Устройство для контроля прочности на сдвиг и распрессовки колец подшипников колесных пар

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ И РАСПРЕССОВКИ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕСНЫХ ПАР(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(72) Авторы Сенько Вениамин Иванович Чернин Игорь Леонидович Чернин Ростислав Игоревич Руденок Владимир Алексеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(57) 1. Устройство для контроля прочности на сдвиг и распрессовки колец подшипников колесных пар, содержащее измерительный блок с чувствительным элементом, снабженным соединенными в измерительный мост тензорезисторами, гидросистему с рабочей жидкостью под давлением в виде гидроцилиндра, закрепляемого соосно с шейкой оси колесной пары при помощи своего стаканообразного поршня, снабженного кольцевыми уплотнениями по наружной его поверхности и с резьбовой частью на внутренней поверхности открытого конца, а также направляющий шток поршня и элементы соосного скрепления измерительного блока с напрессованными на шейку оси кольцами подшипников, отличающееся тем, что гидроцилиндр снабжен двумя дополнительными расходящимися поршнями,которые установлены с возможностью перемещения по направляющему штоку основного стаканообразного поршня, и тензометрическим элементом в виде втулки с плоской торцовой поверхностью, контактирующей с днищем стаканообразного корпуса гидроцилиндра, и второй сферической торцовой поверхностью, взаимодействующей с 81972012.04.30 торцовой поверхностью одного из дополнительных расходящихся поршней, а второй из последних контактирует с глухим торцом стаканообразного основного поршня с направляющим штоком, проходящим через центральное отверстие в днище корпуса гидроцилиндра, при этом дополнительные расходящиеся поршни и тензометрический элемент установлены концентрично относительно упомянутого штока основного поршня, а корпус гидроцилиндра снабжен радиальными зажимами соосного скрепления с кольцами переднего и заднего подшипников. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит тонкостенную конусную втулку, установленную с натягом по своей внутренней цилиндрической поверхности контакта с цилиндрическими наружными поверхностями двух смежных напрессованных на шейку оси колец подшипников, а по наружной своей поверхности контактирующую с конусной внутренней поверхностью корпуса гидроцилиндра со стороны открытой его части.(56) 1. Сборка и монтаж изделий машиностроения Справочник - М. Машиностроение,1983. - Т. 1 - 480 с. 2. Патент 7009 . Устройство для контроля прочности на сдвиг и распрессовки колец подшипников колесных пар / И.Л. Чернин, Р.И. Чернин, В.А. Руденок, Д.И. Костюков. - 28.02.2011. Полезная модель относится к области машиностроения и транспорта, а именно к механосборочному производству, в частности к сборке с натягом деталей типа вал-втулка тепловым способом, и предназначена для оценки прочности сопряжения внутренних колец двух рядом стоящих буксовых роликовых подшипников, напрессованных на шейку оси колесной пары, на сдвиг и демонтажа этих соединений, не отвечающих установленным нормативным требованиям (ТНПА). Применяемые в вагоностроении и при ремонте вагонов технические средства контроля для оценки прочности напрессовки колец подшипников колесных пар не обеспечивают возможности получения вполне достоверных данных по прочности соединения деталей при их относительном аксиальном сдвиге под нагрузкой. Известны устройства для контроля усилий и напряжений в элементах металлоконструкций и в деталях машин, содержащие чувствительные элементы с установленными на них тензорезисторами, соединенными в измерительные мостовые схемы. Используются гидропрессовые соединения, сборку и демонтаж которых выполняют при помощи нагнетания масла или иной рабочей жидкости (РЖ) под высоким давлением в сопряжение при относительном аксиальном сдвиге напрессованной детали 1. Наиболее близким по совокупности признаков является устройство 2 для контроля прочности на сдвиг и распрессовки колец подшипников колесных пар, содержащее чувствительный элемент в виде цилиндрической втулки с установленными на ее наружной поверхности и соединенными в измерительный мост тензорезисторами, а также гидросистему с рабочей жидкостью под давлением. Втулка чувствительного элемента с одной плоской торцовой поверхностью установлена концентрично на упорном фланце стаканообразного корпуса рабочего цилиндра гидросистемы и закреплена на этом фланце с другого своего конца со сферической торцовой поверхностью нажимной плитой со сферической внутренней поверхностью вокруг ее центрального отверстия и крепежным диском с центральным отверстием, снабженным продольными элементами соосного скрепления измерительного блока на поверхности рабочего гидроцилиндра с клеммовым зажимом, который закреплен на наружной поверхности контролируемого кольца подшипника. При этом сам гидроцилиндр закреплен соосно на торце шейки оси при помощи ступенчатого стаканообразного поршень-штока со сплошной донной частью его меньшей 2 81972012.04.30 ступени, снабженной кольцевыми уплотнениями, и с оппозитно расположенной его резьбовой частью на внутренней поверхности открытого его конца большей ступени. Задачей данного технического решения является расширение функциональных возможностей устройства, упрощение конструкции, повышение удобства и надежности в работе. Поставленная задача решается за счет того, что устройство для контроля прочности на сдвиг и распрессовки колец подшипников содержит измерительный блок в виде чувствительного элемента с соединенными в измерительный мост тензорезисторами на поверхности цилиндрической втулки, предназначенный для фиксации величины аксиальной сдвигающей силы, а также имеет гидросистему с рабочей жидкостью (РЖ) под давлением в виде рабочего гидроцилиндра, закрепляемого соосно с шейкой оси колесной пары при помощи своего поршня в виде стакана со сплошной донной частью, снабженного кольцевыми уплотнениями по наружной своей поверхности и с резьбовой частью на внутренней поверхности открытого конца для создания контрольной нагрузки с целью демонтажа соединений с гарантированным натягом колец подшипников с шейкой оси при механической их распрессовке и для осуществления маслосъема напрессованных колец с шеек оси с использованием гидрораспора от высокого давления масла в зоне контакта поверхностей последних. Имеются элементы неподвижного соосного скрепления измерительного блока и рабочего гидроцилиндра с контролируемыми кольцами подшипников. Втулка измерительного элемента выполнена с одной плоской торцовой поверхностью, контактирующей с днищем стаканообразного корпуса рабочего цилиндра гидросистемы, и со второй сферической торцовой поверхностью, контактирующей со сферической торцовой поверхностью одного из двух дополнительных расходящихся поршней этого цилиндра. Второй из расходящихся поршней контактирует с глухим торцом основного поршня в виде резьбового стакана, снабженного штоком, проходящим через центральное отверстие в днище корпуса рабочего гидроцилиндра, при этом упомянутые расходящиеся поршни и измерительная цилиндрическая втулка установлены концентрично относительно штока основного поршня, а открытый торец последнего своей резьбовой частью соосно соединяется с резьбовой частью шейки оси колесной пары. Корпус рабочего гидроцилиндра снабжен радиальными зажимами для его скрепления с кольцами переднего и заднего подшипников, напрессованных на шейку оси колесной пары, а также конусной уплотнительной втулкой для герметизации зоны контакта торцовых поверхностей двух смежных напрессованных на шейку оси колец подшипников. При необходимости демонтажа контролируемых соединений, не отвечающих требованиям ТНПА, производят или механическую распрессовку, или гидропрессовую разборку соединений с одной установки устройства на шейку оси колесной пары. На фигуре представлено устройство для контроля прочности на сдвиг и распрессовки колец подшипников колесных пар (продольный разрез). Устройство состоит из трех основных частей а) силового гидроцилиндра 1 с расходящимися дополнительными поршнями 2 и 3 б) измерительного блока, включающего месдозу 4 в виде цилиндрической втулки с тензорезисторами 5 и опорный стакан 6 в) крепежных элементов основного поршня 7 в виде резьбового стакана, направляющего штока 8 с гайкой 9, съемной нажимной втулки 10, радиальных зажимов 11 и 12,опорных стоек 13 и конусной уплотнительной втулки 14, устанавливаемой концентрично относительно колец 15, 16 подшипников, напрессованных на шейку оси 17 колесной пары. Для герметизации внутренних полостей (А и Б) рабочего гидроцилиндра используются кольцевые уплотнения 18, 19, торцовое уплотнение 20 и лабиринтное уплотнение 21. Штуцеры 22 и 23 предназначены для подвода масла под давлением, болты 24 служат для закрепления уплотнительной втулки 14. Описанная конструкция позволяет осуществлять с одной установки устройства на колесную пару выходной контроль прочности сформированного соединения с гарантированным натягом каждого из двух колец с шейкой оси 3 81972012.04.30 механическую распрессовку с шейки оси последовательно колец переднего и заднего подшипников или одновременно двух колец указанных подшипников маслосъем двух напрессованных колец подшипников с шейки оси в условиях гидрораспора в зоне контакта их поверхностей. Устройство подготавливается к работе следующим образом. Втулку 14 устанавливают на кольца 15 и 16, наворачивают основной поршень 7, вращая шток 8, на резьбовую часть шейки оси 17 и надвигают корпус рабочего гидроцилиндра 1 на втулку 14, после чего возможно осуществлять указанные выше процессы. Для выполнения контроля прочности напрессовки кольца 15 переднего подшипника закрепляют зажимы 11 на поверхности этого кольца и подают рабочую жидкость (РЖ) под давлением в полость А через штуцер 22, передавая аксиальную нагрузку через поршень 3 на месдозу 4, и контролируют величину сдвигающего усилия по регистрирующему прибору измерительного тензометрического моста (на фигуре условно не показан). Если при достижении нормированной испытательной нагрузки (согласно ТНПА) не наблюдается относительного сдвига корпуса 1 по показаниям индикатора часового типа, закрепленного на стойке 13 (условно не показан на фигуре), то прочность сопряжения на сдвиг кольца 15, напрессованного на шейку оси 17, отвечает установленным требованиям. Для проверки прочности напрессовки на шейку оси 17 кольца 16 заднего подшипника дополнительно закрепляют зажим 12 на поверхности его буртика и повышают давление РЖ в полости А до величины, соответствующей удвоенной испытательной нагрузке на соединения с гарантированным натягом двух колец с шейкой оси, согласно требованиям ТНПА(при испытании относительный сдвиг корпуса гидроцилиндра 1 не допускается, в противном случае подлежат распрессовке оба кольца). Механическая распрессовка одновременно двух колец 15, 16 производится в описанном положении при нагнетании РЖ в полости А до полного продольного перемещения указанных колец с поверхности шейки оси 17 на наружную поверхность основного поршня 7 с меньшим наружным диаметром. При необходимости распрессовки только одного кольца 15 освобождают зажимы 12 крепления кольца 16, создают давление РЖ в полости А, сдвигая кольцо подшипника на поверхность основного поршня 7. Если необходимо выполнять только контроль прочности и механическую распрессовку соединений, можно использовать упрощенный основной поршень 7 без кольцевых уплотнений и не применять торцовое уплотнение 20, нажимную втулку 10 и гайку 9. Для осуществления маслосъема (гидрораспрессовки) колец 15, 16 прижимают торец гидроцилиндра 1, снабженный уплотнением 20, к торцу кольца 15 при помощи гайки 9 и съемной нажимной втулки 10 при освобожденных зажимах 11 и 12, зажимают болтами 24 уплотнительную конусную втулку 14, а затем закрепляют зажимы 11, 12. Снимают втулку 10 и создают высокое давление РЖ (превышающее контактное сжатие) в зоне сопряжения контактирующих поверхностей снимаемых колец 15, 16 с шейкой оси 17 при подаче рабочей жидкости через штуцер 23. После достижения требуемой величины давления в полости В (контролируется по манометру, на фигуре условно не показан) нагнетают РЖ через штуцер 22 в полость А и перемещают корпус гидроцилиндра 1 вместе с кольцами 15, 16 с шейки оси 17 (по масляной прослойке) на основной поршень 7, а затем удаляют РЖ из полостей А, В и снимают устройство вместе с распрессованными с поверхности шейки кольцами 15, 16 с оси колесной пары, вращая шток 8. Освобождают зажимы 11, 12 и болты 24, извлекают снятые кольца 15, 16 и втулку 14. Устройство готово к новой установке на другую шейку оси 17 колесной пары. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4