DE2612911A1

DE2612911A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung von waelzlagern

Info

Publication number: DE2612911A1
Application number: DE19762612911
Authority: DE
Inventors: Heinz Jenisch; Ullrich Dr Ing Kurze
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE2612911B2; DE2612911C3

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von
Wälzlagern.
Die Erfindung befasst sich mit dci Prüfung von Wälzlagern, insbesondere Miniaturkugellagern. Die Laufeigenschaften von Wälzlagern hängen, abgesehen von ihrem konstruktiven Aufbau von verschiedenen Betriebsfaktoren ab, welche insbesondere bei der Verwendung von Wälzlagen in Präzisionsgeräten deren Tauglichkeit für den bestimmten Anwendungsfall bestimmen.
Hiorzu gehört die Schmiermittelqualität, die Oberflächengüte der Wälzkörper sowie der Laufflächen, die Geometrie des Lagers und damit sein Rundlauf und eine etwaige Exzentrizität der sich umeinander drohenden Lagerteile und insbesondere der Lauf fläche gegenüber der Mittellinie des den im Betrieb sich drohenden Teil aufnehmenden Lagerringes. Beim Zusammenbau sowie bei der Wartung und ggf. Reparatur von Präuzisionsgeräten wie beispielsweise Kreiselmotoren und anderen schnell laufenden Maschinenteilen ist es von Vorteil, wenn die Güte der verwendeten Wälzlager vor dem Zusanmenbau des Gerätes zuverlässig daraufhin überprüft werden kann, ob das Wälzlager den gestellten Anforderungen entspricht oder nicht. Hierzu empfiehlt es sich, die Gütc des Rälzlagers möglichst unter Betriebsbedingungen, d.h.mit den g gleichen Drehzahlen und bei den gleichen Belastungen und Umgebungsbedingungen zu prüfen, welc]le beim Betrieb des die Wälzlager aufweisenden Gerätes auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein für eine solche Tauglichkeitsprüfung von Wälzlagern geeignetes,einfaches und eine zuverlässige Aussage über die Verwendbarkeit oder Nichtverwendbarkeit des geprüften Lagers lieferndes Prüfverfahren sowie zu dessen DurchfüI.rung geeignete Vorrichtungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch 1 gekennzeichnote Prüfverfahren. Da es für die Frage, ob ein Lager für den angegebenen Zweck geeignet ist oder nicllt von untergeordneter Bedeutung ist, welche der eingangs genannten Lagereigenschaften zu mechanischen Störschwingungen führt, genügt es das Vorhandensein solcher Schwingungen in einem bestirrtinten Frequenzbereich festzustellen und hieraus ein Kriterium für die Tauglichkeit des Lagers abzuleiten. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben si.ch aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich besonders eine Prüfvorrichtung gemäß Anspruch 5. Diese zeichnet sich durch eine einfache Bauweise und Handhabung aus. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den nachfolgenden Unteransprüchen angegeben.
Zur Erläuterung der Erfindung wird nachstehend auf ein in den Zeichnungen wiedergegebenes Ausführungsbeispiel Bezug genommen.
Darin zeigt: Figur 1 schematisch den Aufbau einer zur Prüfung eines Lagerpaares dienenden Prüfvorrichtung und Figur 2 das Blockschaltbild einer zur Durchführung des Prüfverfahrens geeigneten Meßanordnung.
In Figur 1 stehen auf einer schwingungsdämpfenden Unterlage 1 zwei Halteblöcke 2 und 3, welche über zwei parallele Bolzen 4 mechanisch miteinander verbunden sind. Auf diesen beiden Bolzen 4 geführt ist ein mit entsprechenden Durchgangsbohrungen 5 versehenes Querjoch 6, welches ebenso wie der halteblock 2 der Aufnahme des Außenringes 7 eines von zwei zu prü@enden Wälzlagern 8 dient. In den Innenring 9 jedes der beiden Wälzlager sind die Achszapfen einer Welle 10 eingesetzt, welche ein einerseits als Drehzahlgeber und andererseits als Autriebsrad dienendes Flügelrad 11 trägt. Zwei die beiden Bolzen 4 umschlingende Schraubenfedern 12 drücken das Joch 6 mit vorgegcbtner Prall von beispielsweise 0,5 bis 1,0 II in Richtung auf den Halteblock 2. An letzterem ist ein Beschleunigungsaufnehmer 13 , vorzugsweise mit eingebautem Vorverstärker angebracht. Ein optischer oder maynetischer Drehzahlaufnehmer 14 steht dem Zahnkranz des Flügelrades 11 gegenüber. Letzteres wird durch den aus einer Pressluftdüse 15 austretenden Luftstrom berührungsfrei in Umdrehung versetzt. Größe und Gewicht der aus Achse 10 und Laufrad 11 bestehenden Antriebsanordnung für den Innenring 9 der beiden Lager 8 sind vorzugsweise so gewählt, daß sie den Gegebenheiten, welchen die Lager im Betrieb ausgesetzt sind, entsprechen. Hierzu gehören Länge und Steifigkeit der Welle 10 sowie Gewicht und Trägheitsmoment von Welle und Flügelrad. Im Falle der Prüfung von Kugellagern für Kreiselmotoren sollten diese zumindest angenähert mit den entsprechenden Kennwerten des Kreiselrotors übereinstimmen.
Zu Erläuterung des Prüfverfahrens wird auf Figur 2 Bezug genommen. An die Drehzahlmeßsonde 14 ist ein Drehzahlmesser 16 angeschlossen, dessen Ausgangssignal einer Torschaltung 17 als Steuersignal zugeleitet wird. Der Beschleunigungsaufnehmer 13 ist über ein Stromversorgungsgerät 18 an den Signaleingang der Torschaltung 17 angeschlossen. Die durch den Drehzahlmesser 16 gesteuerte Torschaltung 17 bewirkt, daß das verstärkte Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers 13 nur dann zum Pegelmesser 19 gelangt, wenn das Flügelrad 11 und somit der Innenring der in beiden Kugellager 8 mit einem vorgegebenen Drehzahlbereich liegender Drehzahl umläuft. Die Breite dieses Drehzahlbereiches und der Betrag der Drehzahl selbst richten sich in erster Linie nach den spätercn Einsatzbedingungen der zu prüfenden Wälzlager.
überschreiten die am Pegelmesser 19 angezeigten mechanischen Schwingungen des Halteblocks 2 einen vorg-egebellen und zuvor experimenttel oder durch Erfahrungswerte ermittelten Schwellwert, so ist wenigstens eines der Lager 8 schadhaft. reihen untersuchungen haben gezeigt, daß der Betrag der gemessenen Störschwingungen kaum davon abhängt, ob das linke oder das rechte der beiden Ltiger schadhaft ist. Durch Vergleich m.it einem weiteren Lager,vorzugsweise mit einem nachgewiesenermaßen einwandfreien Lager,laßt sich leicht feststellen, welches der beiden vorgeprüften Lager schadhaft war. Die Prüfung kann auch von vornherein derart durchgeführt werden, daß immer ein bekanntermaßen einwandfreies und ein zu prüfendes Lager eingesetzt werden.
Bei der Eewertung des vom Beschleunigungsaufnehmer gelieferten Frequenzspektrums der Störschwingungen hat sich gezeigt, daß eine Bewertung gemäß KurveA nach DIN 45633 zu einer zuverlässigen Aussage über die Lagerqualität führt. Schailpegelmesser mit einer derartigen Bewertungskennlinie sind bekannt.
Da der Drehzahlmesser 16 ein beispielsweise hinsichtlich seiner amplitude drehzahlabhängiges Signal liefert, weist die Torschaltung vorzugsweise zwei auf bestimmte Drehzahlsignalamplituden einstellbare und auf diese Weise den Durchlaßbereich bestimmende,Schwellwertschalter auf. Die Durchschaltung des Ausgangssignals des Beschleunigungsaufnehmers 13 zum Schallpegelmesser 19 kann mit Hilfe eines durch die genannten SchwellwerEschalter gesteuerten Relaiskontakts erfolgen.
Es ist von Vorteil, die Schwingungsmessung nach Abschalten des Druckluftantriebes während des NachlauEs des Flügelrades vorzunehmen, weil dann keine die Lager parallel zum Antriebsluftstrahl belastenden Rräfte vorhanden sind. Für die Anzeige der Störschwingungen eignet sich besonders ein Instrument mit Anzeige des Impulsschallpegels, einer Maximalwertspeicherung sowie einer Rücksetztaste. Zur Unterdrückung der Anzeige während des Hochlaufs wird die Rücksetztaste betätigt. Je nach Qualitätsanforderung an die zu prüfenden Lager wird durch Messung bekanntermaßen einwandfreier Lager eine Schallpegelgrenze festgelegt. Einwandfreie und mangelhafte Lager unterscheiden sich durch Geräuschpegel in der Größe 10 dB (A). Dies wurde beispialsweise bei der Messung von Kugellagern für Kreiselmotoren im Drehzahlbereich zwischen 23500 und 24500 U/min ermittelt.
Das Meßsignal des Pegelmessers kann selbst als Gütemaß und/ oder zur Steuerung einer Freigabeanxeige (tauglich/untauglich) dieiien.
Anstelle eines Impulsschallpegelmessers 19 kann man auch einen Echtzeit-Frequenzanalysator mit nachgeschaltetem XY-Schreiber an den Beschleunigungsaufnehmer anschließen; jedoch ist dieses Meßverfahren aufwendiger als das zuvor beschriebene und liefert kein sofort ablesbales Entscheidungskriterium für die Tauglichkeit des geprüften Lagers.

Claims

Ptentansprüche 1. Verfahren zur Prüfung von Hälzlagern, insbesondere Miniaturkugellagern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das in eine Haltevorrichtung eingesetzte Kugellager berührungsfrei in Drehung versetzt wird und die mechanischen Schwingungen der Haltevorrichtung gemessen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, a a d u r c h g e k e n n -z e i c Ii n e t , daß die Schwingungsmessung nach Abschaltung der; Antriebs während des freien Auslaufs des Wälzlagers erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Frequenzspektrum der mechanischen Schwingungen aufgenommen, analysiert und frequenzabhängig bewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Frequenzbewertung entsprechend der A-Kurve nach DIN 45 633 erfolg.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der eine Lagerring (7) des zu prüfenden Wälzlagers (8) in die lialtevorrichtung (2-6) eingespannt und an diese ein Körperschallaufnehmer (13) angekoppelt ist, während der andere Lagerring (9) ein einer Pressluftdüse (15) gegenüberstehendes Antriebsflügelrad (11) trägt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Prüfung von Kugellagerpaaren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine das Antriebsflügelrad (11) tragende Welle (10) beidseitig in den Innenring (9) je eines der beiden itugellager (8) eingesetzt ist und die Außenringe (7) in zwei sich gegenüberstehenden parallelen Jochen (2,6) der HalLevorrichtung (2-6) eingespannt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das eine Joch(6) auf zwei parallelen, von den be:iden Jochen (2,6) getragenen Haltebolzen (4) gegen die vorzugsweise einstellbare Kraft wenigstens einer Feder (12) zersch .ebbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Körperschallaufnehner (13) an einem der Joche (2) befestigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Flügelrad (11) zugleich als Geberrad einer berührungsfreien Drehzahlmesseinrichtung (14) dient.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Körperschallaufnehmer (13) über eine durch die Drehzahlmeßeinrichtung (14,16) gesteuerte Torschaltung (17) an einen Schallpegelmesser (19) angeschlossen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schallpegelmesser (19) eine Einrichtung zur Speicherung der Impulsschallpegel, insbesondere des maximalen Schallpegels aufweist.