Устройство для контроля прочности тепловой напрессовки кольца подшипника на шейку оси колесной пары

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ТЕПЛОВОЙ НАПРЕССОВКИ КОЛЬЦА ПОДШИПНИКА НА ШЕЙКУ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(72) Авторы Сенько Вениамин Иванович Чернин Игорь Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(57) 1. Устройство для контроля прочности тепловой напрессовки кольца подшипника на шейку оси колесной пары, содержащее выполненный с возможностью коаксиальной установки на кольце подшипника упругий элемент, на наружной поверхности которого установлены тензорезисторы, отличающееся тем, что содержит, по крайней мере, две термопары, упругий элемент выполнен в виде полого цилиндра с постоянным посадочным диаметром внутренней полости по всей длине ее контакта с кольцом подшипника, тензорезисторы выполнены высокотемпературными и установлены в средней части боковой наружной поверхности полого цилиндра, имеющей криволинейную форму, диаметр средней части которой меньше диаметра концевых частей. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругий элемент установлен на кольце подшипника с натягом, не превышающим натяг соединения кольца подшипника с шейкой оси. 7271 1 2005.09.30 3. Устройство по пп. 1 или 2, отличающееся тем, что длина поверхности контакта упругого элемента с кольцом подшипника равна ширине дорожки качения кольца подшипника. 4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что тензорезисторы расположены равномерно по длине боковой поверхности, по меньшей мере, в трех сечениях соединения упругого элемента с кольцом подшипника и окружности в каждом сечении в количестве не менее четырех. 5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что термопары установлены в концевых частях упругого элемента, при этом одна из них является контрольной. 6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что на торцевых поверхностях упругого элемента выполнены кольцевые проточки для снижения жесткости его торцов. 7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что внутри упругого элемента выполнены радиальные и кольцевые каналы для маслосъема с контролируемого кольца подшипника. Изобретение относится к механосборочному производству, в частности к сборке поперечно-прессовых соединений деталей типа вал-втулка, и предназначено для оценки прочности получаемых тепловых сопряжений внутренних колец роликовых буксовых подшипников с шейками осей колесных пар при изготовлении и ремонте вагонов. В вагоностроении и вагоноремонтном производстве применяется способ контроля прочности напрессовки колец подшипников, который заключается в определении перед сборкой разности величин диаметров посадочных поверхностей охватывающей и охватываемой деталей. Такой косвенный контроль (по замерам диаметров) не дает возможности получения достаточно достоверных данных для оценки фактической величины контактного давления, напряженного состояния охватывающей детали соединения, сопротивления посадки относительному сдвигу и проворачиванию 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для контроля прочности тепловой напрессовки колец подшипников на шейки осей колесных пар является тензодатчик измерения сил в узлах машин и механизмов 2. Тензодатчик состоит из измерительных элементов с тензорезисторами, включенными в электрический мост тензорезисторного усилителя. Тензодатчик содержит упругий чувствительный элемент,выполненный в виде цилиндра, на наружной поверхности которого вдоль и поперек оси симметрии наклеены тензорезисторы, соединенные в мостовую измерительную схему. Задачей изобретения является повышение надежности и технического ресурса буксовых узлов и колесных пар грузовых и пассажирских вагонов. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит упругий элемент с установленными на нем тензорезисторами, который выполнен с возможностью коаксиальной установки на кольце подшипника с натягом, не превышающим натяг в сопряжении кольца подшипника с шейкой оси. Упругий элемент имеет форму полого цилиндра с постоянным посадочным диаметром внутренней полости по всей своей длине, а боковая наружная поверхность цилиндра имеет криволинейную форму. Средняя часть наружной поверхности цилиндра меньше по диаметру, чем концевые его части. В средней части цилиндра установлены высокотемпературные тензорезисторы, закрытые кожухом. Длина рабочей части упругого элемента равна ширине дорожки качения контролируемого кольца подшипника. Тензорезисторы располагаются равномерно по длине сопряжения и по длине окружности в каждом контролируемом сечении соединения, при этом количество сечений соединения не менее трех и в каждом сечении не менее четырех тензорезисторов. В концевых частях упругого элемента установлены термопары, при этом одна из них является контрольной. На торцевых поверхностях цилиндрического упругого элемента выполнены кольцевые проточки, снижающие жесткость последнего. Устройство дополнительно снабжено радиальными и кольцевыми каналами внутри упругого элемента для маслосъема упругого элемента с контролируемого кольца подшипника после сборки соединения. На чертеже изображено устройство контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси кольца подшипника колесной пары, продольный разрез. 2 7271 1 2005.09.30 Устройство содержит упругий элемент 1, который соединяется с контролируемым кольцом подшипника 2, подлежащим напрессовке с нагревом на шейку оси 3 колесной пары. Тензорезисторы 4 выполнены высокотемпературными и устанавливаются на клее БФ-4 на наружной поверхности упругого элемента. Для дублирования замеров с целью получения более достоверных данных могут применяться комбинированные схемы один датчик основной, другой - дублирующий. Кольцевые канавки 5 на торцах втулки 1 служат для снижения концентрации напряжения по концам последней. Штуцеры 6 предназначены для радиального подвода масла высокого давления в маслораспределительные кольцевые канавки 7 при осуществлении маслосъема упругого элемента 1 с кольца подшипника 2, напрессованного на шейку оси 3, после посадки и естественного остывания кольца подшипника на шейке оси до температуры производственного помещения и выполнения замеров. Тензодатчики закрыты защитным кожухом 8, замер температуры соединения осуществляется при помощи термопар 9, одна из которых является дублирующей. Устройство работает следующим образом. На поверхности кольца подшипника 2 коаксиально располагается посаженный с натягом упругий элемент 1 на всех стадиях процесса формирования соединения кольцо подшипника - шейка оси. В зоне деформированного участка упругого элемента 1 путем тензометрирования определяют уровень напряжений. Контактное давление в сопряжении и прочность посадки кольца подшипника на шейке оси устанавливают путем пересчета измеренных напряжений по известным из теории упругости зависимостям и сравнивают с минимально допустимыми значениями. Контроль качества тепловой сборки колец подшипников с шейками осей выполняется дважды а) перед тепловой сборкой косвенным способом путем проверки посадочных размеров деталей б) после остывания кольца по месту посадки прямым способом по напряженному состоянию упругого элемента устройства, обусловленному наличием фактического натяга в зоне контакта соединения кольцо подшипника - шейка оси. Тепловая напрессовка упругого элемента 1 на контролируемое кольцо подшипника 2 позволяет оценить фактическую макрогеометрию сопряжения (овальность, конусность) по разности фиксируемых величин напряжений растяжения упругого элемента 1, что существенно повышает достоверность оценки прочности сопряжения тепловой напрессовки колец подшипников на шейки осей колесных пар вагонов. Результаты замеров и полученные расчетным путем параметры сформированного соединения не должны иметь нормированных отклонений от установленных эталонных величин. В противном случае полученное поперечно-прессовое соединение шейка оси - кольцо подшипника бракуется и подлежит расформированию. Если соединение удовлетворяет установленным требованиям, производится демонтаж измерительного устройства с напрессованного кольца подшипника. Предлагается использовать втулку с тензорезисторами 4 и постоянным посадочным диаметром по всей длине ее контакта с контролируемым кольцом подшипника. Упругий элемент 1 соединяют с натягом с кольцом 2 подшипника тепловым способом, образуя составной толстостенный цилиндр. После остывания полученного соединения производится балансировка измерительной мостовой схемы при температуре производственного помещения. Данное поперечно-прессовое соединение (втулка-кольцо подшипника) нагревают до момента окончательного расширения посадочного отверстия под шейку оси в кольце подшипника 2 (не более 100-120 С, что контролируется с помощью термопар 9) и собирают соединение. Фиксируют максимальные окружные нормальные напряжения на поверхности тензометрической втулки. Повторный замер указанных напряжений производится после остывания сформированного тройного соединения. Источники информации 1. Гречищев Е.С., Ильяшенко А.А. Соединения с натягом. Расчеты, проектирование,изготовление. - . Машиностроение, 1981. - С. 5, 7, 29, 31. 2. .с. СССР 1656361, ПК 01 1/22, 1991 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.