DE2529462B2 - Programmierbare Kugellagerprüfanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine programmierbare Kugellagerprüfanlage für Lebensdauerprüfungen, bei der das zu prüfende Kugellager in einer zentrierenden Aufnahme auf einer z. B. mittels Hydraulikzylinder in einem Bereich von ±50° schwenkbaren Welle angeordnet ist

Kugellagerprüfanlagen sind in den verschiedensten Formen schon bekanntgeworden. So offenbart beispielsweise die DE-Auslegeschrift 19 17 172 eine Anordnung zur Prüfung von Kugellageroberflächen, bei der eine der Rotationsachsen gegenüber der anderen Achse um Winkelbeträge bis 90° hin- und herschwenkbar ist Hierbei geht die Schwenkachse durch den Kugelmittelpunkt, wobei ein Exzenter die Schwenkwalze bewegt. Diese Anordnung dient ausschließlich der maschinellen Auslese von Kugeln, die mit einem sichtbaren Oberflächenfehler behaftet sind. Es findet keinerlei Belastungs- und Lebensdauerprüfung statt, d. h. es v/erden auf den Prüfling keine variablen Kräfte ausgeübt. Mit dieser bekannten Anordnung ist es nicht möglich, die nachfolgend beschriebene Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, zu erfüllen.

Aus der DE-Offenlegungsschrift 20 59 504 ist ein Verfahren zum Messen zylindrischer Flächen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekanntgeworden, wo dem stillstehenden Wälzlagerring eine rotierende und bei der Messung der Fläche zwischen zwei Radialebenen zusn/iich eine translatorische Bewegung mitgeteilt wird. Auch hier findet keine Belastungspirüfung statt, sondern lediglich eine Prüfung auf Maßhaltigkeit und Konizität Weitere Anordnungen sind aus der US-Patentschrift 33 32 277 und der DE-Offenlegungsschrift 22 54 369 bekanntgeworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugellagerprüfanlage zu schaffen, bei der einmal die Last und der Drehwinkel in gegenseitiger Zuordnung beliebig programmierbar ist, so daß ein automatischer

ίο Ablauf der Lebensdauerprüfungen möglich ist und andererseits der Schwenkbewegung des Lagers eine beliebig große Schwingamplitude überlagert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1

ii aufgeführtem Maßnahmen gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen niedergelegt sind und in der Beschreibung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert wird.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es nun möglich, Kugellager, vor allem solche, die in Rudern und Klappen von Luft- und Raumfahrzeugen eingebaut werden, unter extrem kleinen Schwenkwinkeln bei zusätzlicher Flatterbewegung des angeschlossenen Bauteils zu prüfen. Bisher war es nicht möglich solche Kugellager unter den in der Praxis effektiv auftretenden Belastungen programmierbar zu prüfen und mit einer zweiten Amplitude zu überlagern. Dadurch aber wird ein hoher Prozentsatz zur Zuverlässigkeit eines Flugkörpers beigetragen, denn gerade die Kenntnis der

Lebensdauer der einzelnen Kugellager bestimmt den Zyklus der Überholungs- und Kontrollzeiten. Die Zeichnung stellt das beschriebene Ausführungsbeispiel

dar. Es zeigt

Fig.l einen Querschnitt entlang der Linie I-I gem.

Fig.2,

F i g. 2 eine Frontansicht in vereinfachter Darstellung. Auf einer Grundplatte 30 befinden sich zwei Stützträger 31, in deren Bohrungen 32 zwei Lagerbüchsen 33 eingelassen sind, die die W~!le 21 aufnehmen, welche von einem Hydropulsdrchzylinder 18 in einem Bereich von ± 50" verschwenkt bzw. gedreht wird. Auf dieser Welle 21 ist der Prüfling 10 — das Kugellager — fixiert. Die Anordnung kann selbstverständlich so ausgebildet werden, daß jeweils auch zwei oder noch mehr Kugellager gleichzeitig der Prüfung unterworfen werden können. Der äußere Lagerring 11 des Kugellagers 10 sitzt in einem Metallring 13, in dem ein Bolzen 14 lagert, der seinerseits die Gabelenden 22 einer Schubstange 23 aufnimmt. Dieser Bolzen überträgt nun die oszillierende Bewegung eines elektromechanischen Antriebs 15 auf den Prüfling 10. Der Metallring 13 wird von einem Nadellager 24 umschlossen. Dies ist erforderlich, damit die oszillierende Bewegung bei gleichzeitiger Beaufschlagung des Prüflings mit einer variabel einstellbaren Lagerbelastung möglich ist. Hierzu wird diese Lagerbelastung auf den Außenring des Nadellagers 24 über eine Metallschale 16 übertragen. Die Kraftbeaufschhgung erfolgt über einen Hydropulszylinder 17 mit einem elektrohydraulischen

Servoventil (letzteres ist nicht gezeichnet).

Die Drehbewegung für den Prüfling 10 wird ebenfalls mittels eines Hydropulszylinders 18, der im vorliegenden Falle ein Hydropulsdrehzylinder ist, übertragen. Um nun gleichzeitig mit der Drehbewegung dem Prüfling 10 eine oszillierende Bewegung zu überlagern, ist ein elektromechanischer Antrieb 15, der aus einem Elektromotor mit angelenktem, stufenlos regulierbaren Getriebe besteht, angeordnet. Auf der Getriebean-

triebswelle 20 sitzt eine Exzenterscheibe 19, die über die Schubstange 23 die rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umsetzt Wie bereits erwähnt, greift hierzu die Gabel 22 der Schubstange 23 in den Bolzen 14 des Metallringes 13 und verschwenkt diesen entsprechend der vorgegebenen Exzentrizität der Scheibe 19. Diese ist leicht auswechselbar angeordnet, so daß auch die oszillierende Bewegung variabel gestaltet werden kann.

Es versteht sich von selbst, daß die Prüflinge 10 ι ο sowohl mit ihren Innen- als auch mit ihren Außenringen formschlüssig mit der Welle 21 einerseits und dem Metallring 13 andererseits verbunden sein müssen, wenn ein exaktes Versuchs- und Meßergebnis erhalten werdensoll.

Durch die Austauschbarkeit der Exzenterscheiben sowie die Regelung der Drehzahlen des E-Motors 15 ist es möglich, ein breites Spektrum von Kombinationen zwischen Amplitude und Frequenz der Prüfungen zuzuordnen.

Die Steuerung der beiden Hydropulszylinder 17, 18 für die Krafteingabe und die Drehbewegung erfolgt über ein nicht gezeichnetes Programmsteuei'gerät, das ein programmierbarer Funktionsgenerator sein kann. Damit wird ein phasengleiches Auslesen der analogen Signale auf zwei getrennten Kanälen ermöglicht, d. h. die Signale die den physikalischen Einzelwerten entsprechen, werden analog für die Steuerung des Regelkreises ausgegeben.

Selbstverständlich kann die Steuerung der Regelkreise der Prüfanlage auch mit einem elektronischer Rechner oder einem Magnetbandgerät vorgenommen v/erden.

FOr die Lebensdauer eines Wälzlagers ist die 360"-Drehung der einzelnen Wälzkörper wesentlich, weil sie eine ausreichende Beständigkeit des Schmierfilms gewährleistet Bei Schwenkbewegungen mit einem kleineren Drehwinkel ist dies nicht mehr gegeben. Nur solche Drehwinkel aber kommen in der Praxis beispielsweise eines Flugzeugruderlagers vor, die außerdem noch einer Beanspruchung durch Rüttelbewegungen ausgesetzt sind, die aus den Luftkräften resultieren. Da die genannten Lager nur einem Schwenkbereich von +30° und —15° ausgesetzt sind und mit zunehmendem Ruderausschlag die Lagerbelastung zunimmt, muß jeder einzelnen Winkelstellung des Ruders bzw. in der Prüfanlage dem Prüfling eine bestimmte Last zugeordnet werden. Dies geschieht gemäß der Erfindung durch das Programm des Steuergeräts, das die phasengleichen Punkte ausgibt Damit kann nun während der Schwenkphase die variable Belastung aufgegeben und dieser gleichzeitig die Rüttelbewegung überlagert wir.-Jen.

Somit ist eine Prüfaniage für Kugel; rgerlebensdauerprüfungen, vor allem für Lager von Luft- und Raumfahrzeugen geschaffen, die nahezu alle Belastungsfälle simuliert, so daß während der Schwenkung zu jeter Winkelstellung, die in dieser Stellung in der Praxis auftretende Lastgröße eingegeben werden kann. Die variabel erzeugte und überlagerte Schwingamplitude bewirkt eine ständig wechselnde Beschleunigung oder Verzögerung der Kugeldrehung oder ein Schleifen der Lagerringe an den Kugeln, so daß die in der Praxis effektiv auftretenden Belastungsfälle einwandfrei wiedergegeben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Programmierbare Kugellagerprüfanlage für Lebensdauerprüfung, bei der das zu prüfende Kugellager in einer zentrierenden Aufnahme auf einer z.B. mittels Hydraulikzylinder in einem Bereich von ±50" schwenkbaren Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerring (11) des Prüflings (10) in einem Metallring (13) angeordnet ist, dem über einen Bolzen (14) die oszillierende Bewegung eines elektromechanischen Antriebs (15) und über eine Metallschale (16) die effektive Lagerbelastung eines Hydraulikzylinders (17) von einem Programmsteuergerät übertragen wird, wobei der Drehbewegung eines weiteren Hydropulszylinders (18) dem Lager (10, U, 12) die oszillierende Bewegung des elektromechanischen Antriebs (15) überlagert wird.

2. Prüfanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Jaß dem elektromechanischen Antrieb (15) ein srüieiuös regelbares Getriebe mit einer Exzenterscheibe (19) auf der Antriebswelle (20) zugeordnet ist

3. Prüfanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (19) auswechselbar angeordnet fet

4. Prüf anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Programmsteuergerät als programmierbarer Funktionsgenerator ausgebildet ist.

5. Prüfanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d:G das Programmsteuergerät von einem Rechner oder einem Magnetbandgerät gebildet wird.

6. Prüfanlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (U) und die Lagerwelle (21) zwei und mehr Prüflingslager (10) aufnehmen.