Zostava valivých ložísk so šikmo sa rozprestierajúcimi zónami kalenia

Číslo patentu: E 16628

Dátum: 22.12.2011

Autor: Frank Hubertus

Je ešte 8 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka zostavy valivých ložísk pre otočné spojenie za účelom relatívneho prestavenia viacerých, najmenej dvoch, proti sebe uložených rotačných telies, predovšetkým proti sebe uložených krúžkov valivého ložiska, pričom prinajmenšom jedna klzná plocha valivých telies je kalená pozdĺž svojho prstencového tvaru v kontaktnej oblasti medzi valivým telesom a krúžkom valivého ložiska, podľa predvýznakovej časti hlavného nároku. Pre vynález je charakterizujúca oblasť prekrytia na začiatku a na konci príslušnej klznej plochy valivých telies podľa význakovej časti hlavného nároku a podľa dodatočných znakov uvedených v závislých nárokoch.Aktuálny stav techniky často navrhuje pre krúžky valivého ložiska kaleníe klznej plochy,pretože sa týmto okrem iného zvýši únosnosť, a v dôsledku toho životnosť zostavy valivých telies pre otočné spojenie. Podľa stavu techniky sú ako prvé známe priebežné kalíace pece, pri ktorých kalené obrobky, napríklad krúžky valivého ložiska, prechádzajú cez zariadenie v pozdĺžnom smere a pri tomto sú zohrievané tak, že len určité čiastkové oblasti príslušného krúžku valivého ložiska budú kalené. Najčastejšie používaným spôsobom kalenia na vytvrdenie klznej plochy je indukčné kaleníe. Pri tomto spôsobe sa pohybujú induktory a indukčné hlavy v relácii k zavesenému krúžku alebo v relácii ku vytvrdzovanej klznej ploche alebo čiastkovému miestu krúžku valivého ložiska.Patentový dokument DE 102007014637 vykazuje takéto zariadenie na indukčný ohrevprinajmenšom jednej okrajovej vrstvy prstencového obrobku. induktory aindukčné hlavy je tu možné pozične presúvať prinajmenšom vzhľadom na ich vzájomné radiálne vzdialenosti. Taktiež W 020 l 0007635 (PCT/lT 2008/000475) a EP 1988 | 79 vykazujú metódy azariadenia,prostredníctvom ktorých je možné indukčne kaliť čiastkové oblasti alebo klzné plochy krúžkov valivých telies. Tu sa používajú najmenej dva induktory alebo indukčné hlavy, ktoré sú inštalované vo vopred nastavenej vzdialenosti od vytvrdzovaného povrchu, zatiaľ čo sa kalený obrobok a induktor pohybujú v relácii k sebe navzájom. Napokon uverejňuje ďalej DEl 0200500670 l spôsob výroby krúžku ložiska pre veľkorozmemé valivé ložisko, ktorý principiálne funguje na rovnakom princípe.Pre osadenie otočných spojení hrá ďalej v praxi dôležitú úlohu takzvaný pokles tvrdosti. Tento pokles tvrdosti označuje stykové miesto medzi začiatkom a koncom kalenia klznej plochy. Týmto miestom je V praxi také miesto, ktore nie je alebo takmer nie je počas procesu kalenia klznej plochy, predovšetkým počas procesu indukčného kalenia, súčasne kalené. Takmer všetky zostavy valivých telies podľa aktuálneho stavu tejto technológie vykazujú takúto oblasť poklesu tvrdosti.JP 2002 l 74251 opisuje (obr. 4 ako aj obr. 6) principiálne aexempláme mimoriadne dimenzovanú takúto oblast poklesu tvrdosti, zobrazenú ako okienkovitý úsek (53) rozprestierajúci sa pozdĺž klznej plochy (12) valivých telies, umiestnený medzi dvomi hraničnými, kalenými oblasťami (52 B 52 A).Toto miesto je preto spravidla teda nižšej tvrdosti ako okolitý kalený materiál. Menej tvrdé klzné plochy zväčša vykazujú nevýhody pre odvaľovanie valivého telesa, pretože únosnosť menej tvrdých úsekov klznej plochy je nižšia ako je únosnosť kalených úsekov klznej plochy. Okrem toho vykazujú nmohé zostavy valivých telies, predovšetkým guľkové otočné spojenia, napríklad pri štvorbodovom uložení, otvory, cez ktoré sa systém klzných plôch môže plniť valivými telesami,predovšetkým guľkovými valivými telesami. Tieto otvory sa vybavujú a uzatvárajú zodpovedajúcimi prispôsobenými plniacimi upchávkami, ktoré korešpondujú s priemerom otvoru. Taktiež oblast plniaceho otvoru a príslušná plniaca upchávka predstavujú slabinu systému klzných plôch, pretože únosnosť v tejto oblasti klznej plochy je nižšia ako únosnost kalených úsekov klznej plochy.Pl 1248726 (obr. 6) zobrazuje takisto opísanú oblasť plniaceho otvoru, ktorý spravidla nie je kalený, v dôsledku čoho je únosnost tejto oblasti úsekov klznej plochy nižšia ako na kalených úsekoch klznej plochy. (Uskutočnenie indukčného kalenia aj v oblasti plniaceho otvoru by v dôsledku pôsobenia tepla a následnej zmeny štruktúry viedlo k podstatnej geometrickej deformácíi v oblasti plniaceho otvoru. V dôsledku toho by nebolo možné alebo bolo možné len2 s ťažkosťami do diery plniaceho otvoru vsunúť prislúchajúcu a licovanú plniacu upchávku. Z tohto dôvodu sa v praxi spravidla kompletne upúšťa od kalenia v oblasti plniaceho otvoru (otvorov).V praxi existujú pokusy zmiemenia obidvoch uvedených nevýhod tým, že miesto poklesu tvrdosti a príslušný otvor na zavedenie a vyberanie valivých telies do a zo systému klzných plôch sa umiestnia do vzájomnej blízkosti, takže namiesto dvoch miest s nižšou únosnosťou je v systéme klzných plôch prítomné len jedno takéto miesto. V praxi guľkových otočných spojení, napríklad pri štvorbodových uloženíach, sa miesto poklesu tvrdosti teda okrem toho vyznačuje plniacou upchávkou pre otvor, cez ktorý sú valivé telesá posúvané pri plnení systému klzných plôch a vyberaní zo systému klzných plôch. Tento otvor má spravidla mieme väčší prierez ako je priemer samotných valivých telies systému klzných plôch. Pri niektorých zostavách valivých telies,napríklad pri valčekových otočných spojeniach, nie sú potrebné žiadne takéto plniace otvory.V praxi a podľa stavu techniky kopíruje táto oblasť poklesu tvrdosti pomyselnú líniu, ktorá vychádza zo stredového bodu krúžku valivého ložiska arozprestiera sa radiálne. Oblasť poklesu tvrdosti označuje začiatok a koniec kalenej oblasti krúžku valivého ložiska.Pri všetkých, v súčasnosti používaných systémoch (indukčného) ohrevu čiastkových oblastí prstencových obrobkov, aj pri všetkých vyššie uvedených systémoch na predovšetkým indukčný ohrev klzných plôch valivých telies krúžku valivého ložiska, sú najmenej jeden induktor alebo indukčná hlava umiestnené kolmo k vytvrdzovanej klznej ploche valivých telies, takže na začiatku a na konci každej indukčne kalenej zóny vznikne oblasť poklesu tvrdosti rozprestierajúca sa takmer presne radiálne ku klznej ploche. Oblasť poklesu tvrdosti, ako aj kalená oblasť, vzniká s paralelným odsadením od roviny, po ktorej sa počas procesu vytvrdzovania kruhovo pohybuje induktor alebo indukčná hlava. Oblasť poklesu tvrdosti a kalené zóny na základe tohto vždy vznikajú na rovnakom povrchu obrobku / klznej ploche valivých telies.Táto oblasť poklesu tvrdosti môže vykazovať od jedného až do viac ako päťdesiat milimetrov, vo výnimočných prípadoch dokonca aj podstatne viac, čiastočne až do 100 alebo 200 milimetrov, a je závislá od veľkosti valivých telies, nastavenia stroja aobsluhy zariadenia na indukčné kalenie alebo stroja na indukčné kalenie. Vjednotlivých prípadoch sú stroje na indukčné kalenie vybavené snímačmi inkrementálnych uhlov, ktoré nechajú kalenie začať napríklad pri 0 ° anapríklad pri 359 ° ukončiť, takže induktor alebo indukčná hlava neustálene prejdú kruhový segment snie úplne 360 °. Spravidla existuje snaha oudržanie oblasti poklesu tvrdosti včo najmenšej miere, pretože táto predstavuje oblasť nižšej tvrdosti a tým oblast nižšej zaťažiteľnosti,ktorá spravidla podbrusuje alebo musí byt podbrúsená. Toto podbrúsenie zapríčiňuje ďalší technologický krok, ktorý znamená vyššie náklady.Pri doterajších, bežných systémoch na indukčné kalenie krúžkov valivých telies je nevýhodné, že vyššie uvedená oblasť poklesu tvrdosti rozprestierajúca sa takmer presne radiálne ku klznej ploche sa negatívne správa vpraxi, predovšetkým pri odvaľovaní spravidla kalených valivých telies cez túto oblast poklesu tvrdosti. V dôsledku toho sú aj krúžky valivého ložiska kalené bežnými systémami na indukčne kalenie nevýhodne v oblasti poklesu tvrdosti V porovnaní s kalenýmí oblasťami.Ako prvá je únosnosť bežne kalených krúžkov valivého ložiska v oblasti poklesu tvrdosti znížená v porovnaní so zvyšnou časťou kalenej klznej plochy, okrem toho sa táto oblasť poklesu tvrdosti rozprestiera pozdĺž pomyselnej línie presne radiálne od stredového bodu krúžku smerom von, takže nastáva náhla zmena správania odvaľujúceho sa valivého telesa V otočnom spojení, ktoré práve prebieha cez oblasť poklesu tvrdosti, čo je za ďalšie spojené so zvýšenou hlučnosťou celkovej zostavy valivých telies alebo otočného spojenia.Na základe týchto nevýhod vyplýva úloha iniciujúca predložený vynález, vytvoriť zlepšenú zostavu valivých ložísk, ktorá vykazuje zlepšene správanie pri chode pri súčasne zvýšenej únosnosti v počiatočnej a koncovej oblasti kalenia klznej plochy (klzných plôch) pri súčasne zníženej hlučnosti otočného spojenia alebo zostavy valivých telies predovšetkým v počiatočnej a koncovej oblastí kalenia klznej plochy (klzných plôch) a predovšetkým v príslušnej oblastí poklesu tvrdosti.Opísaná je zostava valivých ložísk pre otočné spojenie s guľkovými, valčekovými,súdkovými, kuželíkovými alebo krížovými valčekovými valivými telesami, napríklad systém klzných plôch pre guľkové valivé telesá, výhodnejšie ale aj kombinovaný systém klzných plôch pre kombináciu valček/ guľka, v ktorej sa môžu viaceré na sebe alebo proti sebe uložené rotačné telesá prestavovať V relácii a koncentricky k sebe navzájom. Toto sa týka napríklad dvojice na sebe alebo proti sebe uložených krúžkov valivého ložiska, ale napríklad aj viacerých na sebe uložených prstencových segmentov alebo segmentovaných krúžkov. Zostava valivých telies podľa vynálezu je neustále Upravovaná tak, aby bola prítomná najmenej jedna klzná plocha valivých telies, ktorá je pozdlž svojho prstencového tvaru v kontaktnej oblasti medzi valivým telesom a krúžkom valivého ložiska kalená, predovšetkým kalená indukčne alebo indukčným kalením.Indukčné kalenie vznikne podľa vynálezu silným ohrevom kalenćho materiálu, ktorý je spravidla prítomný ako teleso zo zušľachtenej ocele alebo zocele na valivé ložiská, na teplotu vyššiu ako 600 °C, predovšetkým na teplotu vyššiu ako 800 °C. Následným ochladením materiálu prostredníctvom kaliaceho média vhodného na tento účel, ktorý zväčša predstavuje kvapalná emulzia, napríklad prípravok z polyglykolov, prísad a vody, sa mení štruktúra materiálu/ ocele. Stáva sa jemne kryštalickejšou a na druhej strane tvrdšou. Ako kaliteľnć hlavné oceľové materiály pre valivé ložiská sa používajú 25 CrMo 4 alebo 42 rCrMo 4, alebo C 4 SN ako aj vysoko legované nerezové ocele, napríklad X 20 Crl 3.Kalený systém klzných plôch podľa vynálezu tu môže - v závislosti od tvaru a definovanej úlohy - obsahovať rôzne valivé telesá. Ako valivé telesá, ktoré je možné použit vzostave podľa vynálezu, prichádzajú principiálne do úvahy guľkové, valčekové, súdkové, kuželíkové alebo krížovo usporiadané valčekové alebo dokonca Výkyvné valčekovć valivé telesá. Systém klzných plôch môže byť realizovaný aj ako kombinované ložisko alebo kombinovaný systém, napríklad ako kombinované spojenie valček/ guľka.Výhodné je dimenzovať spôsob kalenia klznej plochy tak, aby stupeň kalenia kalenej klznej plochy zodpovedal približne stupňu kalenia použitých valivých telies, alebo bol mieme nižší,napríklad v hrubom rozsahu od 48 HRC do 65 HRC.Zostava valivých ložísk Zdokonalená podľa vynálezu sa teda chápe ako otočné spojenie za účelom relatívneho prestavenia najmenej dvojice na sebe alebo proti sebe uložených rotačných telies, predovšetkým dvojice na sebe alebo proti sebe uložených krúžkov valivého ložiska, pričom najmenej jedna klzná plocha valivých telies je pozdlž svojho prstencového tvaru v kontaktnej oblasti medzi valivým telesom a krúžkom valivého ložiska kalená, predovšetkým kalená indukčne alebo indukčným kalením.Vynález sa vyznačuje prítomnosťou prinajmenšom jednej oblasti prekrytia na začiatku a na konci prinajmenšom jednej kalenej klznej plochy valivých telies, ktorá sa rozprestiera pozdlž tejto klznej plochy valivých telies, pričom táto oblast prekrytia vykazuje oblasť nižšej tvrdosti, ktorá je vyššie označená ako oblast poklesu tvrdosti, ktorá sa cez oblasť prekrytia rozprestiera pod určitým uhlom vo vzťahu ku kolmici klznej plochy. Ako kolmica klznej plochy sa tu rozumie pomyslená línia, ktorá sa rozprestiera radiálne zo stredu kružnice zostavy valivých ložísk smerom von, teda od osi rotácie otočného spojenia radiálne v smere ku krúžku.Systém klzných plôch tu môže byt vhodný aj na vloženie klietok alebo dištančných vložíek,alebo ako systém bez použitia dištančných komponentov, napríklad na plno valčekové alebo plno guľkové otočné spojenie. V rámci vynálezu je zvlášť výhodná oblast poklesu tvrdosti so zošikmeným rozprestieraním sa V rozsahu od 0 ° do 90 °, výhodnejšie pod uhlom v relácii ku kolmici klznej plochy väčším ako 5 ° a menším ako 85 °. Ako výhodný pre prax a dobre zhotoviteľný sa ukázal byť uhol v relácii ku kolmici klznej plochy približne 45 °.V ďalšom stvámení vynálezu nie je šikmý priebeh oblasti poklesu tvrdosti exaktne lineámy,ale môže byť voľne vytvarovaný alebo mať tvar krivky alebo mať tvar oblúka, alebo dokonca môže byt kombináciou voľného tvaru a/alebo tvaru krivky a/alebo tvaru oblúka, eventuálne s prítomnými lineárnymi úsekmi. V každom prípade sa ale priebeh principiálne rozprestiera cez oblasť prekrytiaVďalšom zdokonaľujúcom stvámení vynálezu sa môže oblasť prekrytia nachádzať vblízkosti najmenej jedného otvoru plniacej upchávky zhotovenom V rotačnom telese alebo kongmentne soblasťou otvoru plniacej upchávky alebo prinajmenšom môže prekryť alebo prechádzať cez túto oblasť otvoru plníacej upchávky.Ak sú kalené viaceré klzné plochy, tak sa vytvoria viaceré oblasti prekrytia a oblasti poklesu tvrdosti - spravidla a výhodnejšie jedna oblasť poklesu tvrdosti na každú kalenú klznú plochu. Príslušné oblasť prekrytia a oblasť poklesu tvrdosti sa podľa vynálezu nachádzajú vždy medzi začiatkom a koncom príslušného kalenia klznej plochy.Podľa opatrenia vynálezu na základe tohto vykazuje najmenej jedna oblasť prekrytia,V porovnaní so zakaždým priamo okolitou kalenou oblasťou klznej plochy, zakaždým najmenej jednu oblasť nižšej tvrdosti, takzvanú oblasť poklesu tvrdosti, pričom táto oblasť nižšej tvrdosti je úplne alebo čiastočne opracovaná, takže môže vzniknúť aj oblasť podbrúsenia vo forme stopy alebo vo forme pásu. Ako zvlášť výhodné sa ukázalo byť následné obrábanie súberom materiálu,napríklad jemné dobrusovanie alebo podbrúsenie.Takzvaná oblasť podbrúsenia sa v dôsledku tohto môže zakaždým úplne alebo čiastočne prekrývať s oblasťou poklesu tvrdosti alebo môžu cez seba presahovať. Podľa vynálezu môže byť v každej klznej ploche zostavy valivých telies vyhotovená najmenej jedna oblasť prekrytia s oblasťou nižšej tvrdosti.Na základe stvárnenia klznej plochy je dôsledkom podľa vynálezu, že výbehové zóny alebo výbehové oblasti kalených oblastí, predovšetkým výbehové oblastí zón kalenia, sú v oblasti prekrytia zošikmené pod určitým uhlom vzhľadom na kolmicu klznej plochy. Tento uhol náklonu môže byť napríklad veľmi výrazný a byť medzi 0 ° a 90 °, výhodnejšie ale vykazovať uhol väčší ako 5 ° a menší ako 85 °, najvýhodnejší je ale uhol približne 45 °.Ako ďalší dôsledok podľa vynálezu je potrebné uviesť, že v prevádzke otočného spojenia alebo zostavy valivých ložísk sa valivé telesá odvaľujúce sa cez oblast podbrúsenia tam podopierajú predovšetkým o kalenú oblast alebo zóny kalenia a sú týmito nesené.Všeobecne platí s ohľadom na vynález, že hĺbka kalenia kalenej oblasti alebo zóny kalenia je menšia ako 20 mm, výhodnejšie menšia ako lO mm. Vzhľadom na oblasť podbrúsenia alebo oblasť poklesu tvrdosti je celkovo potrebné konštatovať, že oblasť nižšej tvrdosti vo forme stopy alebo vo forme pásu je užšia ako 200 mm, výhodnejšie užšia ako 50 mm.Ďalšie výhody aformy uskutočnenia vyplývajú znasledujúcich exempláme uvedených obrázkov. Tu exempláme zobrazujeobrázok 1 schematický radiálny rez cez systém klzných plôch valivých telies guľkového otočného spojenia, realizovaný ako štvorbodové uloženie s obojstranne naznačenými možnosťami upevnenia nadväzujúcej konštrukcie anaznačenými systémami tesnenia ako aj (čiarkovane) naznačenými otvormi pre plniace upchávky.obrázok 2 perspektívne zobrazenie otočného spojenia systému klzných plôch valivých telies pre kombináciu valček/ guľka s dvomi axiálne nad sebou usporíadanými klznými plochami. Homý systém klzných plôch naznačuje (klietkou vedené) valčekové otočné spojenie. Spodný systém klzných plôch naznačuje guľkové otočné spojenieobrázok Za čiastkový rez (detail/ Výrez) ako schematický radiálny rez cez otočné spojenie systému klzných plôch valivých telies pre kombináciu valček/ guľka s dvomi približne axiálne nad sebou usporíadanými klznými plochami. Tmavou farbou sú naznačené osobitne kalené oblasti na klzných plochách.

MPK / Značky

MPK: C21D 9/40, F16C 33/64

Značky: zostava, zónami, valivých, kalenia, ložísk, rozprestierajúcimi, šikmo

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/16-e16628-zostava-valivych-lozisk-so-sikmo-sa-rozprestierajucimi-zonami-kalenia.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zostava valivých ložísk so šikmo sa rozprestierajúcimi zónami kalenia</a>

Podobne patenty