CN109752124A - 一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法，首先在汽车轮毂轴承单元铆接预紧力装置上对汽车轮毂轴承单元铆接，通过应变组将获得信息发送给应变测量仪后记下应变测试仪记下电压值；在铆接预紧力检测基础上，再在万能试验机上通过步骤一至步骤六对记下电压值进行验证，检验出内圈与轮毂轴在铆接完成后的真实预紧力。与现有检测技术相比，该检测方法可以在不破坏任何配合零件的情况下，快速、准确地测量出铆接预紧力，且检测方法简便易行、可靠性和检测精度高。

Description

一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法

技术领域

本发明涉及铆接预紧力检测方法，具体地说是一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法。

背景技术

传统设计的汽车轮毂轴承单元在组装时，一般均采用螺母或者螺栓将内圈连接到轮毂轴上，会产生组装难度大，轴承预紧力控制不稳定，且螺母或螺栓预紧力会随着轴承运转而衰减，且轴承结构欠紧凑，会导致轴承游隙不稳定，影响轴承使用寿命。为解决以上缺点，近年来，逐步发展和采用轴承单元旋压式铆接技术，以提高轴承预紧的可靠性和稳定性。因此，为了有效提高铆接后轴承预紧力的控制水平，亟需一种能够快速且准确地检测汽车轮毂轴承单元铆接预紧力的方法。现阶段，常见的轮毂轴承单元铆接预紧力评价方式主要有两种：第一种方式，采用铆接过程中的最大铆接力来间接对内圈与轮毂轴之间预紧力进行评价；第二种方式，采用铆接完成后铆接配合部位的直径和厚度来间接对内圈与轮毂轴之间预紧力进行评价。对于以上两种评价方式，均为间接法，且铆接力与零部件的自身尺寸及表面质量有关，铆接后尺寸与铆头的磨损也相关。综上，现阶段的两种方式均无法测量得到内圈与轮毂轴之间锁紧的实际预紧力值，且各零部件的加工状态一致性很难保证，会极大影响评价结果。

中国专利授权公告号：CN 104568280 A，授权公告日为2015年4月29日，该发明专利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、轮毂轴承螺栓、锁紧螺母、套筒、扭矩扳手、应变片组和支撑套。此装置可以快速准确地对螺栓预紧力进行测量，且不破坏螺栓固有结构。但上述专利的不足之处是，其将应变片粘贴在支撑套上，而实际轴承装配过程中螺母是对上下两个轴承内圈进行锁紧，并无支撑套部件，所以该装置无法代表零件的真实安装环境，会影响真实状态下预紧力的检测结果。

中国专利授权公告号：CN 102323059A，授权公告日为2011年1月18日，该发明专利公开了一种轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统及方法，包括压力传感器、位移传感器、A/D转换模块、变送器、工控机及数据处理模块。此系统可以实时记录每次铆接过程中铆接力-位移数据，并可对铆接异常进行评判，并给出产生不合格原因。但上述专利的不足之处是，其实时监测和记录的力值是铆接设备的工作压力，与轴承单元内圈和轮毂轴之间的预紧力有差异，无法代表轴承内圈与轮毂轴之间的预紧力，两者之间不能简单地进行等效评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法，以实现在不破坏任何配合零件的情况下，快速、准确地检测出内圈与轮毂轴在铆接完成后的真实预紧力。

本发明通过以下技术方案来实现：一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：准备该检测所需的零部件，分别加工所需的底座、连接块、螺栓、内法兰盘、内圈、带圆锥孔的加载套、钢球，准备应变片组和应变测量仪。

步骤二：用螺栓将连接块分别与底座和内法兰盘相连接，采用万能试验机将内圈与内法兰进行合套，保证内圈小端面与内法兰盘的台阶处相接触。

步骤三：采用专用胶水将四个应变片粘贴在内圈大端面的外径面处，四个应变片呈90°均匀分布组成应变片组，将应变片组的导出线与应变测量仪相连接，组成全桥电路连接，其中E为输入电压，e为输出电压，两者关系如下，其中R为应变片电阻值，△R为应变片电阻值变化量。

步骤四：应变片标定,将应变片组粘贴在内圈大端面后，在万能试验机工作台上安装内法兰盘，内法兰盘上端安装加载套和钢球，分别设置加载载荷为10kN、20kN、30kN、40kN、50kN、60kN、70kN、80kN，依次记录对应载荷下的输出电压值，对以上所得的载荷和电压值进行线性回归，得到预紧力与输出电压的关系式如下，其中F为预紧力，单位为kN，e为输出电压，单位为V。

步骤五：铆接预紧力测试，启动铆接机，驱动铆头下降，使铆头与内法兰盘轴径逐步接触并施加作用力，内法兰盘轴径产生塑性变形，并逐步对内圈施加预紧力，内圈上的应变片也同步产生变形，直到铆接加工结束后应变仪测量的电压值e稳定不变，并将其记录下来。

步骤六：铆接预紧力计算，将步骤五种记录的电压值e代入步骤四中的回归方程，计算出铆接后内圈与轮毂轴之间的铆接预紧力F；即可计算出与预紧力F，即为铆接后内圈与轮毂轴之间的铆接预紧力值。

所述步骤一中的加载套上端面圆锥孔的轴线与加载套本身轴线共线，当对钢球施加作用力时，钢球对加载套的作用力在整个圆周内均匀分布，可提高应变片标定的精度，最终提高铆接预紧力测试精度。

所述步骤三和步骤四中的应变片组,由四个应变片R1、R2、R3和R4，且四个应变片采用全桥方式连接，提高测量精度。

本发明的有益效果是：与现有检测技术相比，该检测方法可以在不破坏任何配合零件的情况下，快速、准确地测量出铆接预紧力，且检测方法简便易行、可靠性和检测精度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是汽车轮毂轴承单元内圈与内法兰盘铆接预紧力检测装置结构示意图；

图2是汽车轮毂轴承单元内圈与内法兰盘铆接预紧力应变片标定装置结构示意图；

图3为本发明中应变片组结构示意图。

在图中1、底座，2、连接块，3、螺栓，4、螺栓，5、内法兰盘，6、应变片组，7、应变测量仪，8、内圈，9、加载套,10、钢球，11、万能试验机的加载杆，a、导线，b铆接机压头。

具体实施方式

在本发明给出的图1实施方式中，一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力装置；在底座1的中心设有第一凹槽，连接块2的底面上设有凸台，连接块2的底面上的凸台嵌入在底座1的第一凹槽内，用第一螺栓3将连接块2安装固定在底座1上，连接块2的顶面设有第二凹槽，内法兰盘5底部凸台嵌入在连接块2顶面上的第二凹槽内，用第二螺栓3将内法兰盘5安装在连接块2上；将内圈8套装在内法兰盘5的上端台阶上，应变片组6贴在内圈8上端外圆面上，导线a的两端分别链接在应变片和应变测量仪上，组成一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力装置。

对汽车轮毂轴承单元铆接时，将内法兰盘5轴头上端与铆接机压头相接触，铆接机通过下压旋铆方式，使内法兰盘5轴头上端变形翻转压在内圈8上，应变片组6将接收到信息发送给应变测量仪，记下应变测试仪7收到的稳定电压值e，升起铆接机压头，完成汽车轮毂轴承单元铆接预紧力测定。

在给出的图2实施例中，一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力万能试验机检测装置；底座1的中心设有第一凹槽，连接块2的底面上设有凸台，连接块2的底面上的凸台嵌入在底座1的第一凹槽内，用第一螺栓3将连接块2安装固定在底座1上，连接块2的顶面设有第二凹槽，内法兰盘5底部凸台嵌入在连接块2顶面上的第二凹槽内，用第二螺栓3将内法兰盘5安装在连接块2上；内圈8套装在内法兰盘5的上端台阶上，应变片组6贴在内圈8上端外圆面上，导线a的两端分别链接在应变片和应变测量仪上；加载套9的上端设有圆锥形凹槽，下端设有圆凹槽，加载套9下端坐落在内圈8顶面上，钢球10装在加载套9上端圆锥形凹槽内，万能试验机的加载杆11与钢球10接触在一起，组成汽车轮毂轴承单元铆接预紧力万能试验机检测装置。

在铆接预紧力检测基础上，再将铆接后的汽车轮毂轴承单元内圈与内法兰盘装在铆接汽车轮毂轴承单元铆接预紧力万能试验机上，进一步对记录下的电压值进行检测验证。

当检测验证汽车轮毂轴承单元铆接预紧力时，将汽车轮毂轴承单元铆接预紧力万能试验机的加载杆11向钢球10施压力F，进而通过加载套9向内圈8施加作用力，通过不断改变施压力F，依次记录在对应载荷下的输出电压值，对以上所得的载荷和电压值进行线性回归，得到预紧力与输出电压的关系，将汽车轮毂轴承单元铆接预紧力装置测试的电压值e代入回归方程计算出预紧力F，检验出内圈与轮毂轴在铆接完成后的真实预紧力。

本汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法，其检测步骤如下：

步骤一：准备该检测所需的零部件，分别加工所需的底座1、连接块2、螺栓3、内法兰盘5、内圈8、加载套9、钢球10，准备应变片组6（初始电阻为120Ω，标距0.2mm的四个电阻应变片）和应变测量仪7（应变范围为±30000με，精度为指示值0.05%±2με的数据记录器）。

步骤二：用螺栓3将连接块2分别与底座1和内法兰盘5分别相连接，采用万能试验机将内圈8与内法兰5进行合套，保证内圈8小端面与内法兰盘5的台阶处相接触。

步骤三：用专用胶水将四个应变片粘贴在内圈8大端面的外径面处，四个应变片呈90°均匀分布，构成应变片组6，将应变片组6的导出线a与应变测量仪7相连接，组成全桥电路连接，其中E为输入电压，e为输出电压，两者关系如下，其中R为应变片电阻值，△R为应变片电阻值变化量。

步骤四：应变片标定，将应变片组6粘贴在内圈大端面后，在万能试验机工作台上安装加载套9和钢球10；启动万能试验机，使其加载杆11对钢球10及加载套9施加载荷，分别设置加载载荷为10kN、20kN、30kN、40kN、50kN、60kN、70kN、80kN，依次记录在对应载荷下的输出电压值，对以上所得的载荷和电压值进行线性回归，得到预紧力与输出电压的关系式如下，其中F为预紧力，单位为kN，e为输出电压，单位为V。

步骤五：铆接预紧力测试，启动铆接机，驱动压头b下降，使压头b与内法兰盘5轴径逐步接触并施加作用力，内法兰盘5轴径产生塑性变形，并逐步对内圈8施加预紧力，内圈8上的应变片也同步产生变形，直到铆接加工结束后应变仪7测量的电压值e稳定不变，并将其记录下来。

步骤六：铆接预紧力计算，将步骤五种记录的电压值e代入步骤四中的回归方程，计算出铆接后内圈与轮毂轴之间的铆接预紧力F。

本发明中使用的电阻应变片是日本共和（KYOWA）KFG-02-120-C1-11 L1M2R。

本发明中使用的数据记录仪是日本共和（KYOWA）SME-30A。

Claims (1)

1.一种汽车轮毂轴承单元铆接预紧力检测方法，其特征是：其检测方法步骤如下：

步骤一：准备该检测所需的零部件，分别加工所需的底座、连接块、螺栓、内法兰盘、内圈、带圆锥孔的加载套、钢球，准备应变片组和应变测量仪；

步骤二：用螺栓将连接块分别与底座和内法兰盘相连接，采用万能试验机将内圈与内法兰进行合套，保证内圈小端面与内法兰盘的台阶处相接触；

步骤三：用胶水将四个应变片粘贴在内圈大端面的外径面处，四个应变片呈90°均匀分布组成应变片组，将应变片组的导出线与应变测量仪相连接，组成全桥电路连接，其中E为输入电压，e为输出电压，两者关系如下，其中R为应变片电阻值，△R为应变片电阻值变化量；

步骤四：应变片标定,将应变片组粘贴在内圈大端面后，在万能试验机工作台上安装内法兰盘，内法兰盘上端安装加载套和钢球，分别设置加载载荷为10kN、20kN、30kN、40kN、50kN、60kN、70kN、80kN，依次记录对应载荷下的输出电压值，对以上所得的载荷和电压值进行线性回归，得到预紧力与输出电压的关系式如下，其中F为预紧力，单位为kN，e为输出电压，单位为V；

步骤五：铆接预紧力测试，启动铆接机，驱动铆头下降，使铆头与内法兰盘轴径逐步接触并施加作用力，内法兰盘轴径产生塑性变形，并逐步对内圈施加预紧力，内圈上的应变片也同步产生变形，直到铆接加工结束后应变仪测量的电压值e稳定不变，并将其记录下来；

步骤六：铆接预紧力计算，将步骤五种记录的电压值e代入步骤四中的回归方程，计算出铆接后内圈与轮毂轴之间的铆接预紧力F。