رولبرینگ های مخروطی و روش های ماشینکاری برای غلتک های مخروطی

خلاصه

هدف از اختراع حاضر ارائه یک غلتک مخروطی با عمر طولانی متشکل از غلتک‌هایی با سطوح محدب بزرگ با هزینه کم است، ترجیحاً به عنوان یک غلتک مخروطی برای حمایت از بخشی از میله انتقال خودرو. سطح محیطی غلتک (3) در یاتاقان غلتکی مخروطی با سنگ زنی به یک سطح محدب تبدیل می شود و سپس با پرداخت درام یا پرداخت بشکه ای برای جلوگیری از باقی ماندن نوارهای سنگ زنی به خوبی پردازش می شود.

شرح

رولبرینگ های مخروطی و روش های ماشینکاری برای غلتک های مخروطی

زمینه فنی

اختراع حاضر به یک غلتک مخروطی مناسب برای پشتیبانی، به عنوان مثال، بخشی از میله انتقال خودرو که در ناهماهنگی قابل توجهی استفاده می شود، و روشی برای پردازش غلتک های مخروطی آن مربوط می شود.

تکنولوژی پس زمینه

شکل 3 نمونه ای از یک غلتک مخروطی را نشان می دهد که در یک بخش میله انتقال دستی معمولی استفاده می شود. یاتاقان دارای یک غلتک مخروطی 3 است که توسط محفظه 4 نگه داشته شده و بین حلقه داخلی 1 و حلقه بیرونی 2 قرار گرفته است. حلقه داخلی 2 دارای سطح ریلی مخروطی شکل 1a است و سطح حلقه محور بزرگ 1b در سمت قطر بزرگ ارائه شده است. . حلقه بیرونی 2 جزء مستقلی نیست، به طور دقیق تر، سطح داخلی یاتاقان حلقه بیرونی 2 را تشکیل می دهد. به دلیل محدودیت های ساختاری گیربکس، بلبرینگ های مورد استفاده برای قطعه را نمی توان با ارتفاع مقطع ضخیم تر H طراحی کرد. با این حال، به دلیل قرار گرفتن در یک محیط بار سنگین، باید ظرفیت بار بالایی داشته باشد، بنابراین رولبرینگ های مخروطی دارای عرض باربری گسترده و غلتک های نازک و بلند هستند. بزرگتر از دو برابر قطر غلتک است.

به طور کلی، اگر توسط سازنده یاتاقان عرضه نشود، سطح داخلی حلقه بیرونی 2 (سطح داخلی چرخ دنده) تاج مناسبی برای یاتاقان ندارد. ضمناً با توجه به ناهماهنگی قابل توجه و کشیده بودن غلتک های این نوع غلتک های مخروطی، لازم است که این نوع غلتک مخروطی قابلیت ضد انحراف را داشته باشد. بنابراین، همانطور که در شکل 4 (الف) به وضوح نشان داده شده است، یک سطح محدب بزرگتر از سطح محدب معمولی روی سطح محیطی غلتک 3 اعمال می شود. غلتک مخروطی 3 پردازش شده تاج، مماس با سطوح ریل 1a و 2a حلقه داخلی است. 1 و حلقه بیرونی 2 در یک ناحیه تماس خاص که به صورت شعاعی از وسط جهت طولی آن امتداد دارد. به دلیل انحراف محور درگیر در سطح داخلی حلقه داخلی 1، موقعیت مماسی P ممکن است تغییر کند.

در همین حال، در حین کار، غلتک 3 غلتک مخروطی توسط سطح ریل 1a حلقه داخلی 1 یا سطح ریل 2a از حلقه بیرونی 2 رانده و می چرخد. لغزش بین وجه انتهایی بزرگ 3a غلتک 3 و سطح 1b حلقه شافت بزرگ حلقه داخلی 1 بخشی را تشکیل می دهد که برای مقاومت در برابر مقاومت ایجاد شده توسط چرخش غلتک 3 استفاده می شود.

با نزدیک‌تر شدن موقعیت مماسی P به سمت قطر کوچک حلقه داخلی 1، فاصله بین سطح شفت بزرگ 1b و موقعیت مماسی P که مقاومت ایجاد می‌کند طولانی‌تر می‌شود. بنابراین، همانطور که در شکل 4 (B) نشان داده شده است، غلتک مخروطی 3 مستعد انحراف (زاویه مایل θ) است. با طولانی شدن غلتک 3، این روند برجسته می شود.

علاوه بر این، اگر به دلیل انحراف شفت، ناهماهنگی رخ دهد، همانطور که با نقاط P1 و P2 در شکل 4 (A) نشان داده شده است، نقاط تماس بین حلقه داخلی 1 و حلقه بیرونی 2 و غلتک مخروطی 3 ممکن است در سمت قطر کوچک از هم جدا شوند. و طرف قطر بزرگ. در این حالت، نیروی محرکه مستقیماً به عنوان نیرویی عمل می کند که باعث کج شدن غلتک مخروطی 3 می شود.

میله انتقال از نظر ساختاری می تواند مقدار قابل توجهی از انحراف شفت ناشی از بار دنده داشته باشد. این به راحتی می تواند باعث خطاهای زاویه در یاتاقان شود و در نتیجه غلتک 3 انحراف داشته باشد. اگر غلتک 3 کج باشد، به اصطلاح سنگ زنی بین وجه انتهایی غلتک 3a و سطح 1b حلقه شافت بزرگ رخ می دهد. علاوه بر این، اگر بین سطح تماس غلتکی غلتک 3 و سطوح مسیر 1a و 2a حلقه داخلی 1 و حلقه خارجی 2 لغزشی وجود داشته باشد، باعث پوسته شدن، لک شدن و حتی جدا شدن می شود. این می تواند اثرات نامطلوبی بر طول عمر بلبرینگ ها داشته باشد.

برای یاطاقان غلتکی مخروطی سنتی، اقدامات زیر برای حل این مشکلات انجام شده است: (1) تنظیم شیارها در بخش حلقه شفت. (2) سطوح محدب بزرگتر را روی غلتک ها اعمال کنید. (3) استفاده از غلتک های نوع تقسیم شده (به انتشارات ثبت اختراع ژاپنی 2003-184885 مراجعه کنید). (4) زبری سطح مسیر حلقه یاتاقان را کاهش دهید و مقدار روغن روان کننده را افزایش دهید.

با این حال، یاتاقان‌ها اغلب در معرض محیط‌های بار سنگین قرار می‌گیرند، اما نمی‌توان آن‌ها را طوری طراحی کرد که سطح مقطع ضخیم‌تری داشته باشند (شکل 3)، بنابراین فقط عرض آن‌ها را طولانی‌تر می‌کند. در چنین محیطی، اقدامات ذکر شده در بالا برای حل این مشکلات کافی نیست.

به عنوان مثال، داشتن یک سطح محدب با ابعاد بزرگتر از اندازه تعیین شده روی یک غلتک باعث ناهمواری سطح تماس غلتک می شود و غلتک را مستعد آسیب بر روی این سطح می کند (به انتشارات ثبت اختراع ژاپنی {{0} مراجعه کنید. }). علاوه بر این، کاهش ناهمواری کل سطح غلتک به ارتفاع ده نقطه ای نامنظم 4/0 میکرومتر یا کمتر (با متوسط ​​زبری 0.08 میکرومتر یا کمتر در خط مرکزی) منجر به افزایش قابل توجه هزینه حتی غلتک های مونتاژ شده نیز مشکلات هزینه مشابهی دارند.

خلاصه اختراع

رولبرینگ های مخروطی که در خودروها استفاده می شود به دلیل تولید انبوه معمولاً دارای سطوح محدب از طریق ابرپردازش هستند. با این حال، تولید سطوح محدب با اندازه بزرگ تنها با استفاده از ابرپردازش دشوار است. به همین دلیل در صورت نیاز به یک سطح محدب بزرگ همانطور که در بالا توضیح داده شد، می توان روش آسیاب کردن برای تشکیل سطح محدب و سپس ماشینکاری فوق العاده سطح محدب را در نظر گرفت. با این حال، نیاز به تجهیزات تخصصی برای انجام ماشینکاری فوق العاده در کل سطح با تحدب های زیاد منجر به افزایش قابل توجه هزینه ها می شود.

در همین حال، حتی اگر سوپر ماشینکاری جزئی و نه کامل برای جلوگیری از استفاده از تجهیزات تخصصی انجام شود، اجتناب ناپذیر است که مناطقی که تحت ماشینکاری فوق العاده قرار نگرفته اند باعث آسیب پوسته شدن سطح مسیر شوند و در نتیجه عمر یاتاقان کمتر شود.

اختراع حاضر برای یاتاقان‌های غلتکی مخروطی که برای پشتیبانی از قسمت میله‌های انتقال خودروها استفاده می‌شوند مناسب است و هدف آن ارائه یک غلتک مخروطی با عمر طولانی با غلتک‌های سطح محدب بزرگ با هزینه کم است.

برای پرداختن به موارد فوق، اختراع حاضر یک غلتک مخروطی با غلتک‌های مخروطی ارائه می‌کند که هر یک از آنها تا سطحی محدب آسیاب می‌شود و با پرداخت بشکه یا پرداخت بشکه تا پایان پرداخت می‌شود تا نوارهای آسیاب بر روی سطح باقی نماند. جنبه اول اختراع حاضر).

پرداخت غلتکی یا پولیش بشکه ای را می توان به هر نحوی انجام داد، بدون اینکه محدود به روش خاصی باشد. به عنوان مثال، پرداخت درام می تواند از نوع سیال، نوع گریز از مرکز، نوع ارتعاشی یا نوع چرخشی باشد. علاوه بر این، پوشش مبتنی بر MoS2 را می توان همراه با پرداخت درام یا پرداخت بشکه (جنبه دوم اختراع حاضر) استفاده کرد.

علاوه بر این، اختراع حاضر روشی را برای پردازش غلتک های غلتک مخروطی ارائه می دهد، که در آن هر غلتک با سنگ زنی محدب ماشین کاری می شود، و با دقت با پرداخت درام یا پرداخت بشکه برای جلوگیری از باقی ماندن نوارهای سنگ زنی بر روی سطح ماشین کاری می شود (وجه سوم اختراع حاضر). ).

در اجرای روش پردازش، پوشش مبتنی بر MoS2 را می توان همزمان با پرداخت درام یا پرداخت بشکه (چهارمین جنبه از اختراع حاضر) اعمال کرد.

رولبرینگ مخروطی این اختراع برای پشتیبانی از قسمت میله انتقال خودرو مناسب است و همچنین می تواند برای اهداف دیگر مورد استفاده قرار گیرد.

به جای ماشینکاری بسیار ریز، با استفاده از پولیش درام یا پولیش بشکه برای آسیاب و تکمیل سطح غلتک، سطح محدب بزرگی روی غلتک ایجاد می شود که ممکن است با هزینه کم و بدون ایجاد مشکل، رولبرینگ های مخروطی ضد انحراف ایجاد کند. مانند کوتاه شدن طول عمر و آسیب های ناشی از لایه برداری.

تصویر

شکل 1 نمودار جریان ماشینکاری غلتک های مخروطی را نشان می دهد.

شکل 2 نتایج آزمایش لایه برداری روی رولبرینگ های مخروطی را نشان می دهد.

شکل 3 نمای مقطعی از یک غلتک مخروطی را نشان می دهد که برای پشتیبانی از یک بخش میله انتقال خودرو معمولی استفاده می شود.

شکل 4A نمای جانبی یک غلتک مخروطی با سطح محدب است و شکل 4B نمای پلان یک غلتک مخروطی با سطح محدب است.

روش های اجرای خاص

در ادامه به نقشه های همراه برای توصیف تجسم های اختراع حاضر اشاره خواهد شد.

شکل 1 روشی برای پردازش غلتک در یک غلتک مخروطی اختراع حاضر نشان می دهد. ابتدا از سنگ زنی برای پردازش سطح محدب غلتک مخروطی استفاده کنید. در مرحله بعد، پرداخت درام یا پرداخت بشکه را روی سطح غلتک مخروطی با ماشینکاری محدب ادامه دهید تا زمانی که نوارهای آسیاب ناپدید شوند.

یاتاقان های غلتکی مخروطی را با استفاده از غلتک های فرآوری شده ذکر شده در بالا مونتاژ کنید و آسیب پوسته شدن یاتاقان ها را آزمایش کنید. شکل 2 یاتاقان C مربوط به اختراع حاضر را نشان می دهد و یاتاقان A را به عنوان یک مثال مقایسه ای در شرایط مشابه B نشان می دهد، نتایج آزمایش با D مقایسه شده است. هر غلتکی از یاتاقان های A تا D دارای سطح محدب یکسانی است که با سنگ زنی تشکیل شده است.

کل سطح محدب یاتاقان A با ماشینکاری فوق العاده غلتک ها به خوبی ماشین کاری می شود. زبری سطح کلی خوب است، اما ماشینکاری با هزینه بالا برای بلبرینگ مورد نیاز است. در یاتاقان B، فقط مرکز سطح محدب غلتک از طریق ماشینکاری فوق العاده ماشینکاری می شود و نوارهای سنگ زنی باقی می ماند. یاتاقان C دارای کل غلتکی است که از طریق پردازش بشکه به دقت ماشین کاری می شود و در مقایسه با استفاده از ماشینکاری فوق العاده، زبری سطح آن بیشتر است و هیچ نوار سنگ زنی باقی نمانده است. بلبرینگ D دارای غلتک هایی است که به جز سطح محدب پردازش نشده اند. در مقایسه با زبری بلبرینگ C، زبری آن کوچکتر است، اما برخی از نوارهای سنگ زنی در تمام سطح باقی می مانند.

این آزمایش نشان داد که وجود نوارهای آسیاب باعث آسیب پوسته شدن می شود و عدم وجود نوارهای آسیاب حتی زمانی که سطح ناصاف است باعث آسیب پوسته شدن نمی شود.

با فرض اینکه نوک نوار در معرض فرسایش و ساییدگی قرار می گیرد و باعث جدا شدن سطوح مداری اجسام مقابل یعنی حلقه های داخلی و خارجی می شود. به عنوان پشتیبانی از این فرضیه، هنگام مقایسه چولگی (Rsk)، مشخص شد که یاتاقان C -2.6 است زیرا برآمدگی آن توسط ماشینکاری درام صاف شده است. به این معنی که سطح آن در حالت مقعر است (برآمدگی های نوارهای آسیاب گرد می شوند). از طرف دیگر، یاتاقان D -0.3 است زیرا هیچ پردازش دیگری به جز سنگ زنی انجام نداده است. به این معنی که سطح آن در حالتی است که برجستگی ها و فرورفتگی ها تقریباً در یک ارتفاع هستند (برآمدگی های نوارهای آسیاب تیزتر می شوند).

به طور خلاصه، ارائه ماشینکاری دقیق با صاف کردن برآمدگی های ناشی از سنگ زنی با استفاده از ماشین کاری درام ممکن است منجر به تولید کم هزینه یاتاقان ها از جمله غلتک هایی با سطوح محدب بزرگ شود که مشکلاتی مانند آسیب پوسته شدن ایجاد نمی کند.

علاوه بر این، در صورت استفاده از رولبرینگ های مخروطی بدون روغن کاری کافی، می توان از پوشش با دی سولفید مولیبدن (MoS2) برای پرداخت نهایی لمسی همراه با پرداخت درام یا پولیش بشکه برای کاهش سایش غلتک ناشی از ناهماهنگی استفاده کرد. با توجه به این واقعیت که این فرآیند پوشش را می توان همراه با پرداخت درام یا پرداخت بشکه انجام داد، اقدامات مقاومت در برابر سایش ممکن است به روشی ارزان و موثر و بدون نیاز به مراحل پردازش اضافی انجام شود.

توضیحات فوق فقط برای یک تجسم از اختراع حاضر ارائه شده است. اختراع حاضر به تجسم های فوق محدود نمی شود و تا زمانی که با ایده های فنی شرح داده شده در ادعاها مطابقت داشته باشد، می تواند به اشکال مختلف اصلاح شود.

2024 1 ژوئنتوصیه محصول هفته WBM:

نورد می میرد:

به عنوان یکی از تولید کنندگان حرفه ای ابزار، قالب نورد را با سختی بالا، تحویل سریع و خدمات خوب ارائه می دهد.

https://www.bearingroller.com/tools/rolling-dies.html