CN104568280A - 一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置 - Google Patents

一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置 Download PDF

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本发明公开了一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,包括基座、连接块,连接块与基座连接,连接块的上面安装有轮毂轴承螺栓,轮毂轴承螺栓的螺柱朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓外侧套设有支撑套,支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,轮毂轴承螺栓的上端设有锁紧螺母,所述的锁紧螺母与支撑套的上端接触,支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套的外侧面上贴有应变片组,应变片组与应变适配器连接,应变适配器与工控机连接,芯轴螺栓的上端设有套筒,套筒与扭矩扳手连接。因此,本发明具有在不破坏螺栓自身结构的情况下,快速、准确的检测螺栓预紧力的有益效果。

Description

一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置
技术领域
本发明涉及螺栓预紧力检测装置,尤其涉及一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置。
背景技术
目前,在第一代、第二代轮毂轴承单元中,轮毂轴承通过轮毂轴承螺栓与锁紧螺母配合锁紧,为了研究轮毂轴承螺栓摩擦系数、轮毂轴承螺栓与锁紧螺母贴合面积与其预紧力的关系,需要轮毂轴承装车状态下的游隙或预紧力提供支持,因此需要检测轮毂轴承螺栓的扭矩与预紧力的线性关系,轮毂轴承螺栓的螺柱部分有多个台阶,而且螺柱的末端柱状体的直径很大,向一个法兰面一样,上面还有连接孔。现有技术中,常见的螺栓预紧力检测一般采用下述两种方案:第一种方案,在螺栓末端中心打孔,把敏感元件埋入螺栓内部,通过敏感元件感知螺栓的变形情况,对敏感元件输出的电信号进行分析处理,获取到预紧力,进行检测;第二种方案,在螺栓上没有螺纹的螺柱上加工出测量平面,把应变片粘贴于该测量平面,通过螺栓内孔引出信号线,利用应变片的应变来探测螺栓预紧力。对于第一种方案,有些螺栓自身硬度很高,不便于打孔,有些螺栓型号很小,打孔非常困难,同时孔与螺母的同轴度、孔内的光滑程度等都极难控制,从而导致检测精度低,检测困难;针对第二种方案,螺栓太小,也难以加工出平面,应变片缺乏安装位置,有些螺栓的螺柱整体都带有螺纹,加工平面后会影响螺栓的正常使用。综上,现在的螺丝轴向预紧力检测都对螺栓自身带有破坏性,而且检测环境、状态一致性很难控制,从而导致检测精度低,甚至完全无法检测。
中国专利授权公告号:CN202867494U,授权公告日2013年4月10日,公开了一种设有预紧力检测转头的螺栓,包括螺栓、检测转头、固定杆、弹簧、固定销及粘结剂,螺栓的轴心设有台阶孔、固定销孔及调节销孔,检测转头上设有摆动臂及调节销,固定杆上设有凸台及螺帽;固定杆设于台阶孔内,粘结剂将固定杆端头与台阶孔固连,检测转头套装在固定杆的凸台上,固定销嵌在固定销孔内,弹簧设于调节销与固定销之间。通过肉眼观测检测转头的位置,即可及早发现螺栓的预紧力降低或失效,具有结构简单,检测方便的优点。其不足之处是该种检测方式中需要在螺栓的轴心加工出台阶孔,一批螺栓上,每次螺栓都加工台阶孔,每个台阶孔的同轴度、深度、直径、粗糙度等都会有差异,因此预紧力检测精度低,一致性差。同时螺栓中心打孔还会降低螺栓自身强度,破坏螺栓自身结构。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的螺栓预紧力检测过程中会破坏螺栓自身结构,同时检测精度低的不足,提供了一种在不破坏螺栓自身结构的情况下,能够准确检测螺栓预紧力的轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,该种装置检测方便,可用于轮毂轴承螺栓出厂检验以及维修时的检验,从而保证轮毂轴承单元性能稳定。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,包括基座、连接块,连接块与基座连接,连接块的上面安装有轮毂轴承螺栓,轮毂轴承螺栓的螺柱朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓外侧套设有支撑套,支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,轮毂轴承螺栓的上端设有锁紧螺母,所述的锁紧螺母与支撑套的上端接触,所述的支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套的外侧面上贴有应变片组,应变片组与应变适配器连接,所述的应变适配器与工控机连接,芯轴螺栓的上端设有套筒,所述的套筒与扭矩扳手连接。套筒套在锁紧螺母上,扭矩扳手与套筒连接,扭矩扳手转动后,锁紧螺母不断拧紧,锁紧螺母挤压支撑套使得支撑套变形,支撑套上的应变片组也产生形变,轮毂轴承螺栓的预紧力与支撑套的支撑力是一对作用力与反作用力,力的大小相等,扭矩扳手每转动一个特定的扭矩都会记载下来,同时观察工控机上对应的电压值,应变片组已经通过应变片标定装置标定过,因此每个电压都能对应一个压力值(该压力值等于轮毂轴承螺栓的预紧力),从而得出扭矩与预紧力的关系,实现预紧力的检测,该种预紧力检测过程中不需要破坏螺栓自身结构,不会影响螺栓强度,整个检测装置结构简单,检测非常方便,检测结果准确。
作为优选,所述的支撑套包括上支撑套和下支撑套,所述的上支撑套的上端向外延伸形成上翻边,所述的下支撑套的下端向外延伸形成下翻边,所述的应变片组贴在下支撑套上。为了使得支撑套受压后能具有较大应变量,支撑套自身的长度较长而壁厚较薄,这样支撑套在受到较小的压力作用时也能形变,然而这样也导致支撑套受到压力较大时其中间部位可能沿径向拱起而导致应变片失效,因此把支撑套分为上支撑套和下支撑套,上支撑套和下支撑套自身长度都远小于单个支撑套的长度,因此受到较大的压力后其中间部位不易拱起,从而保持应变片组能够稳定的检测到应变量。
作为优选,所述的应变片组包括四个应变片,四个应变片采用全桥方式连接。全桥连接方式,检测精度高,
作为优选,所述的上翻边与下翻边之间套设有弹性密封套。弹性密封套具有保护应变片组的效果,防止应变片组收到外界污染、碰撞等,同时弹性密封套不会影响支撑套的受力。
作为优选,所述的上支撑套的下端面内侧设有环形缺口,所述的环形缺口套在下支撑套的上端与上支撑套形成过渡配合。由于上支撑套、下支撑套与芯轴之间都是间隙配合,上支撑套仅仅压在下支撑套上容易发生径向错位,即上支撑套的轴线与下支撑套的轴线不共线,从而导致下支撑套的受力条件不同,因此上支撑套下端的阶梯孔套在下支撑套上,从而保持上支撑套与下支撑套同轴,保证检测条件相同,同时还能有效的防止下支撑套受力过大而向径向拱起。
一种应变片标定装置,包括基座、连接块,连接块与基座连接,连接块的上面安装有轮毂轴承螺栓,轮毂轴承螺栓的螺柱部分朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓外侧套设有支撑套,所述的支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,支撑套的外侧面上贴有应变片组,应变片组与应变适配器连接,所述的应变适配器与工控机连接,轮毂轴承螺栓的上端螺柱上套有压套,所述的压套与螺柱间隙配合,压套的下端与支撑套的上端接触,压套的上端面中心设有圆锥孔,所述的圆锥孔内设有钢球。加载机的压臂压在钢球上给钢球增加压力载荷,压套直接压在支撑套上,支撑套上的应变片组感受到该应变,从而输出信号经过应变适配器与工控机的处理后产生对应的电压值,加载机每加载一个特定的压力后,记录电压值,最后得出压力与电压的线性关系,因此在轮毂轴承螺栓预紧力检测装置中,当扭力扳手转动时,工控机上显示的电压值直接能换算成对应的压力值(压力值和预紧力的大小相等),从而直观的得出扭矩与预紧力的关系。
作为优选,所述的圆锥孔的轴线与压套的轴线共线。当加载机上压臂的负载加在钢球上的时候,钢球对压套产生的压力均匀作用在支撑套一圈,从而保证支撑套的一周受力均匀,提高应变片组的标定精度。
因此,本发明具有在不破坏轮毂轴承螺栓自身结构的情况下,快速、准确的检测轮毂轴承螺栓预紧力的有益效果,检测方便、精度高。
附图说明
图1为轮毂轴承螺栓预紧力检测装置结构示意图。
图2为应变片标定装置结构示意图。
图3为本发明中应变片组信号处理结构示意图。
图4为图1中A处局部放大结构示意图。
图5为本发明中应变片组中的应变片连接结构示意图。
图中:基座1  连接块2  轮毂轴承螺栓3  支撑套4  锁紧螺母5  应变片组6  应变适配器7  工控机8  套筒9  扭矩扳手10  弹性密封套11  压套12   圆锥孔13  钢球14  压臂15  上支撑套41  下支撑套42  上翻边43  下翻边44  环形缺口45。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述:
如图1所示的一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,包括基座1、连接块2,连接块与基座螺栓固定连接,基座上设有凹槽,连接块2的底部设有与凹槽对应的凸台,确保连接块与基座之间无法相对转动,连接块2的上面安装有轮毂轴承螺栓3,轮毂轴承螺栓3的螺柱朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓3外侧套设有支撑套4,支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,轮毂轴承螺栓的上端设有锁紧螺母5,锁紧螺母与支撑套的上端接触,支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套4的外侧面上贴有应变片组6,如图3所示,应变片组6与应变适配器7连接,应变适配器7与工控机8连接,如图5所示,应变片组6包括四个应变片,四个应变片采用全桥方式连接,检测精度高;芯轴螺栓的上端设有套筒9,套筒与扭矩扳手10连接。
支撑套4包括上支撑套41和下支撑套42,上支撑套41的上端向外延伸形成上翻边43,下支撑套42的下端向外延伸形成下翻边44,上翻边、下翻边能增加支撑套两端的抗压能力,同时能防止支撑套两端受压损坏,同时,上支撑套和下支撑套自身长度都远小于单个支撑套的长度,因此受到较大的压力后其中间部位不易拱起,从而保持应变片组能够稳定的检测到应变量;应变片组贴在下支撑套上,上翻边43与下翻边44之间套设有弹性密封套12,弹性密封套具有防水、防尘作用,对应变片组起到保护作用。如图4所示,上支撑套41的下端面内侧设有环形缺口45,环形缺口套在下支撑套的上端并与上支撑套形成过渡配合,上支撑套套在下支撑套上端且过渡配合,能保持同轴度,上支撑套、下支撑套之间不会发生错位,从而能保持每次检测环境、状态相同,减小检测误差,检测更加精准。
如图2所示的一种应变片标定装置,包括基座1、连接块2,连接块与基座连接,连接块的上面安装有轮毂轴承螺栓3,轮毂轴承螺栓的螺柱部分朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓外侧套设有支撑套4,支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,支撑套的外侧面上贴有应变片组6,应变片组与应变适配器7连接,应变适配器与工控机8连接,轮毂轴承螺栓的上端螺柱上套有压套12,压套与螺柱间隙配合,压套的下端与支撑套的上端接触,压套的上端面中心设有圆锥孔13,圆锥孔内设有钢球14,圆锥孔的轴线与压套的轴线共线。加载机的压臂17压在钢球上对钢球施加压力,压套直接压在上支撑套、下支撑套上,应变片组感受到该应变,从而输出信号经过应变适配器处理,然后再经过工控机内的信号处理系统的处理后得到对应的电压信号,加载机每加载一个特定的压力后,记录电压值,最后得出负载与电压的线性关系。
应变片组通过如图2所示的应变片标定装置进行标定,从而得到压力载荷与电压的线性关系,锁紧螺母套在轮毂轴承螺栓上,扭矩扳手与套筒连接,扭矩扳手转动后,轮毂轴承螺栓压紧上支撑套,上支撑套把压力传给下支撑套,下支撑套产生变形,应变片组也产生形变,轮毂轴承螺栓的预紧力与支撑套的支撑力是一对作用力与反作用力,力的大小相等,扭矩扳手每转动一个特定的扭矩都会记载下来,同时观察工控机上对应的电压值,每个电压都能对应一个压力值(该压力值等于轮毂轴承螺栓的预紧力),从而得出扭矩与预紧力的线性关系,实现预紧力的检测,该种预紧力检测过程中不需要破轮毂轴承螺栓自身结构,不会影响轮毂轴承螺栓强度,整个检测装置结构简单,检测非常方便,检测结果准确。

Claims (7)

1.一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,其特征是,包括基座(1)、连接块(2),连接块与基座连接,连接块(2)的上面安装有轮毂轴承螺栓(3),轮毂轴承螺栓(3)的螺柱朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓(3)外侧套设有支撑套(4),支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,轮毂轴承螺栓的上端设有锁紧螺母(5),所述的锁紧螺母与支撑套的上端接触,所述的支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套(4)的外侧面上贴有应变片组(6),应变片组与应变适配器(7)连接,所述的应变适配器与工控机(8)连接,芯轴螺栓的上端设有套筒(9),所述的套筒与扭矩扳手(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,其特征是,所述的支撑套(4)包括上支撑套(41)和下支撑套(42),所述的上支撑套(41)的上端向外延伸形成上翻边(43),所述的下支撑套(42)的下端向外延伸形成下翻边(44),所述的应变片组贴在下支撑套上。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,其特征是,所述的应变片组(6)包括四个应变片,四个应变片采用全桥方式连接。
4.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,其特征是,所述的上翻边(41)与下翻边(42)之间套设有弹性密封套(11)。
5.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承螺栓预紧力检测装置,其特征是,所述的上支撑套(41)的下端面内侧设有环形缺口(45),所述的环形缺口套在下支撑套的上端并与上支撑套形成过渡配合。
6.一种应变片标定装置,用于标定如权利要求1中所述的应变片组,其特征是,包括基座(1)、连接块(2),连接块与基座连接,连接块的上面安装有轮毂轴承螺栓(3),轮毂轴承螺栓的螺柱部分朝上并与基座垂直,轮毂轴承螺栓外侧套设有支撑套(4),所述的支撑套与轮毂轴承螺栓间隙配合,支撑套的下端与轮毂轴承螺栓的台阶处接触,支撑套的外侧面上贴有应变片组(6),应变片组与应变适配器(7)连接,所述的应变适配器与工控机(8)连接,轮毂轴承螺栓的上端螺柱上套有压套(12),所述的压套与螺柱间隙配合,压套的下端与支撑套的上端接触,压套的上端面中心设有圆锥孔(13),所述的圆锥孔内设有钢球(14)。
7.根据权利要求7所述的一种应变片标定装置,其特征是,所述的圆锥孔的轴线与压套的轴线共线。
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