Повышение точности и производительности шлифования торцовых сферических поверхностей роликов на основе совершенствования способов установки и методов обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Парфенов, Владимир Анатольевич

• Парфенов, Владимир Анатольевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Парфенов, Владимир Анатольевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Обзор литературы. Цели и задачи работы

1.1 Анализ причин образования периодических погрешностей при шлифовании

1.2 Влияние периодических погрешностей обработки деталей на эксплуатационные показатели подшипников

1.3 Выбор формы торцов роликов и ее влияние на эксплуатационные показатели подшипников

1.4 Влияние периодических погрешностей обработки сферических торцов роликов на эксплуатационные показатели подшипников

1.5 Причины образования периодических погрешностей при шлифовании сферических торцов роликов

1.6 Выводы по п.1

2. Способы установки, обработки и оборудование для шлифования сферических торцов роликов

2.1 Обзор существующих схем обработки и станков для шлифования сферических торцов роликов

2.2 Критерии классификации способов установки и шлифования сферических торцов роликов

2.3 Структурный анализ способов базирования и схем их реализации

2.4 Эволюция сферошлифовальных станков

2.5 Разработка методики выбора способа установки заготовки ролика

2.6 Тенденции развития способов шлифования сферических торцов

2.7 Выводы и результаты по п.2

3. Механизм образования погрешностей обработки поверхности сферы ролика (по существующему методу)

3.1 Исследование базовой конической поверхности заготовок роликов

3.2 Анализ динамики процесса шлифования

3.3 Механизм образования погрешностей вследствие колебаний шлифовального круга

3.4 Исследование влияния базовой конической поверхности на периоди ческие погрешности обработки сферического торца

3.5 Исследование процесса изменения припуска при сквозном шлифовании периферией круга в плоскости круговой подачи

3.6 Исследование влияния частотных свойств системы ЗИПС на периодические погрешности обработки сферического торца

3.7 Влияние рабочей поверхности дисков шпинделя изделия

3.8 Влияние износа шлифовального круга на волнистость торца

3.9 Влияние межправочного периода на волнистость обработанного торца

ЗЛО Влияние режимов обработки

3.11 Выводы по п.З

4. Методика экспериментального исследования и материальная часть пред-

ложений

4.1 Предмет экспериментов и оборудование

4.2 Абразивный инструмент и СОЖ

4.3 Методика проведения экспериментов, приборы и измерительная аппаратура

4.4 Разработка способа шлифования сферических торцов конических роликов с базированием в призмах

4.5 Разработка конструкции шпинделя изделия с базированием роликов в дополнительных втулках между торцами дисков

4.6 Разработка конструкции нового инструмента для брусковой абразивной обработки поверхностей вращения

4.7 Разработка конструкции шпинделя изделия с приводом посредством дифференциальной конической зубчатой передачи

4.8 Разработка устройства для динамической балансировки комплекта шпинделя шлифовального круга

4.9 Выводы по п.4

5. Разработка и исследование процесса сквозного шлифования периферией

круга с установкой заготовок в призмы (по предлагаемому методу)

5.1 Аналитический расчет формы и взаимного расположения базирую-

щих и приводных элементов шпинделя изделия

5.2 Силовые параметры шлифования заготовки конического ролика с базированием в призме

5.3 Исследование влияния базовой конической поверхности на волнистость торца

5.4 Механизм образования погрешностей шлифуемой поверхности вследствие погрешности базовой поверхности

5.5 Влияние диаметра базовой конической поверхности на волнистость обрабатываемого торца

5.6 Влияние исходной величины биения торца до обработки на формирование волнистости торца после обработки

5.7 Влияние правки шлифовального круга

5.8 Влияние режимов обработки

5.9 Выводы по п.5

Общие выводы и рекомендации

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности и производительности шлифования торцовых сферических поверхностей роликов на основе совершенствования способов установки и методов обработки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Успешная конкуренция на рынке машиностроительного производства может состояться только с решением проблемы обеспечения высокого качества изделия. Эта проблема еще в большей степени относится к производству подшипников качения. Особенно важным является обеспечение высокой точности вращения, долговечности и малошумности подшипников качения. Все служебные, эксплуатационные свойства подшипников качения обусловлены качеством поверхностного слоя и точностью рабочих поверхностей их колец и тел качения. Однако, мало работ посвящено изучению технологии обработки тел качения роликовых подшипников, конических, в особенности. Ролики конических подшипников имеют две рабочие поверхности: коническую образующую и сферический торец. Наименее изучена технология обработки сферической поверхности торца. В то же время, в работающем подшипнике, эта поверхность, имеющая относительно малую протяженность и площадь, передает существенные осевые нагрузки. Слабо изучены вопросы базирования заготовки ролика на операции шлифования сферической поверхности торца и методы ее обработки. Можно предположить, что здесь таятся большие резервы повышения точности и производительности. Таким образом, выбранная тема диссертации является актуальной.

Цель работы. Повышение точности и производительности при шлифовании сферических торцов конических роликов на основе совершенствования способов установки заготовки и методов обработки.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Выполнить анализ известных методов обработки торцовых сферических поверхностей и разработать критерии классификации способов установки при шлифовании сферических торцов роликов.

2. Произвести структурный анализ возможных способов установки и базирования заготовок роликов, схем их реализации и разработать методику выбора рационального способа установки.

3. Выполнить исследование механизма образования погрешностей обработки, вызванных колебаниями шлифовального круга (ШК) и предложить физическую модель формирования волнистости.

4. Провести аналитические и экспериментальные исследования механизма образования погрешности обработки, обусловленной периодическими погрешностями базовой конической поверхности.

5. Выполнить анализ влияния собственных частот элементов

технологической системы на периодические погрешности обработки (ППО).

6. Выполнить исследование влияния элементов технологической системы, контактирующих с заготовкой ШК и дисков, режимов обработки, размерных параметров заготовки на ППО сферического торца и выдать обоснованные рекомендации по режимам обработки и величине радиального натяга, обеспечивающим минимальную величину ППО сферического торца.

7. Разработать проект модернизированного шлифовального станка по предложенному способу шлифования с новым способом базирования заготовки, изготовить станок с измененными элементами установки, провести опытно-промышленную проверку в условиях ОАО «СПЗ» разработанного способа установки и выполнить необходимые исследования по выявлению механизма образования ППО, обусловленных новым предложенным способом установки заготовки;

8. Разработать новый способ обработки сферического торца роликов центробежным хонингованием и устройство динамической балансировки комплекта шпинделя широкого ШК.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является технологическая система в процессе установки и шлифования сферического торца заготовок конических роликов с использованием известных и новых способов установки и методов обработки. Предметом исследования являются механизм и закономерности образования ППО при новых способах установки и методах обработки.

Методы исследования. Теоретические исследования основаны на теории базирования, теории образования ППО, теории колебаний, теории вероятностей и математической статистике. В ходе теоретических и теоретико-экспериментальных исследований процесса формирования ППО (овальности, огранки, волнистости) шлифованной сферической поверхности применялись методы геометрического, кинематического и динамического моделирования, использования дифференциального и интегрального вычисления. Для структурного анализа способов установки заготовок использовался морфологический метод. Для исследования топографии рабочего профиля ШК, рабочих дисков и поверхностей обработанных заготовок применялся метод профилирования; для исследования профиля обработанных поверхностей применялся метод приборного гармонического анализа.

Научная новизна. 1. Разработана система критериев классификации способов установки и шлифования сферических торцовых поверхностей тел качения и выполнено системное описание процессов установки заготовок

роликов, позволившие обоснованно подойти к выбору рационального способа установки и метода обработки, обеспечивающих требуемую точность сферических торцов конических роликов по параметрам овальности, огранки, волнистости.

2. Выявлены закономерности образования ППО сферических торцов конических роликов при сквозном бесцентровом шлифовании периферией ШК, обусловленные колебаниями неуравновешенного ШК.

3. Установлены зависимости, определяющие условие работоспособности системы заготовки и диапазон применимости методов сквозного бесцентрового шлифования в зависимости от способа базирования и динамики процесса обработки.

4. Разработана физическая модель формообразования шлифуемой поверхности сферического торца ролика и выявлен механизм образования ППО, обусловленный наличием ППО базового конической поверхности при разных способах базирования.

5. Разработана физическая модель процесса снятия припуска при бесцентровом сквозном способе шлифования периферией широкого ШК, определяющая скорость формообразования торца заготовки и границы зоны выхаживания.

6. Установлено влияние погрешностей элементов технологической системы ШК и приводных дисков, контактирующих с заготовкой, собственной частоты элементов системы «заготовка-инструмент-приспособление-станок» (ЗИПС) и режимов обработки на 11110 сферического торца.

Практическая ценность.

1. Разработаны новые способы бесцентрового сквозного шлифования сферического торца конических роликов: с базированием в призме, с базированием в коническом отверстии шпинделя изделия, с базированием в переходной конической втулке, позволяющие повысить точность поверхности сферы и производительность процесса обработки.

2. Проведена опытно-промышленная проверка способа шлифования с базированием заготовок в призме и выполнено внедрение нового способа на ОАО «СПЗ» для шлифования сферического торца конических роликов 6-7807у.

3. Разработана методика расчета конструкции шпинделя изделия и выбора режима шлифования, обеспечивающие допустимую высоту огранки, волнистости.

4. Предложен новый способ шлифования сферического торца роликов торцом ШК одновременно трех зон подачи и вращения заготовок, обеспечивающий рост производительности процесса обработки в три раза.

5. Разработан новый способ обработки сферы абразивными брусками -центробежным хонингованием, обеспечивающий повышение производительности процесса обработки в два раза за счет сокращения числа операций.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- VI Международная научно-техническая конференция «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (г. Брянск, Брянский гос. ун-т, 2008г.);

- Региональный научно-технический семинар «Актуальные проблемы трибологии», (г. Самара, 2008г.);

- Всероссийская научно-техническая конференция «Высокие технологии в машиностроении» (г. Самара, 2013г.);

- VI Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы машиностроения» (Самара, СНЦ РАН, 2014г.).

- Заседание кафедры «Технология машиностроения» СамГТУ (18.12.2013г.);

- Расширенное заседание кафедры «Технология машиностроения» СамГТУ (11.04.2014г.).

- Заседания технического совета ОАО «Самарский подшипниковый завод».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 9 статей - в других журналах и сборниках трудов конференций, 5 патентов на изобретение и 1 положительное решение о выдаче патента. На защиту выносятся:

1. Системное описание процесса и выбор рационального способа установки заготовки ролика для операции шлифования сферического торца.

2. Закономерности образования ППО сферического торца роликов при сквозном бесцентровом шлифовании периферией ШК, обусловленные колебаниями неуравновешенного ШК.

3. Методика расчета ППО (овальности, огранки, волнистости) шлифуемой поверхности сферического торца ролика, обусловленных погрешностями базовой конической поверхности при установке заготовки ролика между двумя дисками и сепаратором.

4. Способ шлифования сферического торца ролика периферией широкого ТТТК с установкой заготовки в призму.

5. Методика расчета ППО (овальности, огранки, волнистости) шлифуемой поверхности сферического торца ролика, обусловленных погрешностями базовой конической поверхности при установке заготовки ролика в призме.

6. Зависимости, определяющие условие работоспособности системы заготовки и диапазон применимости методов сквозного бесцентрового

шлифования в зависимости от динамики процесса обработки при установке заготовки ролика: между двумя дисками и сепаратором, в призме.

7. Модель процесса снятия припуска при бесцентровом сквозном способе шлифования периферией широкого ШК, определяющая скорость формообразования сферического торца заготовки и границы зоны выхаживания.

8. Способы шлифования сферических торцов: одновременно трех роликов торцом ШК; периферией широкого ШК с установкой заготовки в коническое отверстие шпинделя изделия; периферией широкого ШК с установкой заготовки в коническое отверстие переходной конической втулки.

9. Способы обработки сферического торца ролика одновременно двумя абразивными брусками (способ центробежного хонингования) с динамической балансировкой комплекта шпинделя ШК.

Структура и объем диссертации. Диссертация написана на русском языке, состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложения. Объем диссертации составляет 200 страниц, включая 134 рисунка, 18 таблиц. Список литературы содержит 116 наименований. В общее количество листов входят 2 приложения на 3 страницах.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1.1 Анализ причин образования периодических погрешностей при

шлифовании

В процессе шлифования поверхностный слой деталей приобретает различные геометрические характеристики и физико-механические свойства. К геометрическим параметрам погрешности поверхности относятся отклонения размера, формы, взаимного расположения, волнистости и шероховатости.

Процессы, происходящие в технологической системе при шлифовании, носят периодический характер [75], вызывая образование погрешностей, имеющих периодическую составляющую и кратко названные периодическими. ППО можно представить в виде функции с разложением в ряд Фурье [72]. Члены разложения от первого к последующим представляют собой эксцентриситет, овальность, огранку, волнистость и шероховатость. Большинство исследований в области ППО посвящено изучению причин образования шероховатости, ее влиянию на эксплуатационные характеристики и способам уменьшения.

Общей причиной образования волнистости является изменение расстояния между линией касания ШК и обрабатываемой деталью вследствие вибрации упругой системы «станок-приспособление- инструмент-деталь» (СПИД) и неточность формы ШК в поперечном сечении [68].

Основными причинами образования волн [23] на поверхности названы: неравномерность процесса резания, различный характер пластических деформаций, вибрации в системе СПИД, неравномерность подачи, осыпание ШК.

Факторами, влияющими на образование волнистости при чистовом плоском, круглом наружном, внутреннем шлифовании и выхаживании [77], приняты колебания детали, шлифовальной бабки, абразивного инструмента и его отклонение от круглости,отношение скоростей детали и круга, их размеры, число проходов и сдвиг фаз при последующих проходах.

Образование погрешностей обработки Базров Б.М. [6] считает результатом нарушения заданного закона относительного движения заготовки и инструмента.

Авторы [69] основным источником образования волнистости считают вибрации в системе СПИД. Существенное влияние, по мнению авторов, оказывают: технологическая наследственность, метод обработки, точность установки детали, точность режущего инструмента и режимы обработки.

Формирование волнистости на поверхности детали связывают [114, 113] с изменением режимов резания, свойств СОЖ, жесткости технологической системы «заготовка-инструмент-приспособление-станок» (ЗИПС), износом инструмента.

При плоском шлифовании наибольшее влияние на образование волнистости [39] оказывают: дисбаланс ШК и шпинделя; дисбаланс узлов

станка; вибрации от посторонних источников.

Факторами, оказывающими влияние на волнообразование [101] являются: исходное состояние поверхностного слоя заготовки; биение инструмента и заготовки; геометрия инструмента и кинематика его перемещения относительно заготовки.

Причиной образования волнистости [74] названо рассогласование заданной и действительной относительной траекторий движения заготовки и инструмента вследствие влияния вибросмещений, деформирования системы ЗИПС, и других процессов. Основную роль играют механические колебания системы ЗИПС. Главным источником образования волнистости автор считает неуравновешенность ШК и шпиндельного узла. Следующие по значимости причины: технологическая наследственность, точность установки детали, точность рабочего инструмента, способ и режим обработки.

На образование волнистости [69] влияют метод и режимы обработки, геометрия и качество инструмента, вид СОЖ, способ закрепления заготовки, вибрации в процессе обработки.

В.А. Кудинов [48] указал на наличие обратной связи между ШК и деталью и взаимное влияние волн на ШК и детали при круглом и плоском шлифовании.

Одним из факторов, определяющих уровень вибрации технологической системы (ТС) при шлифовании, принята [18] неуравновешенность ШК. Доля погрешности, вносимая неуравновешенностью ШК при бесцентровом шлифовании, достигает 70% общей погрешности обработки.

Волнистость образуется при неравномерности процесса резания, вследствие чего возникают колебания станка, детали и ШК [22].

В классификации [38] ШЮ определяются условиями обработки и состоянием системы ЗИПС. ППО, связанные с условиями обработки: неоднородность материала заготовки; режимы резания и колебание их величины; погрешность с предыдущей операции; остаточные внутренние напряжения в материале заготовок. Погрешности системы ЗИПС: геометрическая и кинематическая точность станка, приспособления и инструмента; температурные деформации звеньев системы; размерный износ инструмента; деформации от сил резания; точность установочных баз приспособления и базовых поверхностей заготовки; деформации от усилий зажима; виброустойчивость системы.

Образование волнистости в направлении движения подачи [21] объясняется неравномерностью подачи при шлифовании, неправильной правкой, засаливанием, осыпанием и неравномерностью изнашивания ШК.

Отклонение формы детали при круглом шлифовании объясняется [54] изменением текущих радиус-векторов сопрягаемых элементов инструмента и детали вследствие: неуравновешенности ШК; отклонения от круглости и эксцентриситета ШК и детали; зазора в опорах, ошибки формы центров; собственные колебания детали и вынужденные колебания инструмента.

При внутреннем шлифовании колец подшипников образование волнистости поверхности обусловлено [106] вибрационным смещением

узлов станка и отклонениями профиля рабочей поверхности ТТТТС.

А.Г. Суслов [100] причиной формирования волнистости поверхности деталей назвал нежелательные взаимные перемещения инструмента и заготовки. Высокочастотные колебания оказывают влияние на шероховатость, средние и низкочастотные частоты приводят к образованию погрешностей формы, в том числе волнистости. На операции шлифования главную роль в образовании динамических погрешностей играют вынужденные колебания.

М.М. Аршанский [4] основной причиной огранки и волнистости считает наличие вибросмещений между заготовкой и инструментом.

Исследованы [94] процессы в зоне контакта ШК и детали, приводящие к образованию периодических погрешностей на поверхности заготовки при плоском, круглом и бесцентровом шлифовании.

При внутреннем шлифовании [49] оказывают влияние дисбалансы: шпинделя и ШК; шпинделя изделия (ШИ) и самого изделия.

Образование волн при шлифовании происходит в двух взаимно перпендикулярных направлениях [115]. Причиной продольной волнистости считают вибрации ТС ЗИПС. Поперечная волнистость образуется вследствие неравномерной подачи, неправильной заправки и неравномерного износа ШК. По мнению авторов, волнистость не обладает свойством пооперационного копирования, но имеет место так называемая «структурная» технологическая наследственность вследствие изменения микротвердости поверхности детали вдоль направления движения ШК.

Разработана классификация периодических погрешностей [75] в зависимости от соотношения длин волн Ьв и обрабатываемой поверхности Ь. Предлагается семь классов соотношений Ьв/Ь от 3 до 1/300, в которую входят погрешности размера, формы, волнистость и шероховатость.

В работе [72] исследованы закономерности образования ППО на примере волнистости. Разработана модель совершенствования процесса формообразования поверхностей путем уменьшения ППО.

Увеличение волнистости поверхности при внутреннем шлифовании вызвано [44] ростом интенсивности автоколебаний в ТС вследствие увеличении припуска, подачи и уменьшении скорости резания.

Для уменьшения волнистости при шлифовании желоба шарикоподшипника ГШ. Ящерицын [111] рекомендует: производить балансировку быстровращающихся деталей (ШК, шкивов, роторов электродвигателей); увеличивать жесткость ТС и вводить в нее демпфирующие элементы; увеличивать время выхаживания,частоту вращения детали и ШК.

Наиболее общей причиной появления ППО [73, 75] принята анизотропия свойств системы ЗИПС, поскольку неоднородность свойств (по источнику, времени, количеству, подвижности, статической, кинематической и динамической характеристике и т.д.) присуща всем элементам ТС.

Анализ литературных источников показывает, что причины образования ППО при шлифовании исследованы недостаточно.

1.2 Влияние периодических погрешностей обработки деталей на эксплуатационные показатели подшипников

К основным эксплуатационным показателям подшипников относятся показатели назначения и надежности [100]. В показатели назначения входят: динамическая и статическая грузоподъемность, класс точности изготовления, предельная частота вращения, общий уровень вибрации и шума, момент сопротивления проворачиванию. Надежность включает долговечность и сохраняемость.

Повышение требований к качеству подшипников вызвало необходимость разработки методик, отраслевых стандартов и инструкций по контролю уровня шума, вибрации и момента трения подшипников.

Особую остроту проблема снижения шума и вибрации конических подшипников приобрела в связи с ростом выпуска легковых автомобилей.

Основная причина вибрации подшипников - отклонение от идеальной геометрической формы рабочих поверхностей колец и тел качения [84].

На ОАО «СПЗ» разработан руководящий документ [92] по контролю воздушного шума конических радиально-упорных подшипников, поставляемых автозаводам (6-7705У, 6-7707У, 6-7807У). В основе метода лежит сравнение уровня шума испытуемого подшипника с эталонным. Подшипники считаются годными, если шум не превышает шум эталонного подшипника, зафиксированный постоянным исполнителем, выполняющим контроль на слух. Метод контроля шума на слух является субъективным.

Для обеспечения объективного контроля на основе международных стандартов ИСО 15242, ВНИПП разработал межведомственную инструкцию [56] контроля уровня вибрации, охватившую практически все типы подшипников качения с цилиндрическим отверстием. На основании руководящего документа [88] по данным проверки вибрации, подшипни-кам присваивают вибрационный разряд: Ш, Ш1, Ш2, ШЗ, Ш4, Ш5, Ш6, Ш7, Ш8, Ш9 в порядке ужесточения требований к уровню вибрации. Нормы одного вибрационного разряда отличаются от соседнего на 3 дб или в 1,413 раза при измерении вибрации в абсолютных единицах.

Причины шума и вибрации подшипников качения исследовались многими учеными [1,4, 13, 15, 19, 26, 28,46, 84, 96, 103, 107-111 и т.д.].

В исследовании [103] полагают, что шум в шарикоподшипниках образуется вследствие неровностей на поверхностях качения деталей подшипников, вызывающих собственные упругие колебания подшипника.

Одним из основных источников вибрации подшипника [107] является волнистость желоба внутреннего кольца. При вращении тела качения получают вибрационные ускорения в радиальном направлении, передающиеся наружному кольцу.

Термин «волнистость», как погрешность обработки, в Российской Федерации, к сожалению, не оговорен стандартом, а лишь имеется в отраслевых нормирующих документах. Однако этот термин - показатель точности формы - стандартизован в большинстве развитых индустриальных

государств [21]. В СССР был разработан проект стандарта на волнистость. В отраслевом документе [70] подшипниковой промышленности под волнистостью понимаются погрешности формы, например, поверхности вращения, имеющие волнообразный характер с числом волн на поверхности более 15. Если число волн менее 15, такую 111Ю называют «гранностью».

Экспериментально [13, 28] установлена зависимость уровня вибрации шарикоподшипников от гранности и овальности шариков. Рекомендовано для малошумных подшипников использовать шарики с гранностью и овальностью не более 0,2...0,5мкм. Применение шариков с гранностью 0,5мкм вместо 1,5мкм снижает уровень вибрации подшипников на 8...10 дБ.

Установлена [96] зависимость вибрации шарикоподшипников от волнистости колец. При уменьшении волнистости внутреннего кольца с 2,5 до 0,6 мкм уровень вибрации снижается в среднем на 17 дБ. Для наружных колец уровень вибрации подшипника снижается на 10 дБ при уменьшении высоты волнистости с 3 мкм до 0,35 мкм.

Кубинек М. [46] считал, что подшипник по своей конструкции является возбудителем вибрации. Он состоит из большого числа элементов, имеющих погрешности. Экспериментально установил, что преобладающее влияние на шумность подшипника оказывает волнистость тел качения и дорожек качения колец.

В работе [108] аналитические выводы и экспериментальные, исследования показали влияние на вибрацию подшипника гармонических составляющих отклонения от круглости дорожек качения и шариков.

Вибрация радиальных и радиально-упорных подшипников снижается [110] с уменьшением волнистости тел качения.

При уменьшении волнистости желобов наружных колец с 2,0 до 0,05 мкм уровень вибрации снижается на 14 дБ [15]. Уменьшение волнистости внутренних колец с 2,2 до 0,05 мкм вызывает уменьшение вибрации на 20 дБ. Уменьшение волнистости шариков от 0,2 до 0,05 мкм снижает уровень вибрации на 11 дБ. При увеличении волнистости на шариках с 0,05 до 0,4 мкм уровень вибрации возрастает на 17 Дб.

Испытания, проведенные во ВНИППе показали, что уменьшение высоты волнистости с 2,5 до 1 мкм повышает контактную выносливость более чем в 3 раза. Уменьшение волнистости с 2,5 до 0,5 мкм увеличивает срок службы подшипника более чем в 2 раза [95].

Получена аналитическая зависимость [109] условной суммарной амплитуды погрешностей в зависимости от заданного уровня вибрации подшипника для каждой октавной полосы частот колебаний. Установлено, что амплитуды погрешностей тел качения в зависимости от номера гармоники воздействуют только на определенную частоту.

Показано, что на уровень вибрации подшипника наибольшее влияние оказывают высокочастотные составляющие спектра волнистости колец и тел качения [16].

Выявлено [1] несколько источников вибрации и шума подшипников, обусловленных: качением шариков или роликов по волнистой поверхности;

упругими деформациями; столкновением неровностей.

Отмечается [74], что уменьшение волнистости беговой дорожки внутреннего кольца подшипника 306 с 2,5 до 0,06мкм снижает уровень вибрации в среднем на 17 дБ. Снижение волнистости дорожки наружного кольца с 3 до 0,25 мкм позволило снизить уровень вибрации на 10 дБ.

На вибрацию и шум конического однорядного подшипника оказывает влияние [20] не только величина волнистости, но и регулярность волн на дорожке качения наружного кольца. Вынужденные колебания в низкочастотной области спектра вибрации и шума возникают при определенных соотношениях количества роликов и числа волн.

Для изготовления малошумных подшипников [11], гранность и овальность шариков не должна превышать 0,2...0,5 мкм в зависимости от размера подшипника.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Парфенов, Владимир Анатольевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдеев A.M., Бальмонт В.Б., Самохин О.Н. Анализ источников вибрации и шума шариковых подшипников. - М.: Сб. тр. ВНИПП, Конструкции, исследования и испытания подшипников качения. 1984. №2, с.89-105.

2. Авксентьев А.Н. Автоматический мношшпиндельный станок для шлифования сфер на торцах роликов и тому подобных деталях. А. с. 112298 (СССР). Кл 67а 12.1956.

3. Алексеенко А. Ф. , Ковалев А. В., Проскуряков Ю. Г., Коротков Б. И. Устройство для шлифования сферических торцов конических роликов. А. с. 1123841 (СССР). МКИ В24, В 11/00. БИ, 42, 1984.

4. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках.- М.: Машиностроение, 1988.- 136 е.; ил.

5. Ахмедов Я., Одинцова Г.А., Чувпилов С.М. Условия равномерного вращения колец подшипников при бесцентровом шлифовании и суперфинишировании на неподвижных опорах. - М.: Тр. ВНИПП, 1983. №2 (116).

6. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения. Учебник для ВУЗов. М.: Машиностроение, 2005.-736 е.; ил.

7. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. - Л.: Изд-во «Химия», 1972. -240 е.; ил.

8. Бережинский В.М., Русских С.П., Пирогов Е.А. Проектирование торцового упора в коническом роликовом подшипнике. - М.: Тр. ВНИПП, Конструкции, исследования и испытания подшипников. 1984. №2, с.70-78.

9. Бережинский В.М., Старостин В.Ф., Петриков Г.К., Зарецкий А.Н. Условия контактирования сферического торца ролика с коническим бортом внутреннего кольца конического роликоподшипника. Реферативная информация. «Подшипниковая промышленность» - М.: НИИНАвтопром, 1979. №3, с.3-9.

10. Бржозовский Б.М., Захаров О.В., Погораздов В.В. Аналитико-имитационная модель бесцентрового суперфинишного формообразования. -Вестник Донского тех. университета. 2004. 4, №1, с. 23-30.

И. Булычев В.А., Ковалев A.B., Михайлов H.H. Исследование, разработка и внедрение технологических методов снижения шума и повышения точности конических роликов номенклатуры ВАЗ, КАМАЗ. Отчет о НИР. - Тольятти: Тольяттинский политехнический институт, 1981.-77 е.; ил.

12. Васильев A.C., Дальский A.M., Золотаревский Ю.М., Кондаков А.И. Направленное формирование свойств изделий машиностроения. - М.: Машиностроение, 2005. - 352 е.; ил.

13. Волков П.Д. Влияние гранности и овальности шариков на вибрацию шарикоподшипников. Научно-технический сборник «Подшипниковая промышленность». 1961. № 1. с.21 -23.

14. Волынкин В.М., Спицин Н.Ф. Устройство для непрерывного бесцентрового шлифования сферических торцов конических роликов подшипника качения. А. с. 137781 (СССР). МКИВ24, В 11/00. БИ, 8, 1961.

15. Герасимова H.H., Суханова B.B. Исследование влияния волнистости рабочих поверхностей деталей радиальных шарикоподшипников на уровень вибрации. -М.: Тр. ВНИПП. 1965. №2, с.74-83.

16. Городецкий Ю.Г., Матрохина Н.Г. Исследование зависимости вибрации подшипников качения от некруглости рабочих поверхностей его деталей и методы оценки некруглости. - М.: Тр. ВНИПП. Прогрессивные технологические процессы, приборы и инструмент в производстве подшипников. 1982. №2, с.89-102.

17. ГОСТ 13510-68. Станки круглошлифовальные бесцентровые. Нормы точности.

18. Горбунов Б.И., Гусев В.Г. Уравновешивающие устройства шлифовальных станков. -М: Машиностроение, 1976. - 167с.; ил.

19. Грищенко В.И. Снижение вибрации и шума конических роликоподшипников улучшением геометрии рабочих поверхностей их деталей. - М.: Тр. ВНИПП, 1978. №4.

20. Грищенко В.И. Влияние регулярной волнистости дорожки качения наружного кольца на спектр вибрации и шума конического роликоподшипника. - М.: Тр. ВНИПП, Технологическое обеспечение повышения качества подшипников. 1976. №1, с. 14-21.

21. Дьяченко П.Е., Вайнштейн В.Э., Грозинская З.П. Методы контроля и стандартизация волнистости поверхности. Гос. изд. стандартов. - М. 1962-96с.; ил.

22. Дьяченко П.Е., Вайнштейн В.Э., Розенбаум Б.С. Количественная оценка неровностей обработанных поверхностей. - М.: Издательстов академии наук СССР, 1952.-131с; ил.

23. Дьяченко П.Е., Якобсон М.О. Качество поверхности при обработке металлов резанием.- М.: Машгиз, 1951.- 208 е.; ил.

24. Дымшиц Е.С. Гидравлический привод станка для шлифования торцов роликов. А. с. № 61948 (СССР). 1939.

25. Еремин A.B., Долгинцева JI.H. Способ шлифования сферических торцов конических роликов и устройство для его осуществления. А. с. 1212764 (СССР). МКИ В24, В 11/00, БИ, 7, 1986.

26.Еремин A.B., Долгинцева JI.H. Устройство для шлифования сферических торцов роликов. А. с. 1278188 (СССР). МКИ В24, В 11/00, БИ, 47, 1986.

27. Жевтунов В.П. Разработка и внедрение комплексных систем управления качеством подшипников в ВПО «Союзподшипник». - М.: Тр. ВНИПП, 1978. №4.

28. Заикин Г.Л., Федорова JI.B. Из опыта освоения производства малошумных подшипников. - М.: Научно-технический реферативный сборник «Подшипниковая промышленность». 1963. №2. с.21-26.

29. Зарецкий A.B. О методах и станках для обработки сферических торцов конических роликов. - В сб.: Труды семинара по вопросам прогрессивных методов шлифования и доводки деталей, обеспечивающих высокую и стабильную точность и долговечность подшипников качения. - М.: ВНИПП, 1964 с. 215-223.

30. Зарецкий A.B. Шлифование сферических торцовых поверхностей тел качения роликовых подшипников. (Обзор) М.: ВНИПП, 1971. С. 5-21.

31. Зарецкий A.B. Формообразование и точность при непрерывном шлифовании сферического базового торца бочкообразных роликов. Научно-технич. реф. сб. «Подшипниковая промышленность» - М.: НИИНАвтопром, 1984. №3.

32. Зарецкий A.B. Исследование бесцентрового шлифования торцовых сферических поверхностей. Диссерт. к.т.н. - М: Московский станкоинстру-ментальный институт, 1970.- 138с.

33. Зарецкий A.B. О точности шлифования сферических торцовых поверхностей. -М.: Научно-технич. сб. «Подшипниковая промышленность». 1969. №3. с. 15-22.

34. Зарецкий A.B. Формообразование и точность обработки сферических торцов прецизионных конических роликов. Научно-технич. реф. сб. «Подшипниковая промышленность» - М.: НИИНАвтопром, 1982. №4, с.10-15.

35. Зарецкий A.B. Некоторые особенности бесцентрового шлифования сферических торцов конических роликов. Научно-технич. сб. «Подшипниковая промышленность» - М.: Специнформцентр ВНИПП, 1971. №2.

36. Зарецкий A.B. Сильченко В.И., Заболоцкий О.Н. Совершенствование шлифовальной обработки бочкообразных роликов. Научно-технический реф. сб. «Подшипниковая промышленность» - М.: НИИНАвтопром, 1982. №6.

37. Инженерия поверхности деталей / Колл. авт. под ред. А.Г.Суслова. М.: Машиностроение. 2008.-320с.; ил.

38. Капанец Э.Ф., Кузьмич К.К., Прибыльский В.И., Тилигузов Г.В. Точность обработки при шлифовании/ Под ред. П.И. Ящерицина. Мн.: Наука и техника, 1987. - 152с.; ил.

39. Квачева А.И. Исследование влияния технологических факторов на качество сферических поверхностей подшипника качения. Автореф. дис. к. т. н. — Москва: Московский автомеханический, ин-т, 1954, 14с.

40. Ковалев A.B., Короткое Б.И. Устройство для обработки сферического торца конических роликов. А. с. 1252137 (СССР). МКИ В24, В 11/00. БИ, 31,1986.

41. Колкер Я.Д., Руднев О.Н. Базирование и базы в машиностроении: Учеб. пособие.- К.: Высшая школа, 1991.- 100 е.; ил.

42. Королев A.A. Современная технология формообразующего суперфиниширования поверхностей деталей вращения сложного профиля.- Саратов: Издательство Саратовского гос. тех. университета, 2001,156с., ил.

43. Коротков Б.И. Способ шлифования сферических торцов конических роликов и станок для его осуществления. Патент RU 2353501. МКИ В24, В 11/00. 2008.

44. Кошкин В.А. Исследование автоколебаний во взаимосвязи с условиями обработки и технологическими показателями внутреннего шлифования. Автореф дис. к. т. н. - Саратов: Саратовский политехи, ин-т, 1977, 17с.

ё

45. Кощейков Б.П., Шеин A.B. Способ шлифования сферических торцов конических роликов. Патент RU 2094210. МКИ В24, В 11/00. БИ, 30, 1997.

46. Кубинек М. К вопросу о шумности подшипников качения. - М.: Тр. ВНИПП, 1964. №2.

47. Кугель Р.В. Выбор базы конических роликов. - М: Подшипник, 1937. -№4.

48. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение. 1967.-359с.; ил.

49. Кузнецов И.П. Исследование вибраций при шлифовании. Проект норм вибрации внутришлифовальных автоматов в подшипниковой промышленности. - В сб.: Тр. семинара по вопросам прогресс, методов шлиф, и доводки деталей, обеспечивающих высокую и стабильную точность и долговечность подш. кач. - М.: ВНИПП, 1964. с. 109-126.

50. Лазуткин Г.С. Совершенствование технологических процессов производства роликов с целью повышения их точности. (Обзор) М.: НПО ВНИПП, 1991. С. 12-36.

51. Лазуткин Г.С., Мурашев A.A., Кирюхин В.М. Способ непрерывной доводки сферических торцов конических роликов. А. с. 1602699. МКИ В24, В 11/00. БИ, 40,1990.

52. Лейках Л.М. Исследование процесса трения скольжения детали по опорам при бесцентровом шлифовании. - М.: Тр. ВНИПП, 1971. №1 (65).

53. Лурье Г.Б. Технология производства подшипников качения. М: Машгиз, 1949- 448с.; ил.

54. Ляндон Ю.Н. Функциональная взаимозаменяемость в машиностроении.-М. Машиностроение, 1967.- 220 е.; ил.

55. Маслов E.H. Теория шлифования материалов. - М: Машиностроение, 1974.-320с.; ил.

56. МВИ ВНИ1111.002-04. Подшипники качения. Вибрация. Методика выполнения измерений. ОАО ВНИПП. 2005. 27с.

57. М ВНИПП.014-12 Подшипники качения. Контроль момента трения конических роликовых подшипников. Методика. ОАО ВНИПП. 2012. 13с.

58. Михайлов H.H. Исследование двустороннего торцевого сферического шлифования конических роликов подшипников качения. Автореф. дис. к. т. н. Куйбышев: КуАИ, 1972.- 20с.

59. Михайлов H.H. Исследование двустороннего торцевого сферического шлифования конических роликов подшипников качения. Диссерт. к. т. н. -Куйбышев: КуАИ, 1971.- 199с.

60. Михайлов H.H. Устройство для шлифования сферических поверхностей роликов подшипников качения. А. с. № 150765, (СССР). Кл 67а, 24. БИ, 19, 1962.

61. Михайлов H.H. Исследование двустороннего торцевого сферического шлифования конических роликов подшипников качения. Дисс. к. т. н. Куйбышев: КуАИ, 1972.- 200с.

62. Михайлов H.H. Илларионов В. И. Станок для шлифования сферических торцов крупных конических роликов. А. с. № 236275, (СССР). Кл 67а, 24/1. БИ, 6, 1969.

63. Михайлов H.H., Шпиц Л.И. Устройство для шлифования сферических поверхностей роликов подшипников качения. А. с. № 109020 (СССР). Кл 67а, 24. 1957.

64. Михайлова Л.Н. Повышение точности шлифования сферических торцов роликов подшипников. Диссерт. к.т.н. - Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 1994.

65. Михайлова Л.Н., Коротков Б.И. Устройство для непрерывного шлифования сферических торцов роликов. А. с. 1033291 (СССР). МКИВ24, В 11/00., БИ, 29,1983.

66. Парфенов В.А. Анализ способов установки конических роликов при шлифовании сферического торца. Депонировано в ВИНИТИ от 23.05.2013г. за№ 143-В2013. - 61с.

67. Паспорт на специальный бесцентровый сферошлифовальный станок мод. БСШ-300П, БСШ-200П. 9ГПЗ. Куйбышев, 1973 - 63с.

68. Пер А.Г. Алмазная и тонкая обработка в приборостроении. — М.: Оборонгиз, 1963.- 187с.

69. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д.- М.: Машиностроение, 1988.- 240 е.; ил.

70. Подшипники качения. Предельные отклонения от круглости, гранности и волнистости рабочих поверхностей деталей подшипников специального назначения. РД 37.006.019-88.

71. Прикладная механика: Для студентов втузов/ Иоселевич Г.Б, Лебедев П.А, Стреляев B.C. - М.: Машиностроение, 1985. - 576 с.

72. Прилуцкий В.А. Технологическое обеспечение точности и качества поверхностного слоя деталей машин путем управления периодическими погрешностями обработки. Диссерт. д.т.н. - Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2004.

73. Прилуцкий В.А. Технологическое обеспечение точности поверхностей деталей соединений. Методы уменьшения периодической погрешности обработки. - Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 1998.-131.; ил.

74. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей. -М: Машиностроение, 1978.- 136 е.; ил.

75. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей: Монография в 2-х т. - М.: Машиностроение, 2012. - Т.1 - 306 е.; ил.

76. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей: Монография в 2-х т. / В.А. Прилуцкий. - Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 2012. - Т.2 - 277 е.; ил.

77. Прилуцкий В.А. Исследование образования волнистости при шлифовании. Диссерт. к.т.н. - Куйбышев: Куйбышевский политехи, ин-т, 1970.

78. Прилуцкий В.А., Парфенов В.А. Способ шлифования сферических торцов конических роликов. Патент RU 2452603. МКИ В24, В 11/00. БИ, 16, 2012.

79. Прилуцкий В.А., Парфенов В.А., Арапов О.Ю. Способ обработки поверхностей вращения и инструмент для его осуществления. Патент RU 2497649. МКИВ24, В 11/00. БИ, 31, 2013.

80. Прилуцкий В.А., Парфенов В.А., Бурик A.B. Способ шлифования сферических торцов конических роликов. Патент RU 2351454. МКИ В24, В 11/00. БИ, 10,2009.

81. Прилуцкий В.А., Парфенов В.А., Бурик A.B. Исследование влияния размерных параметров конических роликов на периодические погрешности сферического торца при их сферошлифовании. Депонировано в ВИНИТИ от 29.09.2010г. за№ 553-В2010.

82. Прилуцкий В.А., Парфенов В.А., Дегтярев С.Ю. Способ шлифования сферических торцов конических роликов. Патент RU 2460623. МКИ В24, В 11/00. БИ, 25, 2012.

83. Прилуцкий В.А., Парфенов В.А., Кравцов A.A. Способ шлифования сферических торцов конических роликов. Патент RU 2419531. МКИ В24, В 11/00. БИ, 15,2011.

84. 154. Рагульскис K.M., Юркаускас А.Ю. Вибрации подшипников/Под ред. K.M. Рагульскиса- JL: Машиностроение, 1985.- 119 е., ил. -(Б-ка инженера. Вибрационная техника; Вып. 4).

85. Расчет надежности и качества технологических процессов: Учеб. пособ./ Носов Н.В. Самарск. политехнический ин-т. Самара, 1992.-127 с.

86. Рахчеев В.Г. Способ непрерывной доводки сферических торцов конических роликов. Патент RU 2162402 С2. МКИ В24, В 11/00. БИ, 3, 2011.

87. Рахчеев В.Г., Кощейков Б.П., Филин А.Н., Швидак И.А., Николаев В.А. Способ непрерывного шлифования сферических торцов конических роликов. Патент RU 2162401 С2. МКИВ24, В 11/00. БИ, 3,2001.

88. РД ВНИПП.038-08. Подшипники качения. Нормы вибрации. Руководящий документ. ОАО ВНИПП. 2008. 42с.

89. Решетов Д.Н. Детали машин. - М: Машиностроение. 1974. - 665с.; ил.

90. Родин П.Р. Основы формообразования поверхностей резанием. Киев, Издательское объединение «Вища школа», 1977, 192 е.; ил.

91. Руководство к автомату для шлифовки сферической базы конических роликов мод. МШ-26. Завод заточных станков. Витебск, 1957 - 45с.

92. Руководящий документ по контролю воздушного шума радиально-упорных подшипников, поставляемых автозаводам. ОАО «СПЗ». 1996. 5с.

93. Русанов П.Г., Попов В.А. Влияние кривизны опорных поверхностей призмы на движение центра поперечного сечения детали типа тела вращения // Вестник машиностроения . - 1991. - №12.

94. Салов П.М., Салова Д.П. Рациональное использование рабочей поверхности абразивных кругов. Чебоксары: Чебоксарский политехнический ин-т (филиал) МГОУ. 2010- 332 е.; ил.

95. Сахаров Ю.И., Кудашев Н.В., Гольдман B.C. Волнограф-3. - М.: Научно-технический реферативный сборник «Подшипниковая промышленность». 1964. №3.

96. Скопцов JI.M., Кузнецов Е.С. Вибрация шариковых подшипников. - В сб.: Труды семинара по вопросам прогрессивных методов шлифования и доводки деталей, обеспечивающих высокую и стабильную точность и долговечность подшипников качения. - М.: ВНИПП, 1964 с. 134-142.

97. Справочник по балансировке / М.Е. Левит, Ю.А. Агафонов, Л.Д, Вайнгортин и др.; Под общ. ред. М.Е. Левитина. - М.: Машиностроение, 1992.-464 е., ил.

98. Спришевский А.И. Подшипники качения - М.: Машиностроение, 1968. -631с., ил.

99. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей.- М.: Машиностроение, 1987,- 280 е.; ил.

100. Суслов А.Г. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей ВУЗов.- 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение,2007.-430 е.; ил.

101. Суслов А.Г. Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. - М: Машиностроение, 2002. - 684с.; ил.

102. Суслов А.Г., Федоров В.П. Горленко O.A. и др. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / Под общей ред. А.Г. Суслова.- М.: Машиностроение, 2006.- 448 е.; ил. (библиотека технолога).

103. Трейер В.Н. Опыты по анализу шума в шарикоподшипниках. - М.: Производственный научно-технич. журнал «Подшипник». 1937. №4. с.1-9.

104. Устинов В.Г., Мухин Б.И., Коротков Б.И., Михайлов H.H., Кощейков Б.П., Белов В.К. Устройство для непрерывного шлифования сферических торцов конических роликов. А. с. 514681 (СССР). МКИ В24, В 11/00. БИ 19, 1976.

105. Федотов H.H., Климова З.Ф. Особенности расчета внутренней конструкции конических роликоподшипников с взаимозаменяемыми наружными кольцами. - М.: Тр. ВНИПП, Прогрессивные конструкции, методы исследования и расчета подшипников качения. 1980. №2, с. 18-26.

106. Хорошков В.Д., Гришин Б.В. Влияние вибраций станка и характеристики шлифовального круга на волнистость при внутреннем шлифовании. - М.: Тр. ВНИПП, Повышение качества подш. кач. на основе совершенствования технологии и примен. прогрес. обор, для шлифовально-доводочной обраб. деталей подш. 1980. №4, с.82-91.

107. Шефтель Б.Т. Гущин В.А. Вибрационные ускорения, обусловленные волнистостью желоба внутреннего кольца шарикоподшипника. - М.: Научно-технический реферативный сборник «Подшипниковая промышленность». 1964. №5. с.4-8.

108. Шефтель Б.Т. Липский Г.К. Исследование радиальных вибраций шарикоподшипника от погрешностей формы поверхностей качения методом

спектрального анализа. - М.: Научно-технический сборник «Подшипниковая промышленность». 1969. №1. с.23-31.

109. Эльянов В.Д. Качество и вибрация свободного подшипника качения. -М.: Научно-технический информационный сборник «Подшипниковая промышленность». 1984. №4. с. 19-24.

110. Эльянов В.Д., Лебедев Н.М., Новоселов Б.А. Влияние некруглости и волнистости деталей шарикоподшипников на уровень вибрации. - М.: Научно-технический реферативный сборник «Подшипниковая промышленность». 1982. №10. с.8-12.

111. Ящерицын П.И. Образование волнистости и пространственных отклонений при шлифовании поверхности желобов колец шарикоподшипников. — М.: Научно-технический сборник «Подшипниковая промышленность». 1969. № I.e. 32-39.

112. Ящерицын П.И. Шлифование сферического торца роликов сферо-упорных подшипников. - М.: Тр. ВНИПП. 1972, №7, с. 15-21.

113. Ящерицын П.И., Жалнерович Е.А. Шлифование металлов. Минск: «Беларусь», 1970. - 464 е.; ил.

114. Ящерицын П.И., Жалнерович Е.А. Шлифование металлов. Минск: «Беларусь», 1963 - 356 е.; ил.

115. Ящерицын П.И., Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Технологическая наследственность в машиностроении. Мн., «Наука и техника», 1977, 256 е.; ил.

116. Ящерицын П.И. и др. Новое в технологии шлифования сферических поверхностей. Мн.: Вышэйш. Школа, 1982.- 144с.; ил.