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

(51)23 11/02, НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ТЕПЛОВОЙ НАПРЕССОВКИ НА ШЕЙКУ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ КОЛЬЦА ПОДШИПНИКА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(72) Авторы Чернин Игорь Леонидович Скачко Максим Анатольевич Чернин Ростислав Игоревич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(57) 1. Устройство для контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси колесной пары кольца подшипника, содержащее измерительный элемент с тензорезисторами, установленный концентрично относительно последнего при сборке соединения с гарантированным натягом, отличающееся тем, что корпус измерительного элемента выполнен цилиндрическим составным в виде концентрично расположенных и неподвижно скрепленных между собой наружного толстостенного стакана с центральным круглым отверстием в днище для прохода контролируемого кольца подшипника по диаметру его дорожки качения и внутренней тонкостенной гильзы с утолщенными фланцами, между внутренними плоскостями которых имеет кольцевую, закрываемую внутренней цилиндрической поверхностью упомянутого наружного стакана и изолированную от внешней среды уплотнениями полость, а полость заполнена перед нагревом кольца гидросредой под давлением. 15872. Устройство для контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси колесной пары кольца подшипника по п. 1, отличающееся тем, что по плоскостям фланцев внутренней тонкостенной гильзы, контактирующим с открытым торцем и днищем наружного толстостенного стакана, имеются торцовые уплотнения, а цилиндрические поверхности упомянутых фланцев внутренней гильзы, сопряженные с поверхностями последнего, снабжены кольцевыми уплотнениями, при этом у указанного стакана днище с внутренней стороны и открытый торец снабжены кольцевыми проточками, а у тонкостенной гильзы выполнена кольцевая проточка на внутренней плоскости фланца большего диаметра. 3. Устройство для контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси колесной пары кольца подшипника по п. 2, отличающееся тем, что одно из торцевых уплотнений наружного стакана выполнено в виде плоской кольцевой упругой металлической прокладки,оппозитно расположенный торец последнего снабжен кольцевой сжимаемой прокладкой,на цилиндрических поверхностях фланцев внутренней гильзы уплотнения выполнены в виде кольцевых проточек, при этом на внутренней поверхности наружного стакана с открытой стороны последнего имеется кольцевая проточка с закладным элементом в качестве вспомогательного элемента герметизирующей системы устройства.(56) 1. Гречищев Е.С., Ильяшенко А.А. Соединения с натягом. Расчеты, проектирование,изготовление. -М. Машиностроение, 1981. - . 5-9 29-31. 2. А.с. СССР 1656361 МПК 701 1/22, 1991 (прототип). Устройство относится к области машиностроения к механосборочному производству,в частности к сборке поперечно-прессовых соединений с нагревом охватывающей детали,а именно к тепловой напрессовке внутренних колец роликовых буксовых подшипников на шейки осей колесных пар вагонов. Предназначено для контроля прочности сопряжения деталей с натягом по действительному напряженному состоянию последних от воздействия удельного давления в зоне контакта тепловой посадки. В вагоноремонтном производстве и в вагоностроении применяется способ косвенного контроля прочности напрессовки колец буксовых подшипников на шейки осей колесных пар вагонов, который заключается в определении разности величин диаметров посадочных поверхностей сопрягаемых с заданным натягом деталей перед сборкой с помощью мерительных инструментов и оптико-механических приборов. Применяемый контроль посадки по замерам диаметров не обеспечивает возможности получения вполне достоверных оценок упругонапряженного состояния деталей получаемых соединений тем более,что в практике теплового формирования соединений не контролируется взаимное угловое расположение сопрягаемых деталей в процессе сборки. Это вызывает отклонения величины контактного давления в получаемых соединениях, обусловливающего сопротивление посадки относительному сдвигу и проворачиванию, из-за наличия конусности и овальности поверхностей сопряжения деталей 1. Известны тензометрические устройства для определения усилий и напряжений в элементах металлоконструкций, в деталях машин и механизмов. Наиболее близким к предлагаемому устройству является тензодатчик для измерения сил в деталях и узлах механизмов 2, который содержит упругий чувствительный элемент в виде цилиндра, на наружной поверхности которого вдоль и поперек оси симметрии наклеены тензорезисторы, соединяемые в мостовую измерительную схему. Применение этого тензодатчика не обеспечивает возможности осуществления контроля прочности сопряжения деталей с натягом. 1587 Задачей полезной модели является улучшение контроля качества сборки тепловых соединений шейка оси-кольцо подшипника для повышения технического ресурса и надежности буксовых узлов и колесных пар вагонов. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси колесной пары кольца подшипника, содержащем измерительный элемент с тензорезисторами, установленный концентрично относительно последнего при сборке соединения с гарантированным натягом, корпус измерительного элемента выполнен цилиндрическим составным в виде концентрично расположенных и неподвижно скрепленных между собой наружного толстостенного стакана с центральным круглым отверстием в днище для прохода контролируемого кольца подшипника по диаметру его дорожки качения и внутренней тонкостенной гильзы с утолщенными фланцами. Между внутренними плоскостями последних имеет кольцевую, закрываемую внутренней цилиндрической поверхностью упомянутого наружного стакана и изолированную от внешней среды уплотнениями полость, а полость заполнена перед нагревом кольца гидросредой(жидкая минеральная или консистентная смазка) под давлением, достаточным для осуществления неподвижной установки измерительного устройства на наружной поверхности последнего за счет упругой радиальной деформации указанной выше тонкостенной гильзы. В устройстве для контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси колесной пары кольца подшипника по плоскостям фланцев внутренней тонкостенной гильзы, контактирующем с открытым торцем и днищем наружного толстостенного стакана, имеются торцовые уплотнения, а цилиндрические поверхности упомянутых фланцев внутренней гильзы, сопряженные с поверхностями последнего, снабжены кольцевыми уплотнениями. При этом у указанного стакана днище с внутренней стороны и открытый торец снабжены кольцевыми проточками, а у тонкостенной гильзы выполнена кольцевая проточка на внутренней плоскости фланца большего диаметра. На чертеже изображено устройство для контроля прочности тепловой напрессовки на шейку оси колесной пары кольца подшипника. Устройство выполнено в виде концентрично расположенных и неподвижно скрепленных между собой толстостенного наружного стакана 1 с центральным отверстием в днище для прохождения контролируемого кольца подшипника по диаметру дорожки качения последнего и внутренней тонкостенной гильзы 2 (упругодеформируемого давлением гидросреды звена) с утолщенными фланцами 3. Между внутренней поверхностью стакана 1,наружной поверхностью гильзы 2 и внутренними плоскостями фланцев 3 образуется изолированная уплотнениями 4 по торцам фланцев 3 и кольцевыми уплотнениями 5 на цилиндрических поверхностях упомянутых фланцев внутренней гильзы 2 полость, снабженная обратным 7 и сливным (на чертеже условно не показан) клапанами, заполняется жидкой или консистентной смазкой под давлением через штуцер 8. Уплотнение 4 на днище стакана 1 выполняют в виде плоской кольцевой упругой прокладки (например, из сулемина), а на оппозитно расположенном торце последнего имеется сжимаемая кольцевая прокладка (выполнена, например, из фторпласта, полиамида, кремнеорганического полимера). Уплотнения 5 являются вспомогательными элементами герметизирующего комплекса. (Уплотнительные комплексы позволяют повысить надежность герметизирующей системы путем параллельного соединения ее элементов. Герметичность является обязательным условием при использовании устройства контроля.) Тензодатчики 9, закрытые защитным кожухом 10, соединяются в измерительную мостовую схему и позволяют определять напряжения на наружной поверхности толстостенного стакана 1, вызываемые деформацией кольца 11 подшипника, напрессованного на шейку оси 12 колесной пары. Важным преимуществом данного устройства является то, что при его использовании не требуется предусматривать компенсацию падения давления в замкнутой изолированной от внешней среды полости 6 гидростатического давления (при помощи гидроаккумуляторов и пр.). Кроме того, описанная система уплотнения полости гидростатического давления 3 1587 позволяет исключить дополнительные аксиальные напряжения в стакане 1 (чувствительном элементе тензодатчика) от усилий скрепления последнего с гильзой 2. Устройство работает следующим образом. Кольцо 11 подшипника, подлежащее напрессовке на шейку оси 12 колесной пары, вводят внутрь в полость 6 гильзы 2 измерительного устройства и через штуцер 8 вводят рабочую гидросреду под давлением,обеспечивающим предварительное напряжение измерительного устройства и его неподвижное закрепление относительно контролируемого кольца 11. Устанавливают относительный нуль для отсчета значений измеряемых датчиками 9 величин нормальных окружных напряжений на наружной поверхности стакана 1 (балансировка каналов тензоаппаратуры до сборки формируемого соединения при указанном положении измерительного устройства). Выполняют нагрев кольца подшипника вместе с измерительным устройством, перемещают на шейку оси 12 колесной пары и фиксируют по месту посадки. После остывания кольца подшипника на шейке оси до температуры производственного помещения записанный на диаграмму уровень напряжений в точках измерения характеризует фактическое упругодеформированное состояние напрессованного на шейку оси 12 кольца подшипника 11 от натяга в зоне сопряжения. По величинам замеренных напряжений определяют контактное давление, натяг и сравнивают с эталонными допустимыми значениями. Таким образом, контроль осуществляется дважды во-первых, перед сборкой косвенным способом путем замеров диаметров посадочных поверхностей деталей вовторых, после остывания кольца подшипника до температуры производственного помещения по месту посадки по величине напряжений от фактического натяга в сопряжении(определяются как разность величин измеренных напряжений до сборки и после формирования сопряжения). Если диаграмма сборки теплового поперечно-прессового соединения будет иметь отклонения, превышающие нормированные значения от установленных эталонных величин, полученное соединение с гарантированным натягом бракуется и подлежит расформированию, устанавливается причина брака, подбирается другое кольцо подшипника и выполняется новая сборка с записью новой диаграммы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.