CN111595499B - 一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮毂轴承预紧力测量方法技术领域，且公开了一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，包括以下步骤：S1、保留轮毂轴承内法兰和内圈，将内圈压入内法兰并在内法兰内孔中心位置安装应变计；S2、将S1中的应变计接入动态应变测试仪，并将安装有应变计的内法兰固定，然后对其施加多种载荷进行标定，并记录对应载荷的应变量；S3、对载荷和应变量进行线性回归分析，得到回归方程。该轮毂轴承预紧力测量及修正方法，通过在中心位置埋入的应变计，克服了弯曲应变对测量带来的影响，提高了测量的准确度。由于采用理论推导计算，分析出了实际测量过程中存在的误差和不足，通过对测得的应量进行修正，进一步提高了预紧力测量准确度。
Description
技术领域
本发明涉及轮毂轴承预紧力测量方法技术领域，具体为一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法。
背景技术
汽车轮毂轴承单元是汽车行驶和载重的重要部件，为汽车轮毂转动提供精确的引导;轮毂轴承单元从第一代发展至第三代，其预紧方式由传统的螺栓螺帽预紧发展为轴端铆合预紧;铆接预紧方式一定程度上克服了传统方式带来的松动和预紧力衰减等问题，提高了整个轮毂单元的可靠性和稳定性。
铆接过程中，轴端被铆部位将产生较大的金属塑性变形，通过塑性变形后的金属压紧与之相连的内圈端面，以此实现轮毂轴承单元的预紧;由于金属塑性变形产生的预紧力，受到铆头形状、工艺参数以及被铆部位结构尺寸等影响,目前现有的方法由于没有排除局部受力以及弯曲应变带来的影响，从而导致测量准确度不高。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，具备测量的准确度高等优点，解决了现有技术中轮毂轴承铆接时局部受力以及弯曲应变带来的影响，导致检测结果不准确的问题。
（二）技术方案
为实现上述精确测量轮毂轴承铆接后预紧力的目的，本发明提供如下技术方案：一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，包括以下步骤：
S1、保留轮毂轴承内法兰和内圈，在内法兰内部中心开设一个轴向的盲孔，并在该盲孔内安装应变计；
S2、将S1中的应变计接入动态应变测试仪，然后对内法兰施加多种载荷进行标定，并记录对应载荷下的应变量；对载荷和应变量进行线性回归，得到回归方程；
S3、将标定后安装有应变计的内法兰进行铆接，待铆接完成后，记录当前的应变量εd；
S4、对内法兰轴肩端面的作用力和内法兰的内力产生的应变量通过弹性力学理论分析得出两者的应变量比值，并得到修正系数；最后利用修正系数对应变量εd进行修正，得到修正后的应变量；
S5、将S4中修正后的应变量带入S2中的回归方程，得到实际的铆接后预紧力。
优选的，对所述盲孔清洗后，将应变计整体放入盲孔中确定应变计的放置位置，并在应变计的导线上做好标识再取出；然后将粘接剂注入的盲孔中，当粘接剂注射量约为盲孔深度的1/4-1/3后，再将应变计垂直放入盲孔内的放置位置；再继续将粘接剂注入盲孔中，直至盲孔完全灌止；最后放置在干燥和通风处静置24小时以上。
优选的，将硅胶6涂抹在静置后盲孔的外沿，并将盲孔完全包裹，再将其放置在干燥和通风处静置8小时以上。
优选的，所述S2中在动态应变测试仪的应变仪测量软件上设置测量桥路为1/4桥。
优选的，所述S2中在内法兰顶部孔的中间放置加载装置，载荷设置为0KN至80KN，且载荷加载速度为500N/s，共标定三次，取平均值，每次标定完成后，将安装有应变计的内法兰旋转120度。
优选的，所述S3中应变仪软件上设置测量桥路为1/4桥，采用频率为1000HZ。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，具备以下有益效果：
1、与现有检测技术相比，该轮毂轴承预紧力测量及修正方法，通过在中心位置埋入的应变计，克服了弯曲应变对测量带来的影响，提高了测量的准确度。由于采用理论推导计算，分析出了实际测量过程中存在的误差和不足，通过对测得的应量进行修正，进一步提高了预紧力测量准确度。
附图说明
图1为应变计埋入状态示意图；
图2为应变计埋入状态局部放大示意图；
图3为标定状态示意图；
图4为铆接状态受力示意图。
图中：1内法兰、2内圈、3应变计、4粘接剂、5导线、6硅胶、7加载装置、8底座、9连接线、10动态测试应变仪。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，以湖北新火炬科技有限公司生产的型号为G3-725的轮毂轴承为例。
如图1所示，保留轮毂轴承中的内法兰1和内圈2，将内圈2压入内法兰1中并实现内法兰1的轴肩和内圈2小端面的的完全接触配合；
在内法兰1内孔中心位置钻一个直径为2mm且深度为13mm盲孔，如图1所示；使用无水酒精对盲孔进行清洗，在清洗的过程中使用棉球擦拭干净，清洗完成后晾干；然后根据盲孔深度确定应变计3放置位置，将应变计3放入盲孔中，应变计3顶端距盲孔底部要留有一定的间隙，并在应变计3的导线5上做好标识，从而确定其放置位置，然后将应变计3取出；
准备好粘接剂4，使用注射器将粘接剂4注入盲孔中，当粘接剂注射量约为盲孔深度的1/4-1/3后，再将应变计3垂直放入孔内，放置的深度根据在应变计3的导线5上做好标识而定；应变计3放入后，再使用注射器将粘接剂4继续注入盲孔中，直至完全灌封为止，在注入粘接剂4的过程应缓慢注入，避免气泡的产生，将粘接好的样件放置在干燥和通风处，并静置24小时以上；因为本发明中提出的测量方法对应变计的安装要求较高，盲孔的深度需同时考虑应变计3的长度和测量位置，避免出现深度太大而超出测量范围，以及深度太小而应变计3凸出的情况；在放置应变计3的过程中，保证竖直放置，避免歪斜，从而导致测量不准确的情况；粘接剂4应缓慢注入，并静置24小时以上，保证完全固化，防止应变计松动，从而提高了测量的精度。
按照图2所示，将硅胶6涂抹在固化好的样件上，涂抹位置在盲孔的外沿，并将盲孔完全包裹，再将其放置干燥和通风处，静置8小时以上。
按照图3所示，通过连接线9将应变计接入动态应变测试仪10，并在应变仪测量软件上设置测量桥路为1/4桥，将安装有应变计的内法兰固定在万能实验机工作台上，在内法兰1顶部孔的中间放置加载装置7，标定时设置标定载荷从0KN至80KN，且载荷加载速度为500N/s，通过动态应变测试仪实时记录对应标定载荷下的应变量，共标定三次，取平均值，每次标定完成后，将被标定样件旋转120度。
标定完成后，得到应变量和加载的载荷的对应关系曲线，并对其进行线性回归分析，最终得到预紧力F与应变量X的线性回归方程：
F=a*X+b，本实施例中a为0.227，b为-4.2。
将标定后的安装有应变计3的内法兰1固定在放在铆接机工作台的底座8上，再将应变计3通过连接线接入动态测试应变仪10，在应变仪软件上设置测量桥路为1/4桥和采用频率为1000HZ，记录铆接过程应变量变化，待铆接完成后，记录当前的应变量εd，本实施例中εd=186。
对铆接后应变量εd进行修正，实际上应变计3测得的应变值εd是由内法兰1的轴肩端面的作用力F2和内法兰的内力F1共同作用的结果，如图4所示；而标定实验只包含F1引起的轴向应变，因此本发明提出了基于弹性力学中有限元计算的修正方法，先通过静力学仿真计算得到F1和F2单独作用下应变，采用积分得到应变计安装区域间的平均应变εF1、εF2，得到比例系数m =εF1/εF2，本实例中，m=-10.68。
由于作用力F1和F2共同作用产生了应变值εd，因此引入测量修正系数k=1/(1+1/m)，本实例中，k=1.103。
实际铆接后的预紧力为内法兰的内力F1，其产生的应变为εF1=k*εd，本实例中，εF1=205.16；
S6：将中计算得到的εF1带入S2中的线性回归方程即可得到实际的铆接后预紧力F，本实施中F=42.3KN，该预紧力实际上是内法兰的内力F1。
本实施例中使用的应变计型号为中航电测TK120-3AA(11)1.9-G100。
本实施例中使用的动态测试应变仪是奥地利DEWSoft_SIRIUS应变测试仪。
本发明的有益效果是：通过在中心位置埋入的应变计，克服了弯曲应变对测量带来的影响，提高了测量的准确度。由于采用理论推导计算，分析出了实际测量过程中存在的误差和不足，通过对测得的应量进行修正，进一步提高了预紧力测量准确度，解决了由于金属塑性变形产生的预紧力，受到铆头形状、工艺参数以及被铆部位结构尺寸等影响,由于没有排除局部受力以及弯曲应变带来的影响，从而导致测量准确度不高的问题。
以上结合附图详细说明了本发明的方法，但是本领域的技术人员应该意识到，具体实施方式仅是用于示范地说明本发明，说明书仅是用于解释权利要求书，本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，包括以下步骤：
S1、保留轮毂轴承内法兰（1）和内圈（2），在内法兰（1）内部中心开设一个轴向的盲孔，并在该盲孔内安装应变计（3）；
S2、将S1中的应变计（3）接入动态应变测试仪（10），然后对内法兰（1）施加多种载荷进行标定，并记录对应载荷下的应变量；对载荷和应变量进行线性回归，得到回归方程；
S3、将标定后安装有应变计（3）的内法兰（1）进行铆接，待铆接完成后，记录当前的应变量εd；
S4、通过静力学仿真计算得到内法兰（1）的内力F1和内法兰（1）的轴肩端面的作用力F2单独作用下应变，采用积分得到应变计安装区域间的平均应变εF1、εF2，得到比例系数m =εF1/εF2，并得到修正系数 k=1/(1+1/m)；最后利用修正系数对应变量εd进行修正，得到修正后的应变量εF1=k*εd；
S5、将S4中修正后的应变量带入S2中的回归方程，得到实际的铆接后预紧力。
2.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，其特征在于：对所述盲孔清洗后，将应变计（3）整体放入盲孔中确定应变计（3）的放置位置，并在应变计（3）的导线（5）上做好标识再取出；然后将粘接剂（4）注入的盲孔中，当粘接剂（4）注射量为盲孔深度的1/4-1/3后，再将应变计（3）垂直放入盲孔内的放置位置；再继续将粘接剂（4）注入盲孔中，直至盲孔完全灌止；最后放置在干燥和通风处静置24小时以上。
3.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，其特征在于：将硅胶（6）涂抹在静置后盲孔的外沿，并将盲孔完全包裹，再将其放置在干燥和通风处静置8小时以上。
4.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，其特征在于：所述S2中在动态应变测试仪（10）的应变仪测量软件上设置测量桥路为1/4桥。
5.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，其特征在于：所述S2中在内法兰（1）顶部孔的中间放置加载装置（7），载荷设置为0KN至80KN，且载荷加载速度为500N/s，共标定三次，取平均值，每次标定完成后，将安装有应变计（3）的内法兰（1）旋转120度。
6.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承预紧力测量及修正方法，其特征在于：所述S3中应变仪软件上设置测量桥路为1/4桥，采用频率为1000HZ。
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