольку контролируемый и эталонный подшипники испытываются при одинакoвых режимах, то для них А = const и, следовательно, при контроле прсдложенный устройством достаточно найти отношение показаний блока 18 индикации (I) для контролируемого подшип ика к показаниям для эталонного подшипника.

При контроле значения частоты враще-. ния подшипника и Р следует выбирать из условий образования в подшипнике гидродинамической смазки и максимального npv.ближения к номинальным условиям и режимам эксплуатации. Значения r<, n u N определяются за один и тот же промежуток времени, поэтому Т може1 задаваться произвольно. В качестве эталонного подшипника целесообразно выбирать подшипник, размеры дефектов рабочих поверхностей которого известны.

Пример, Контролируют бывший в эксплуатации радиальный шарикоподшипник типа 208 (ГОСТ 8338-75), смазанный материалом, содержащим 50 ласла МС-20 и 50 трансформаторного масла. Вращают подшипник (внутреннее кольцо) с частотой

710 мин, нагружают подшипник радиальной силой 200 Н и измеряют за выбранный промежуток времени (10 с) описанным устройством (Т - 10 с) суммарную длительность и суммарное число электрических конт".õò à, а также о"..щэе ron. .÷åct÷î тел ения, прок3тываемых о нссит льне неподвижного (наружного) кольца подшипниНв основании обработки устройством

50 результатов измерений (I = 4,15 10 ) и сведений о конструктивных значениях параметров (Z - 9, dw = 60 мм) определяют значение диагностического параметра L - IA = 0 087 мм.

Значение 1, найденное предварительно при тех же режимах для эталонного нового подшипника, составляет 0,007 мм.

Определяют отношение найденного для контролируемого подшипника значения оценки средней линейной протяженности дефекта (L) к эталонному значению (LD) L/Lg = .

- 12,4.

Следовательно, средняя линейная протяженность дефектов рабочих поверхностей контролируемого подшипника в 12,4, раза больше, чем у эталонного подшипника, Предложенный способ контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения выгодно отличается от известного способа, поскольку контроль осуществляется по диагностическому параметру, учитывающему размеры дефектов, что, как показали испытания. существенно повышает достоверность контроля.

Формула изобретения"

Способ контроля качества рабочих поверхностей подшипников качения, заключающийся в том, что вращают испытуемый подшипник, наг жают его заданной нагрузкой, измеряют за выбранный промежуток времени суммарную длительность электрических контактов деталей подшипника и общее количество тел качения, прокатываемых относительно его неподвижного кольца, а качество рабочих поверхностей ° подшипника определяют путем сраь::ения значения комплексного диагностического параметра, определяемого с помощью математической обработки результатов измерений, с эталонным значением этого параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем учета размеров дефектов рабочих поверхностей подшипника, дополнительно измеряют эа выбранный промежуток времени суммарное число электрических контактов дета lQA подшипника, в качестве диагностического параметра используют оценку средней линейной протяженности дефекта, определяемую по выражению

Цш ЛЦШ

n ZT где L — средняя линейная протяженность де1скта: и и — с стветстее но сум; зоная длительность и суммарное число электрических контактов деталей подшипника;

1707497

10 1

Составитель Т.Широкова

Редактор О.Юрковецкая Техреду, M.Mîðãåíòàf; Корректор Т.Палий

Заказ 262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Nui — общее количество тел качения, прокатываемых относительно неподвижноГо кольца подшипника;

d и Z — соответственно диаметр и число тел качения подшипника;

Т вЂ” выбранный промежуток времени контроля, а качество рабочих поверхностей подшипника определяют по отношению срсдней линейной протяженности дефекта к эталонному значению этой величины, полученному

5 экспериментальным путем.