CN109297690B - 一种车轮螺栓紧固质量验证系统、方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车轮螺栓紧固质量验证系统、方法及设备，所述车轮螺栓紧固质量验证系统包括：固定装置，所述固定装置上固定有车辆的车轮系统；拧紧机，所述拧紧机包括多个拧紧轴；设置在多个所述拧紧轴上的扭矩夹紧力传感器，所述扭矩夹紧力传感器上设置有探针，所述扭矩夹紧力传感器上带有探针的一端与拧紧套筒连接；与所述扭矩夹紧力传感器连接的显示器；所述拧紧套筒与固定在所述固定装置上的车轮系统的车轮螺栓配合，将所述车轮螺栓拧紧，并通过所述显示器将所述扭矩夹紧力传感器测得的装配扭矩和装配夹紧力进行显示。本发明的实施例，避免了车轮螺栓检测时先后顺序对扭矩大小的影响，能够对影响紧固质量的直接因素即夹紧力进行验证。
Description
技术领域
本发明涉及车辆质量检验领域，尤其涉及一种车轮螺栓紧固质量验证系统、方法及设备。
背景技术
在汽车行驶过程中，若车轮螺栓的紧固质量不佳，则可能发生车轮螺栓松动或断裂，甚至导致人身伤亡的严重后果。那么在车辆的试制试验阶段，对车轮螺栓紧固质量进行验证至关重要。
目前车间生产线上车轮螺栓在装配时，一般采用多轴拧紧(以五轴拧紧为例)，以保证每个车轮螺栓能同时拧紧到位，避免先后装配对紧固质量的影响。在装配完成后，再对每个车轮螺栓分别进行扭矩检测，验证扭矩是否达到目标要求。该方法在进行车轮螺栓扭矩检测时，检测的先后顺序对扭矩数值大小有影响，而且该方法只能获得螺栓的扭矩，不能对影响紧固质量的直接因素即夹紧力进行验证。在装配扭矩一定的情况，若车轮紧固系统的摩擦系数较大，则夹紧力会变小；若车轮紧固系统的摩擦系数较小，则夹紧力会变大。因此当前使用扭矩检测的方法，对验证车轮螺栓的紧固质量作用十分有限。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车轮螺栓紧固质量验证系统、方法及设备，解决了车轮罗双紧固质量检验不准确的问题。
依据本发明的一个方面，提供了一种车轮螺栓紧固质量验证系统，包括：
固定装置，所述固定装置上固定有车辆的车轮系统；
拧紧机，所述拧紧机包括多个拧紧轴；
设置在多个所述拧紧轴上的扭矩夹紧力传感器，所述扭矩夹紧力传感器上设置有探针，所述扭矩夹紧力传感器上带有探针的一端与拧紧套筒连接；
与所述扭矩夹紧力传感器连接的显示器；
所述拧紧套筒与固定在所述固定装置上的车轮系统的车轮螺栓配合，将所述车轮螺栓拧紧，并通过所述显示器将所述扭矩夹紧力传感器测得的装配扭矩和装配夹紧力进行显示。
可选地，所述车轮系统的车轮螺栓上设有感应贴片；
所述扭矩夹紧力传感器的探针穿过所述拧紧套筒，与所述感应贴片接触。
可选地，所述固定装置包括：
固定装置本体；
一端固定在所述固定装置本体上的旋转支架，所述旋转支架的另一端通过氮气弹簧与所述固定装置本体连接；
用于固定车轮系统的半轴，所述半轴安装在所述旋转支架上，所述半轴上设有螺纹结构；
半轴螺母，与所述半轴配合固定。
可选地，所述固定装置本体包括两个支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有挡板；
所述旋转支架通过转轴固定在所述支撑杆上，并在氮气弹簧的驱动下绕所述转轴转动至所述挡板处。
可选地，所述挡板与地面垂直。
可选地，所述固定装置还包括：安装在所述固定装置本体底端的滚轮，所述滚轮上安装有刹车装置。
依据本发明的另一个方面，提供了一种车轮螺栓紧固质量验证方法，包括：
在车轮螺栓拧紧过程中，获取车轮螺栓的装配扭矩和装配夹紧力；
在所述装配扭矩达到预设扭矩时，判断所述装配夹紧力是否达到目标夹紧力；
若达到所述目标夹紧力，则在预设时长后获取车轮螺栓的残余夹紧力；
根据所述残余夹紧力验证车轮螺栓紧固质量是否合格。
可选地，所述车轮螺栓紧固质量验证方法还包括：
在所述装配扭矩达到预设扭矩时，若所述装配夹紧力未达到所述目标夹紧力，则确认所述车轮螺栓紧固质量不合格。
可选地，根据所述残余夹紧力验证车轮螺栓紧固质量是否合格的步骤包括：
计算所述残余夹紧力相对于所述装配夹紧力的衰减幅度；
若所述衰减幅度小于预设值，则确认所述车轮螺栓紧固质量合格，否则，确认所述车轮螺栓紧固质量不合格。
依据本发明的再一个方面，提供了一种车轮螺栓紧固质量验证设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的车轮螺栓紧固质量验证方法的步骤。
本发明的实施例的有益效果是：
上述方案中，利用所述车轮螺栓紧固质量验证系统进行紧固质量验证时，需要先计算出车轮螺栓在外载荷作用下所需的夹紧力，再通过拧紧机对车轮螺栓同时拧紧装配，再同时验证每个车轮螺栓的装配夹紧力和残余夹紧力是否都满足要求，从而完成对车轮紧固质量的验证。该方案避免了车轮螺栓检测时先后顺序对扭矩大小的影响，能够对影响紧固质量的直接因素即夹紧力进行验证。
附图说明
图1表示本发明实施例的车轮螺栓紧固质量验证系统的结构框图；
图2表示本发明实施例的车轮螺栓紧固质量验证系统的固定装置的结构示意图；
图3表示本发明实施例的车轮螺栓紧固质量验证方法的流程图。
其中图中：1、固定装置，2、拧紧机，3、扭矩夹紧力传感器，4、拧紧套筒，5、显示器；
11、固定装置本体，12、旋转支架，13、氮气弹簧，14、半轴，15、半轴螺母，16、挡板，17、滚轮；
111、支撑杆。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1-2所示，本发明的实施例提供了一种车轮螺栓紧固质量验证系统，包括：
固定装置1，所述固定装置1上固定有车辆的车轮系统；拧紧机2，所述拧紧机2包括多个拧紧轴；设置在多个所述拧紧轴上的扭矩夹紧力传感器3，所述扭矩夹紧力传感器3上设置有探针，所述扭矩夹紧力传感器3上带有探针的一端与拧紧套筒4连接；与所述扭矩夹紧力传感器3连接的显示器5；
所述拧紧套筒4与固定在所述固定装置1上的车轮系统的车轮螺栓配合，将所述车轮螺栓拧紧，并通过所述显示器5将所述扭矩夹紧力传感器3测得的装配扭矩和装配夹紧力进行显示。
该实施例中，在进行车轮螺栓紧固质量验证时，将车轮系统的零部件(包含轮毂单元、制动盘、车轮、车轮螺栓)，使用所述固定装置1模拟装配后固定，使车轮系统固定在固定装置1上，且通过固定装置1上的旋转支架的旋转，令车轮与地面保持垂直。所述扭矩夹紧力传感器3的探针可穿过所述拧紧套筒4，与车轮系统的车轮螺栓接触。具体地，所述车轮系统的车轮螺栓上设有感应贴片，所述扭矩夹紧力传感器3的探针穿过所述拧紧套筒4，与所述感应贴片接触。在用拧紧机2装配拧紧车轮螺栓时，扭矩夹紧力传感器3可传导出车轮螺栓的扭矩及夹紧力，并在所述显示器5上显示出扭矩数值和夹紧力数值。
拧紧机2设备一般是在生产线上，以五轴拧紧机为例进行说明，验证系统的安装步骤如下：五轴拧紧机的五个轴上分别连接5个扭矩夹紧力传感器3，扭矩夹紧力传感器3上带有探针的一端与拧紧套筒4连接。在车轮系统各部件在固定装置上固定后，将整个工装移动到五轴拧紧机附近的合适位置。五轴拧紧机上的5个拧紧套筒4分别与5颗车轮螺栓头部配合，拧紧套筒4内的探针与车轮螺栓头部端面中心的感应贴片接触。在拧紧过程中，5个扭矩夹紧力传感器3分别传送出相对应的5颗车轮螺栓的扭矩夹紧力，相关数据可在显示器上显示。
值得指出的是，在通过车轮螺栓紧固质量验证系统进行紧固质量验证之前，首先使用CAE软件获取螺栓所受的最大外载荷，再使用基于VDI2230标准的螺栓计算校核软件，计算出车轮螺栓抵抗外载荷所需的目标夹紧力，然后再通过车轮螺栓紧固质量验证系统检测到的车轮螺栓的装配夹紧力与所述目标夹紧力进行比较，对装配夹紧力和残余夹紧力进行验证，以确认紧固质量是否合格。
本发明先计算出车轮螺栓在外载荷作用下所需的夹紧力，再通过拧紧机对车轮螺栓同时拧紧装配，再同时验证每个车轮螺栓的装配夹紧力和残余夹紧力是否都满足要求，从而完成对车轮紧固质量的验证。避免了车轮螺栓检测时先后顺序对扭矩大小的影响，能够对影响紧固质量的直接因素即夹紧力进行验证。
具体地，如图2所示，所述固定装置1包括：
固定装置本体11；一端固定在所述固定装置本体11上的旋转支架12，所述旋转支架12的另一端通过氮气弹簧13与所述固定装置本体11连接；
用于固定车轮系统的半轴14，所述半轴14安装在所述旋转支架12上，所述半轴14上设有螺纹结构；半轴螺母15，与所述半轴14配合固定。
该实施例中，所述固定装置1包括用于支撑整个固定装置以及安装在其上的车轮系统的固定装置本体11，所述固定装置本体11上有一根带螺纹的半轴14，类似于汽车上的半轴，将车轮系统的轮毂单元、制动盘和车轮依次穿过半轴14并将车轮螺栓的安装孔分别对准，车轮螺栓穿过车轮上的安装孔预拧入，再用半轴螺母15与带螺纹的半轴14拧紧配合，使车轮系统固定在固定装置1上，此时车轮与地面保持水平。
所述固定装置1上安装有一个氮气弹簧13，可以向上推动旋转支架12，在氮气弹簧13的作用下，车轮系统可向上翻转，直至与地面保持垂直。具体地，所述固定装置本体11包括两个支撑杆111，所述支撑杆111的顶端设置有挡板16；所述挡板与地面垂直，所述旋转支架12通过转轴固定在所述支撑杆111上，并在氮气弹簧13的驱动下绕所述转轴转动至所述挡板16处。所述挡板16能够防止旋转支架12继续往前倾翻。这样可以保证车轮系统各部件贴近实车真实装配状态(即与地面垂直的状态)，且能通过拧紧机对车轮螺栓进行拧紧。
所述固定装置1还包括：安装在所述固定装置本体11底端的滚轮17，所述滚轮17上安装有刹车装置。
所述固定装置1底座上安装有4个滚轮17，可使车轮系统在固定装置1上固定后，还能自由在车间移动，且滚轮17上带有刹车功能，使固定装置1在移到拧紧机旁边后的合适位置后，能稳固不动。
上述方案中，利用所述车轮螺栓紧固质量验证系统进行紧固质量验证时，需要先计算出车轮螺栓在外载荷作用下所需的夹紧力，再通过拧紧机对车轮螺栓同时拧紧装配，再同时验证每个车轮螺栓的装配夹紧力和残余夹紧力是否都满足要求，从而完成对车轮紧固质量的验证。该方案避免了车轮螺栓检测时先后顺序对扭矩大小的影响，能够对影响紧固质量的直接因素即夹紧力进行验证。
如图3所示，本发明的实施例还提供了一种车轮螺栓紧固质量验证方法，包括：
步骤31、在车轮螺栓拧紧过程中，获取车轮螺栓的装配扭矩和装配夹紧力；
该实施例中，在进行车轮螺栓紧固质量验证时，将车轮系统的零部件(包含轮毂单元、制动盘、车轮、车轮螺栓)，使用固定装置模拟装配后固定，使车轮系统固定在固定装置上，且通过固定装置上的旋转支架的旋转，令车轮与地面保持垂直。扭矩夹紧力传感器的探针穿过所述拧紧套筒，与车轮系统的车轮螺栓接触。在用拧紧机装配拧紧车轮螺栓时，扭矩夹紧力传感器传导出车轮螺栓的扭矩及夹紧力，并在显示器上显示出装配扭矩数值和装配夹紧力数值。
步骤32、在所述装配扭矩达到预设扭矩时，判断所述装配夹紧力是否达到目标夹紧力；
该实施例中，所述目标夹紧力需要在进行车轮螺栓紧固质量验证之前计算得到，具体地，可以使用CAE软件获取螺栓所受的最大外载荷，再使用基于VDI2230标准的螺栓计算校核软件，计算出车轮螺栓抵抗外载荷所需的目标夹紧力。所述预设扭矩根据需求设定。
在车轮螺栓拧紧过程中，当拧紧至所设定的预设扭矩时，将显示器上显示的装配夹紧力与所述目标夹紧力进行比较，若所述装配夹紧力达到目标夹紧力，则表示车轮螺栓紧固质量初步合格。
所述车轮螺栓紧固质量验证方法还包括：
在所述装配扭矩达到预设扭矩时，若所述装配夹紧力未达到所述目标夹紧力，则确认所述车轮螺栓紧固质量不合格。当紧固质量不合格时，根据具体分析情况，对拧紧工艺或零部件进行改善，然后再进行紧固质量验证直到合格。
步骤33、若达到所述目标夹紧力，则在预设时长后获取车轮螺栓的残余夹紧力；
该实施例中，所述预设时长根据需求设定，优选地，所述预设时长为5分钟。即在装配夹紧力达到目标要求的情况下，在拧紧完成5分钟后，再次测量夹紧力的大小，即为测量车轮螺栓的残余夹紧力。该数值可在扭矩夹紧力显示器上显示。
步骤34、根据所述残余夹紧力验证车轮螺栓紧固质量是否合格。
具体地，步骤34包括：
计算所述残余夹紧力相对于所述装配夹紧力的衰减幅度；
若所述衰减幅度小于预设值，则确认所述车轮螺栓紧固质量合格，否则，确认所述车轮螺栓紧固质量不合格。
该实施例中，在车轮螺栓装配完成后的一定时间内，螺栓的夹紧力相对于装配夹紧力会发生衰减，衰减在所述预设时长内完成，此时根据所述显示器上显示的残余夹紧力的数值，计算所述残余夹紧力相对于所述装配夹紧力的衰减幅度，若所述衰减幅度小于预设值，认为所述车轮螺栓紧固质量合格。所述预设值根据需求设定，优选地，所述预设值为20％。即：若检测到残余夹紧力太小，即夹紧力衰减幅度太大(如衰减幅度达到20％以上)，则表示紧固质量不合格，若衰减幅度小于20％，则表示最终的紧固质量合格。
本发明的实施例还提供了一种车轮螺栓紧固质量验证设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的车轮螺栓紧固质量验证方法的步骤。
本发明的该实施例，利用所述车轮螺栓紧固质量验证系统进行紧固质量验证时，需要先计算出车轮螺栓在外载荷作用下所需的夹紧力，再通过拧紧机对车轮螺栓同时拧紧装配，再同时验证每个车轮螺栓的装配夹紧力和残余夹紧力是否都满足要求，从而完成对车轮紧固质量的验证。该方案避免了车轮螺栓检测时先后顺序对扭矩大小的影响，能够对影响紧固质量的直接因素即夹紧力进行验证。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种车轮螺栓紧固质量验证系统，其特征在于，包括：
固定装置(1)，所述固定装置(1)上固定有车辆的车轮系统；
拧紧机(2)，所述拧紧机(2)包括多个拧紧轴；
设置在多个所述拧紧轴上的扭矩夹紧力传感器(3)，所述扭矩夹紧力传感器(3)上设置有探针，所述扭矩夹紧力传感器(3)上带有探针的一端与拧紧套筒(4)连接；
与所述扭矩夹紧力传感器(3)连接的显示器(5)；
所述拧紧套筒(4)与固定在所述固定装置(1)上的车轮系统的车轮螺栓配合，将所述车轮螺栓拧紧，并通过所述显示器(5)将所述扭矩夹紧力传感器(3)测得的装配扭矩和装配夹紧力进行显示；
所述车轮系统的车轮螺栓上设有感应贴片；
所述扭矩夹紧力传感器(3)的探针穿过所述拧紧套筒(4)，与所述感应贴片接触；
其中，所述系统还包括：
先计算出所述车轮螺栓在外载荷作用下所需的夹紧力，再通过所述拧紧机(2)对车轮螺栓同时拧紧装配。
2.根据权利要求1所述的车轮螺栓紧固质量验证系统，其特征在于，所述固定装置(1)包括：
固定装置本体(11)；
一端固定在所述固定装置本体(11)上的旋转支架(12)，所述旋转支架(12)的另一端通过氮气弹簧(13)与所述固定装置本体(11)连接；
用于固定车轮系统的半轴(14)，所述半轴(14)安装在所述旋转支架(12)上，所述半轴(14)上设有螺纹结构；
半轴螺母(15)，与所述半轴(14)配合固定。
3.根据权利要求2所述的车轮螺栓紧固质量验证系统，其特征在于，所述固定装置本体(11)包括两个支撑杆(111)，所述支撑杆(111)的顶端设置有挡板(16)；
所述旋转支架(12)通过转轴固定在所述支撑杆(111)上，并在氮气弹簧(13)的驱动下绕所述转轴转动至所述挡板(16)处。
4.根据权利要求3所述的车轮螺栓紧固质量验证系统，其特征在于，所述挡板与地面垂直。
5.根据权利要求2所述的车轮螺栓紧固质量验证系统，其特征在于，所述固定装置(1)还包括：安装在所述固定装置本体(11)底端的滚轮(17)，所述滚轮(17)上安装有刹车装置。
6.一种车轮螺栓紧固质量验证方法，应用于如权利要求1-5中任一项所述的车轮螺栓紧固质量验证系统中，其特征在于，包括：
在车轮螺栓拧紧过程中，获取车轮螺栓的装配扭矩和装配夹紧力；
在所述装配扭矩达到预设扭矩时，判断所述装配夹紧力是否达到目标夹紧力；
若达到所述目标夹紧力，则在预设时长后获取车轮螺栓的残余夹紧力；
根据所述残余夹紧力验证车轮螺栓紧固质量是否合格。
7.根据权利要求6所述的车轮螺栓紧固质量验证方法，其特征在于，所述车轮螺栓紧固质量验证方法还包括：
在所述装配扭矩达到预设扭矩时，若所述装配夹紧力未达到所述目标夹紧力，则确认所述车轮螺栓紧固质量不合格。
8.根据权利要求6所述的车轮螺栓紧固质量验证方法，其特征在于，根据所述残余夹紧力验证车轮螺栓紧固质量是否合格的步骤包括：
计算所述残余夹紧力相对于所述装配夹紧力的衰减幅度；
若所述衰减幅度小于预设值，则确认所述车轮螺栓紧固质量合格，否则，确认所述车轮螺栓紧固质量不合格。
9.一种车轮螺栓紧固质量验证设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求6～8中任一项所述的车轮螺栓紧固质量验证方法的步骤。
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