CS218005B1

CS218005B1 - Equipment for testing the limit properties of radial rolling bearings

Info

Publication number: CS218005B1
Application number: CS348279A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Bohacek; Radoslav Sablik
Original assignee: Frantisek Bohacek; Radoslav Sablik
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález se týká zařízení na zkoušení mezních vlastností radiálních valivých ložisek. . Cílem vynálezu je vytvořit zařízení umožňující spolehlivé a operativní zkoušení většího počtu ložisek současně. Uvedeného cíle je dosahováno tím, že vnější zkoušená ložiska jsou uložena po jednom v opěrných pouzdrech pevně spojených se základní deskou a vnitřní zkoušená ložiska jsou uložena v zatěžovacím pouzdru spojeném se zatěžovacím mechanismem. Dutiny opěrných pouzder a dutina zatěžovacího pouzdra jsou opatřeny tepelně izolační výstelkou. Distanční kroužky přiléhající k čelům kroužků zkoušených ložisek jsou vytvořeny z tepelně izolační hmoty nebo kombinace kovu s touto hmotou. Distanční kroužky spolupracující mezi jednotlivými páry zkoušených ložisek vytvářejí axiální labyrintovou mezeruThe invention relates to a device for testing the limit properties of radial rolling bearings. . The aim of the invention is to create a device enabling reliable and operative testing of a larger number of bearings simultaneously. The stated aim is achieved by the outer tested bearings being placed one by one in support sleeves firmly connected to the base plate and the inner tested bearings being placed in a load sleeve connected to the loading mechanism. The cavities of the support sleeves and the cavity of the load sleeve are provided with a thermally insulating lining. The spacer rings adjacent to the faces of the rings of the tested bearings are made of a thermally insulating material or a combination of metal with this material. The spacer rings cooperating between individual pairs of tested bearings create an axial labyrinth gap

Description

Vynález se týká zařízení na zkoušení mezních vlastností radiálních valivých ložisek, a to zejména k ověřování jejich rychloběžnosti při použití různých způsobů mazání s umožněním přesného sledování energetických ztrát ve vyzkoušených ložiskách a jejich přeměny v teplo. Zařízení může být použito na zkoušení základní trvanlivosti valivých ložisek.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for testing the limit properties of radial roller bearings, in particular for verifying their high speed using various lubrication methods, allowing accurate monitoring of energy losses in tested bearings and their conversion into heat. The device can be used to test the basic life of rolling bearings.

Existují mezinárodně uznávané definice dynamické únosnosti, které odpovídají současnému stavu techniky, umožňují zkoušení a spolehlivě udávají míru dynamické únosnosti pro podmínky určitého uložení. Podrobně lze přesně definovat každý druh mazání, kterého se použije při zkouškách i v praktickém uložení valivých ložisek.There are internationally accepted definitions of dynamic load capacity, which correspond to the state of the art, allow for testing and reliably give a measure of the dynamic load capacity for a certain bearing condition. Each type of lubrication that can be used in both tests and practical bearings can be precisely defined.

K definici stačí údaj druhu maziva, jeho množství a způsobu dopravy na mazací místo. Ze zatížení, mazání a frekvence otáček pak plyne provozní teplota uzlu. Chybí ovšem jednotná a všeobecně uznávaná definice rychlohěžnosti valivých ložisek, neboť jejich výrobci mají různá kritéria pro její stanovení. Ani terminologie k této problematice není jednotná. Mluví se o dovolené frekvenci otáček, o maximální dovolené frekvenci otáček, o přípustné nebo mezní frekvenci otáček apod. Všeobecně se uvádí že nejvyšší frekvence otáček podle údaje v katalogu lze dosáhnout jen při malém zatížení a při dobrém mazání. Tento údaj se běžně vykládá s velkou libovůlí, plyne však z něho již zmíněná spojitost mezi zatížením ložiska, frekvencí otáček a mazáním, které zpravidla plní i funkci chlazení. Dosud však není známo zařízení, na kterém by bylo možné zkoušet ložiska z hlediska vzájemného působení uvedených faktorů.It is sufficient to specify the type of lubricant, its quantity and the method of transport to the lubricating point. The operating temperature of the node then results from the load, lubrication and speed. However, there is a lack of a uniform and generally accepted definition of high-speed rolling bearings, as their manufacturers have different criteria for its determination. Nor is the terminology on this issue uniform. They refer to the permissible speed, the maximum permissible speed, the permissible or limit speed, etc. It is generally stated that the highest speed according to the data in the catalog can only be achieved under low load and good lubrication. This figure is usually interpreted with great arbitrariness, but it implies the already mentioned connection between bearing load, speed and lubrication, which usually also serves as a cooling function. However, there is no known device on which bearings can be tested for the interaction of these factors.

Je známo více typů zařízení na zkoušení ložisek, z nichž je část určena i k současnému zkoušení více kusů téhož typu a velikosti. Operativní zkoušení předpokládá současné zkoušení více kusů na jednom zařízení. Známá zařízení tohoto druhu však mají zejména tyto nedostatky:Several types of bearing testing devices are known, some of which are intended for simultaneous testing of multiple pieces of the same type and size. Operational testing assumes simultaneous testing of several pieces on one device. However, known devices of this kind have the following drawbacks in particular:

1) Jediná velikost ložiskového tělesa je zpravidla určena’ pro určitý rozsah normalizovaných velikostí zkoušených ložisek. Z toho plyne, že se z menších ložisek odvádí do ložiskového tělesa relativně více tepla než z ložisek větších, takže se sledované vlastnosti menších ložisek posuzují příznivěji než u ložisek větších. To se projevuje jak u zkoušek na únosnost, tak i na frekvenci otáček.1) A single bearing housing size is typically determined for a range of standardized bearing sizes. As a result, relatively more heat is dissipated from smaller bearings into the bearing body than from larger bearings, so that the observed properties of smaller bearings are considered more favorably than for larger bearings. This is evident in both the load and speed tests.

2) Odvod tepla převážně do ložiskového tělesa působí nerovnoměrné rozložení teplotního pole v tom smyslu, že teplota na vnitřním kroužku je zpravidla až značně vyšší než na vnějším kroužku, což vede k vymezování vnitřní vůle v ložisku a ke zhoršení podmínek provozu.2) Heat dissipation predominantly into the bearing housing causes an uneven distribution of the temperature field in the sense that the temperature on the inner ring is usually considerably higher than on the outer ring, which leads to a definition of the inner clearance in the bearing and deterioration of operating conditions.

3) Působení zatěžovací síly svislým tlakem shora působí deformace vnějších ložiskových kroužků, což zvyšuje zmíněnou tendenci k vymezování vnitřní vůle v ložisku a zhoršuje rozložení sil.3) The application of a vertical load from the load force causes deformation of the outer bearing rings, which increases the tendency to define the internal clearance in the bearing and worsens the force distribution.

Uvedené nedostatky odstraňuje v dosud největší známé míře zařízení podle vynálezu. Zařízení sestává ze zkušebního vřetene k současnému zkoušení čtyř radiálních valivých ložisek, ze základní desky, ze zatěžovacího mechanismu, z náhonové části s plynule stavitelnou frekvencí otáček, z čidel na snímání teploty a chyění.The above-mentioned deficiencies are eliminated to the greatest extent known by the device according to the invention. The device consists of a test spindle for simultaneous testing of four radial roller bearings, a base plate, a loading mechanism, a drive part with a continuously variable speed, sensors for temperature sensing and catching.

Podstata vynálezu je v tom, že na hřídeli jsou uspořádána dvě vnější zkoušená ložiska uložená po jednom v opěrných pouzdrech pevně spojených se základní deskou a dvě vnitřní zkoušená ložiska uložená v zatěžovacím pouzdru spojeném se zatěžovacím mechanismem. Dutiny opěrných pouzder a dutina zatěžovacího pouzdra jsou opatřeny tepelně izolační výstelkou. Distanční kroužky přiléhající k čelům vnějších kroužků zkoušených ložisek a distanční kroužky přiléhající k čelům vnitřních kroužků zkoušených ložisek jsou vytvořeny z tepelně izolační hmoty nebo kombinace kovu s takovou hmotou. Distanční kroužky spolupracující mezi jednotlivými páry zkoušených ložisek vytvářejí axiální labyrintovou mezeru. Další podstatou je to, že zatěžovací pouzdro je na spodní části vnější válcové plochy opatřeno čelistmi obvodového rybinového zámku vytvořenými souměrně ke středu délky zatěžovacího pouzdra. Tyto čelisti zapadají do čelistí vnitřního obvodového rybinového zámku na úseči vnitřní válcové plochy, vytvořené v horní části třmene, na který je ve svislé ose axiálním čepem uchycena dvouramenná zatěžovací páka. Další podstatou je to, že hřídel je opatřena pouzdrem z tepelně izolační hmoty.SUMMARY OF THE INVENTION The invention is characterized in that two external test bearings are provided on the shaft, one in each case in support sleeves fixedly connected to the base plate, and two internal test bearings are mounted in a load case connected to the load mechanism. The cavities of the supporting bushes and the cavity of the load bushing are provided with a thermal insulation lining. Spacers adjacent to the faces of the outer rings of the test bearings and spacers adjacent to the faces of the inner rings of the test bearings are made of a thermal insulating material or a combination of metal and such a material. Spacer rings cooperating between individual pairs of test bearings create an axial labyrinth gap. Another feature is that the load case is provided at the bottom of the outer cylindrical surface with jaws of the peripheral dovetail lock formed symmetrically to the center of the length of the load case. These jaws fit into the jaws of the inner peripheral dovetail lock on a portion of the inner cylindrical surface formed in the upper part of the yoke to which a two-arm load lever is mounted in the vertical axis by an axial pin. Another principle is that the shaft is provided with a bush of thermally insulating material.

Zařízení podle vynálezu umožňuje spolehlivé a operativní zkoušení mezních vlastností radiálních valivých ložisek bez tepelného ovlivnění ze sousedních současně zkoušených ložisek a bez deformací vnějších ložiskových kroužků působením zatěžovací síly, což snižuje tendenci k vymezování vnitřní vůle v ložisku a zlepšuje rozložení sil.The device according to the invention allows reliable and operative testing of limit properties of radial roller bearings without thermal interference from adjacent simultaneously tested bearings and without deformation of outer bearing rings under load force, which reduces the tendency to define internal clearance in the bearing and improves the force distribution.

Výhodou zařízení podle vynálezu je to, žé zkoušení ložisek probíhá v podmínkách maximální fyzikální podobnosti, protože zkoušená ložiska jsou prakticky od soustrojí zkušebního stroje tepelně odizolována a veškeré teplo je odebíráno olejem, který proudí přes zkoušená ložiska. Energetické ztráty jsou dány rozdílem teplot oleje před vstupem do každého ložiska a po výstupu z každého ložiska. Ekonomickou výhodou je to, že není nutné zkoušet celý soubor ložisek, což vede k úsporám energie a pracnosti.The advantage of the device according to the invention is that the bearing testing is carried out under conditions of maximum physical similarity, since the tested bearings are practically thermally insulated from the test machine assembly and all heat is extracted by the oil flowing through the tested bearings. Energy losses are given by the difference in oil temperatures before entering and after each bearing. The economic advantage is that it is not necessary to test the entire set of bearings, which leads to energy and labor savings.

Vynález je dále vysvětlen na základě jeho příkladného provedení znázorněného na přiložených výkresech kde značí obr. 1 pohled na celkovou sestavu v řezu, obr. 2 boční díl zařízení, obr. 3 střední díl zařízení.The invention is further elucidated on the basis of an exemplary embodiment illustrated in the accompanying drawings, wherein FIG. 1 is a cross-sectional view of the overall assembly; FIG. 2 shows a side part of the device;

Na základní desce 1 jsou vytvořeny dvě opěry 2, na nichž spočívají dvě opěrná pouz218005 dra 3, jejichž vnější válcová plocha zapadá obvodovým vybráním 4 do obvodového osazení 5, vytvořeného na . rozevřené úseči vnitřní válcové plochy na horní části každé z opěr 2 tak, že úseče na obou opěrách 2 jsou souosé. Toto uspořádání určuje kromě souososti obou opěrných pouzder 3 též jejich vzájemnou vzdálenost a axiální tuhost.Two supports 2 are formed on the base plate 1, on which two support sleeves 21005 of the dra 3 rest, the outer cylindrical surface of which fits into the peripheral shoulder 5 formed on the peripheral recess 4. the open sections of the inner cylindrical surface at the top of each of the abutments 2 so that the sections on both abutments 2 are coaxial. This arrangement determines, apart from the coaxiality of the two support bushes 3, also their mutual distance and axial stiffness.

Mezi oběma opěrami 2 a opěrnými pouzdry 3 je zasunut komplex sestávající ze zatěžovacího pouzdra 6, třmene 7 a zatěžovací páky 8, který je uspořádán nad základní deskou 1 tak, že zatěžovací pouzdro 6 je čelistmi zámku 9 zavedeno do čelistí rybinového zámku 10 na třmenu 7, který nese na axiálním čepu 11 zavěšený střed dvouramenné zatěžovací páky 8, na jejíž jeden konec působí svisle dolů zatěžovací síla F_r a jejíž druhý konec se opírá o opěru 12 (obr. 3), pevně spojenou se základní deskou 1.Between the two supports 2 and the support sleeves 3 is inserted a complex consisting of a load case 6, a yoke 7 and a load lever 8, which is arranged above the base plate 1 so that the load case 6 is inserted into the jaws of the dovetail lock 10 on the yoke 7 which bears on the axial pin 11 the hinged center of the two-arm load lever 8, one end of which is applied vertically downwards by a load force F _r and whose other end is supported by a support 12 (FIG. 3) firmly connected to the base plate 1.

Celý tento komplex nesou Čtyři zkoušená ložiska A, B, C, D, nasunutá na hřídeli 13 vřetene, jejichž vnější kroužky jsou uloženy v ložiskových pouzdrech, a to vnější ložiska A a D v opěrných pouzdrech 3 a vnitřní ložiska B a C v zatěžovacím pouzdru 6. Při tom je výstelka 14 stěn i výstelka 15 dna opěrných pouzder 3 i výstelka 16 stěny zatěžovacího pouzdra 6 vytvořena z tepelně izolační hmoty.The whole complex is supported by four tested bearings A, B, C, D, pushed onto the spindle shaft 13, the outer rings of which are housed in the bearing bushes, the outer bearings A and D in the bearing bushes 3 and the inner bearings B and C in the load bushing. 6. In this case, the wall lining 14 and the bottom lining 15 of the support sleeves 3 and the wall lining 16 of the load case 6 are formed of a heat-insulating material.

Podobně jsou z tepelně izolační hmoty i distanční kroužky 17, 18, 19, které určují axiální polohu vnějšího kroužku současně zkoušených ložisek v pouzdrech, a distanční kroužky 20, 21, 22, 23, 24, které určují axiální polohu vnitřního kroužku současně zkoušených ložisek A, B, C, D na hřídeli 13. Distanční kroužky, které spolupracují mezi jednotlivými páry ložisek, to je distanční kroužky 17, 21 spolupracující mezi zkoušenými ložisky A, B a distanční kroužky 19, 23 spolupracující mezi zkoušenými ložisky C, D, vytvářejí axiální labyrintovou mezeru, která zabraňuje přestupu tepla z jednoho ložiska do druhého.Similarly, spacers 17, 18, 19, which determine the axial position of the outer ring of simultaneously tested bearings in bushings, and spacers 20, 21, 22, 23, 24, which determine the axial position of the inner ring of the simultaneously tested bearings A , B, C, D on the shaft 13. Spacer rings that cooperate between the individual bearing pairs, i.e. spacers 17, 21 cooperating between the tested bearings A, B and spacers 19, 23 cooperating between the tested bearings C, D, form axial a labyrinth gap that prevents heat transfer from one bearing to another.

Místo tepelně Izolační hmoty je možné použít — zejména u větších ložisek — na distanční kroužky i kombinace kovu s takovou hmotou. V případě nutnosti rozeznat malé rozdíly zkoušených hodnot je možné použít hřídele 13 vřetene, na němž je nataženo přesné izolační pouzdro 25 z tepelně izolační hmoty. Pro normální zkoušení toho nebývá třeba.Instead of a heat insulating material, it is possible to use a combination of a metal with such a material, especially for larger bearings. If it is necessary to recognize small differences in the test values, it is possible to use a spindle shaft 13 on which a precision insulating sleeve 25 of thermally insulating material is coated. This is not necessary for normal testing.

Na vnitřních čelech opěrných pouzder 3 je vytvořena axiální soustředná drážka, do níž je vsazeno těsnění 26. Úzký prostor mezi zatěžovacím pouzdrem 6 a oběma opěrnými pouzdry 3, který je na zevním obvodu omezen těsněním 26, je vyplněn olejem. Tato úprava zvyšuje tuhost celého systému a jeho odolnost proti chvění, které by popřípadě mohlo ovlivnit výsledky zkoušek. Tomu přispívá i přesně centrální samostavný směr zatěžovací síly F_r, která působí zespodu svislým tahem směrem dolů a při tuhosti všech částí zatěžovacího systému zabraňuje nepříznivým deformacím kroužků zkoušených ložisek, takže zatížené pásmo v ložisku odpovídá rozložení zatěžovací síly na valivá tělesa podle obr. 3.An axial concentric groove is formed on the inner faces of the support sleeves 3 into which the seal 26 is inserted. The narrow space between the load case 6 and the two support sleeves 3, which is limited on the outer circumference by the seal 26, is filled with oil. This treatment increases the rigidity of the whole system and its vibration resistance, which could possibly affect test results. This also contributes precisely to the central self-aligning direction of the load force F _r , which acts from below with a downward vertical pull and avoids adverse deformation of the rings of the tested bearings at the rigidity of all parts of the load system.

Ložiska A, B, C, D jsou každé zvlášť mazána známým způsobem cirkulačním olejem, vysokootáčková ložiska též olejovou mlhou. Dávkování maziva je přesně stavitelné.Bearings A, B, C, D are each separately lubricated in a known manner with circulating oil, high-speed bearings are also oil mist. The lubricant dosing is precisely adjustable.

Do každého uzlu jsou zavedena nezakreslená čidla snímající teplotu a chvění.Non-plotted temperature and vibration sensors are introduced into each node.

Claims

SUBJECT

1. Equipment for testing the limit properties of radial roller bearings consisting of a test spindle for simultaneous testing of four radial roller bearings arranged on a shaft, a base plate, a loading mechanism, a continuously variable speed drive section, temperature and vibration sensing sensors; characterized in that two support sleeves (3) for receiving the external test bearings are firmly connected to the base plate (1) and one load case (6) for receiving the internal test bearings is connected to the loading mechanism, the cavities of the support sleeves (3) and the cavities of the load case (6j) are provided with a thermal insulating liner, and further the spacer rings (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24} for positioning the test bearings are made of a thermal insulating material or metal combination with such a material; forms an axial axis between the tested bearings labyrinth gap.

Device according to claim 1, characterized in that the load case (6) is provided at the lower part of the outer cylindrical surface with jaws of the peripheral dovetail lock (9) symmetrical to the center of the length of the load case (6). (10) on a section of the inner cylindrical surface formed in the upper part of the yoke (7), on which a two-arm load lever (8) is mounted in the vertical axis by an axial pin (11).

Device according to Claim 1, characterized in that the support sleeve (3) has a shaft (13) provided with an insulating sleeve (25) of thermally insulating material.