汽车轮毂轴承工作游隙测量装置及方法与流程

1.本发明属于轴承游隙测量领域，具体涉及一种汽车轮毂轴承工作游隙测量装置及方法。


背景技术：

2.汽车轮毂轴承的游隙作为重要的控制参数，其不仅关系整个轮毂轴承单元的刚度性能，还直接影响到轴承的寿命。对于驱动轮的轮毂轴承单元，其工作游隙由半轴锁紧力和初始游隙共同确定。由于轮毂轴承的工作游隙一般为负游隙，因此无法直接通过测量位移量得到当前轮毂轴承的负游隙值。初始游隙值一般可通过测量内圈压装前后的位移量来确定，但轮毂轴承在被半轴锁紧后，其游隙变化量是微小位移量，测量较为困难，目前没有可靠的方法进行测量。


技术实现要素：

3.本发明针对轮毂轴承被半轴锁紧后，游隙无法测量的问题，提出一种汽车轮毂轴承工作游隙测量装置及方法，其目的在于实现对被半轴锁紧的轮毂轴承负游隙值的准确测量。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种汽车轮毂轴承工作游隙测量装置，用于测量轮毂轴承工作游隙，所述轮毂轴承包括内法兰8、内圈3和钢球1；其特征在于：
6.包括压载设备，所述轮毂轴承位于压载设备上，所述压载设备用于向轮毂轴承施加压力；
7.还包括至少一台应变测试装置，所述应变测试装置位于轮毂轴承一侧，并与钢球1接触，测量钢球1位移时应变测试装置的应变数据。
8.进一步地，该测量装置还包括加载块2和垫块5，所述垫块5位于内法兰8下方支撑住内法兰8，所述加载块2压在内圈3上。
9.进一步地，所述轮毂轴承包括至少一对钢球1，与应变测试装置的数量相同；一对钢球1上下对称布置，分别粘连在内圈3滚道和内法兰8滚道的滚道沟底处。
10.进一步地，所述应变测试装置包括悬臂梁式应变传感器6和动态应变测试仪4，所述悬臂梁式应变传感器6包括两块z字型合金钢板，两块z字型合金钢板上下对称布置，两块z字型合金钢板之间的一端设有支撑块17，两块z字型合金钢板通过紧固螺钉15与支撑块17固定连接，两块z字型合金钢板的另一端设有用于与钢球1接触的加载点11；每块z字型合金钢板位于支撑块17的一端均设有两个应变片，两个应变片对称布置在z字型合金钢板的上下表面；四片应变片的导线相互连接组成全桥类型的电测桥路，所述电测桥路连接到动态应变测试仪4上。
11.进一步地，所述应变测试装置还包括磁性表架7，所述悬臂梁式应变传感器6案子在磁性表架7上。
12.进一步地，所述应变片表面涂覆有硅胶保护层。
13.进一步地，所述应变测试装置为两个以上。
14.一种汽车轮毂轴承工作游隙测量方法，其特征在于包括以下步骤：
15.s100：制作试验样件，选取轮毂轴承的内法兰8、内圈3以及钢球1，将内圈3压装到内法兰8上，再通过粘接剂将钢球1粘接到内圈3滚道和内法兰8滚道的滚道沟底处；
16.s200：通过压载设备对上述汽车轮毂轴承工作游隙测量装置进行标定，万能实验机加载头下压z字型合金钢板的加载点，设置标定位移范围，每间隔一定距离记录一次数据，记录数据包括下压的位移和动态应变测试仪输出的应变量，根据位移和应变量的对应关系得到位移和应变量的线性回归关系；
17.s300：样件底部放置垫块5，顶部放置加载块2，再整体放置在万能实验机的工作台上；在样件的侧边放置应变测试装置，其上下两个z字型合金钢板的加载点11分别与样件上下两个钢球1接触，并保持一定的预压量；
18.s400：万能实验机的加载头给加载块2施加压力，设置压力加载参数，并记录下当前应变测试装置产生的应变量；
19.s500：通过线性回归关系计算不同载荷下应变量对应的位移，即为不同半轴锁紧力下轴承游隙的变化量，对数据锁紧力和变化量进行回归分析，拟合得到锁紧力与变化量的拟合关系；
20.s600：当轮毂轴承在半轴锁紧前初始游隙为δ0，半轴锁紧力测得为fa时，根据拟合关系计算出锁紧力fa对应的游隙变化量δδ
fa
；此时计算得到轮毂轴承被半轴锁紧后当前工作游隙为：δδ＝δ0‑
δδ
fa
。
21.进一步地，根据下压的位移和动态应变测试仪输出的应变量绘制应变量与位移关系线图，通过线性回归分析，得到应变量ε和标定位移d的线性回归公式。
22.进一步地，所述应变测试装置为多台，均匀布置在样件的周围；其中轴承游隙的变化量取所有应变测试装置的均值。
23.进一步地，所述压力加载参数包括：压力加载范围为0至100kn，加载速度为500n/s，每间隔10kn保压10s。
24.本发明的有益效果是：通过应变测试原理制作了双悬臂梁形式的应变测试装置，该应变测试装置能够测量微小位移量，提高了测量的精度；由于应变测试装置是采用双悬臂形式，且可同时测量钢球的相对变化量，这种方法解决了轮毂轴承沟心距无法测量的问题，进一步提高了测量的准确度。
附图说明
25.图1为实施例中汽车轮毂轴承工作游隙测量装置的示意图。
26.图2为实施例中悬臂梁式应变传感器的示意图。
27.图3为实施例中应变片组成的全桥电测桥路的电路图。
28.图4为实施例中应变测试装置的标定结果图。
29.图5为实施例中锁紧力与游隙变化量的结果图。
30.图中：1.钢球、2.加载块、3.内圈、4.动态应变测试仪、5.垫块、6.悬臂梁式应变传感器、7.磁性表架、8.内法兰、10.下z字型合金钢板、11.加载点、12.上z字型合金钢板、13.
应变片二、14.应边片一、15、紧固螺钉、16.四芯连接屏蔽线、17.支撑块、18.应变片四、19.应变片三。
具体实施方式
31.下面将结合具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.以湖北新火炬科技有限公司生产的型号为g3
‑
468的轮毂轴承为例，该型号轴承钢球间距26.082mm、节圆直径58.5mm、钢球直径11.906mm、滚道曲率半径6.16mm。
33.如图1、2、3所示，一种汽车轮毂轴承工作游隙测量装置，用于测量轮毂轴承工作游隙，测量用样件代替，选取轮毂轴承内法兰8、内圈3以及4颗钢球1，将内圈3压装到内法兰8上，再通过粘接剂将2颗钢球分别粘接到内圈滚道和内法兰滚道上，粘接位置为滚道沟底处，且两个钢球上下对称，再在对称位置同样粘接2颗钢球。
34.包括压载设备，本实施例中选用的是常见的万能实验机。
35.样件通过加载块2和垫块5与万能实验机匹配，垫块5位于内法兰8下方支撑住内法兰8，所述加载块2压在内圈3上，整体安放在万能实验机上。
36.还包括两台应变测试装置，对称布置在样件的两侧。
37.所述应变测试装置包括悬臂梁式应变传感器6、动态应变测试仪4和磁性表架7。
38.如图2所示，所述悬臂梁式应变传感器6包括两块z字型合金钢板：下z字型合金钢板10和上z字型合金钢板12，选取合金钢材制作，宽12mm，厚2.5mm。
39.两块z字型合金钢板上下对称布置，两块z字型合金钢板之间的一端设有支撑块17，两块z字型合金钢板通过紧固螺钉15与支撑块17固定连接，形成上下对称的悬臂梁形式，两块z字型合金钢板的另一端设有用于与钢球1接触的加载点11。每块z字型合金钢板位于支撑块17的一端均设有两个应变片，两个应变片对称布置在z字型合金钢板的上下表面，使用硅胶均匀涂抹在应变片上，用于应变片的防护。四片应变片(图中应变片一14、应变片二13、应变片三19和应变片四18)的导线相互连接组成全桥类型的电测桥路，如图3所示，所述电测桥路连接到动态应变测试仪4上。所述悬臂梁式应变传感器6案子在磁性表架7上。
40.汽车轮毂轴承工作游隙测量方法，包括以下步骤：
41.s100：制作试验样件，选取轮毂轴承的内法兰8、内圈3以及四颗钢球1，将内圈3压装到内法兰8上，再通过粘接剂将钢球1粘接到内圈3滚道和内法兰8滚道的滚道沟底处。
42.s200：通过压载设备(万能实验机)对上述汽车轮毂轴承工作游隙测量装置进行标定，万能实验机加载头下压z字型合金钢板的加载点，设置标定位移范围从0至100μm，间隔2μm记录一次数据，记录数据包括下压的位移和动态应变测试仪输出的应变量，根据下压的位移和动态应变测试仪输出的应变量绘制应变量与位移关系线图，通过线性回归分析，得到应变量ε和标定位移d的线性回归公式：d＝a*ε b(其中a、b根据具体的数据确定)。
43.如图4所示，根据g3
‑
468的轮毂轴承，线性回归公式为：d＝0.1023*ε 0.1174。
44.s300：样件底部放置垫块5，顶部放置加载块2，再整体放置在万能实验机的工作台上；在样件的左右两侧对称放置应变测试装置，通过磁性表架7固定在工作台上，其上下两
个z字型合金钢板的加载点11分别与样件上下两个钢球1接触，并保持一定的预压量。
45.s400：万能实验机的加载头给加载块2施加压力，压力加载范围为0至100kn，加载速度为500n/s，每间隔10kn保压10s，并记录下当前两个应变式传感器产生的应变值ε1和ε2。
46.s500：通过线性回归关系计算不同载荷下应变值ε1和ε2对应的位移量，分别为d1和d2，取两个位移量的平均值：δδ
fa
＝0.5*(d1 d2)，该值即为不同锁紧力下轴承游隙的变化量，如图5所示。将得到的数据，通过回归分析，拟合得到锁紧力fa与游隙变化量δδ
fa
的二次拟合关系：f
a
＝
‑
0.0025*δδ
fa2
1.1062*δδ
fa
‑
6.7547。
47.s600：当轮毂轴承在半轴锁紧前初始游隙为δ0＝24.8μm，半轴锁紧力测得为fa＝78.2kn时，根据拟合关系计算出锁紧力fa对应的游隙变化量δδ
fa
＝64.5μm；此时计算得到轮毂轴承被半轴锁紧后当前工作游隙为：δδ＝δ0‑
δδ
fa
＝
‑
39.7μm。
48.本实施例中使用的应变片型号为中航电测tk120
‑
3aa(11)1.9
‑
g100。
49.本实施例中使用的动态应变测试仪是奥地利dewsoft_sirius应变测试仪。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。