CN114910036B - 轮毂单元轴承负游隙的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，针对工作时两副圆锥滚子轴承的内圈相贴靠的轮毂单元，本发明采用在两副圆锥滚子轴承的内圈之间增设游隙调整垫片的方法，而针对工作时两副圆锥滚子轴承的内圈之间通过工作用隔套相贴靠的轮毂单元，本发明用检测用隔套替换工作用隔套的方法，此时，检测用隔套的长度要大于工作用隔套。通过上述方法，本发明将轮毂单元的工作负游隙转化为在普通的自动游隙检测机上可以测量的正游隙，该方法简单易行，准确性高，为提高轮毂单元的使用寿命提供了直观的数据参考。

Description

轮毂单元轴承负游隙的检测方法

技术领域

本发明涉及轴承游隙的检测方法技术领域，尤其涉及一种轮毂单元用的轴承负游隙的检测方法。

背景技术

轴承游隙是指轴承内部的滚动体与滚道之间的间隙，一般为正值。公知的汽车轮毂单元，在轮毂本体和轴管形成的轴承室内通常安装两套圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承的游隙是可调的。在轮毂单元的装配过程中，通过施加预紧力，使轮毂轴承的滚动体与滚道之间产生弹性变形，这个弹性变形相对于原来的正游隙来说，把间隙由正值变成了负值，故也常称为负游隙。轴承寿命理论分析与大量的寿命试验表明：轮毂轴承的工作游隙设计在一定的负的范围内时，滚动体工作条件得到改善，各个滚动体将会更加均匀的受力，轴承会有更长的寿命。当轮毂轴承的工作游隙大于这个范围的最大值时，由于沟道预载荷变小，随着工作游隙的增加，载荷集中作用于受力方向的滚动体上，这部分滚动体和滚道接触处将会产生很大的集中应力，导致轴承的寿命缩短；当工作游隙小于这个范围的最小值时，沟道预载荷过大，轴承内圈挤压变形，随着工作游隙的减小，轴承寿命呈急剧下降趋势，同时也会增大摩擦力矩，降低轴承效率。由于负游隙轮毂单元在使用寿命方面的优势，近来，在商用车领域得到了广泛的应用。

游隙检测是将轴承寿命理论落地的重要手段。对于正游隙轮毂单元来说，轴承游隙可以利用翻转台架和千分表测量出来，例如中国实用新专利CN212963102U公开了一种正游隙检测装置，其测量方法是，将轮毂总成安装于旋转支架组件的轴头工装上，先将检测单元(千分表)数据清零，操作人员手动将安装有轮毂总成的旋转支架组件通过旋转组件绕固定支架组件旋转，以带动轮毂总成旋转，依靠手动使旋转支架翻转至预设角度(例如180°)后，轮毂壳体由于自身重力产生轴向位移，检测单元测量轮毂壳体相对轴承组件的轴向位移量，依据检测单元的数据值，得出轮毂总成的正游隙。

但对于负游隙轮毂单元来说，由于轮毂轴承的滚动体和滚道在预紧力作用下产生弹性变形，其无法通过上述旋转支架或自动游隙检测机直接测出轮毂轴承的负游隙。目前生产中针对负游隙轮毂单元大多采用测轮毂旋转启动力的方式，间接推算负游隙的大概范围，准确性低，致使负游隙轮毂单元的使用寿命难以提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其将轮毂单元轴承的工作负游隙转化为可通过自动游隙检测机直接测量的正游隙，准确性高，为提高轮毂单元的使用寿命提供了直观的数据参考。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，包括：所述轮毂单元包括轮毂本体和安装于所述轮毂本体的轴承室内的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，工作状态时，通过锁紧螺母施加额定预紧力，使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的内圈端面相贴靠，并使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的滚动体与相应的滚道之间形成工作负游隙，所述工作负游隙记为X，所述工作负游隙通过自动游隙检测机结合以下步骤测得；

步骤一将检测用轴管固定于所述自动游隙检测机的工作台上，所述检测用轴管与所述轮毂单元的工作用轴管相对应；拆分所述轮毂单元后，将所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的外圈重新压装到所述轮毂本体内，将所述第一圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，然后将所述轮毂本体放置在所述检测用轴管上；

步骤二将游隙调整垫片套设在所述检测用轴管上，所述游隙调整垫片的厚度记为H；将所述第二圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，通过所述自动游隙检测机的第一力加载装置向所述第二圆锥滚子轴承的内圈施加轴向预紧推力，使所述第二圆锥滚子轴承的内圈轴向挤压所述游隙调整垫片，所述轴向预紧推力与工作状态下的所述额定预紧力同等大小，所述游隙调整垫片在所述轴向预紧推力的作用下厚度的变化值记为h；

步骤三调整所述自动游隙检测机，用所述自动游隙检测机的位移传感器测量所述轮毂本体的第一位置信息并记为A1；通过所述自动游隙检测机的第二力加载装置向所述轮毂本体施加游隙测量推力，所述游隙测量推力大小相当于所述轮毂单元重量的两倍，方向与所述轴向预紧推力相反，用所述位移传感器测量此时所述轮毂本体的第二位置信息并记为A2；在检测条件下所述轮毂单元所产生的正游隙记为A，则A＝A2-A1，进而X＝A-(H-h)。

作为同一种发明构思，本发明还可以采用另一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，包括：所述轮毂单元包括轮毂本体和安装于所述轮毂本体的轴承室内的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，工作状态时，通过锁紧螺母施加额定预紧力，使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的内圈端面之间通过工作用隔套相贴靠，并使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的滚动体与相应的滚道之间形成工作负游隙，所述工作负游隙记为Y，测量所述工作用隔套的长度记为b，所述工作负游隙通过自动游隙检测机结合以下步骤测得；

步骤一将检测用轴管固定于所述自动游隙检测机的工作台上，所述检测用轴管与所述轮毂单元的工作用轴管相对应；拆分所述轮毂单元后，将所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的外圈重新压装到所述轮毂本体内，将所述第一圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，然后将所述轮毂本体放置在所述检测用轴管上；

步骤二用检测用隔套替换所述工作用隔套，所述检测用隔套的轴向长度记为B，B大于b；将所述第二圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，通过所述自动游隙检测机的第一力加载装置向所述第二圆锥滚子轴承的内圈施加轴向预紧推力，使所述第二圆锥滚子轴承的内圈轴向挤压所述检测用隔套，所述轴向预紧推力与工作状态下的所述额定预紧力同等大小；

步骤三调整所述自动游隙检测机，通过所述自动游隙检测机的位移传感器测量所述轮毂本体的第一位置信息并记为C1；通过所述自动游隙检测机的第二力加载装置向所述轮毂本体施加游隙测量推力，所述游隙测量推力大小相当于所述轮毂单元重量的两倍，方向与所述轴向预紧推力相反，所述位移传感器测量此时所述轮毂本体的第二位置信息并记为C2；在检测条件下所述轮毂单元所产生的正游隙记为C，则C＝C2-C1；进而Y＝C-(B-b)。

采用上述技术方案后，本发明所取得的技术效果是：

对于工作时两副圆锥滚子轴承的内圈相贴靠的轮毂单元，本发明采用在两副圆锥滚子轴承的内圈之间增设游隙调整垫片的方法，对于工作时两副圆锥滚子轴承的内圈之间通过工作用隔套相贴靠的轮毂单元，本发明用检测用隔套替换工作用隔套，此时，检测用隔套的长度要大于工作用隔套，上述方法属于同一构思，可将轮毂单元的工作负游隙转化为可以测量的正游隙，检测时，自动游隙检测机通过第一力加载装置模拟施加工作状态下轮毂轴承所受到的额定预紧力，通过第二力加载装置模拟轮毂单元受到的重力，通过位移传感器测量在检测条件下轮毂轴承所产生的最大正游隙，进而计算出轮毂单元的工作负游隙，该方法简单易行，准确性高，为提高轮毂单元的使用寿命提供了直观的数据参考。

附图说明

图1是本发明实施例1用于负游隙检测的轮毂单元的检测状态参考图；

图2是本发明实施例1的轮毂单元负游隙检测方法的原理示意图；

图3是图1中I处的局部放大图；

图4是本发明实施例2用于负游隙检测的轮毂单元的检测状态参考图；

图5是本发明实施例2的轮毂单元负游隙检测方法的原理示意图；

图中：

10、自动游隙检测机的工作台；20、检测用轴管；21、螺栓安装孔；30、轮毂单元；31、轮毂本体；32、第一圆锥滚子轴承；33、第二圆锥滚子轴承；50、游隙调整垫片；60、轮毂单元；61、轮毂本体；62、第一圆锥滚子轴承；63、第二圆锥滚子轴承；70、检测用隔套；80、检测用轴管；

G、滚动体；g、滚动体；D、滚道；d、滚道；P1、轴向预紧推力；P2、游隙测量推力。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例以图1所示的轮毂单元为例，来阐述轴承负游隙的检测方法。

如图1所示，轮毂单元30安装于检测用轴管20上，检测用轴管20与轮毂单元30在车辆上实际应用时工作用轴管相对应。轮毂单元30包括轮毂本体31和安装于轮毂本体31的轴承室内的第一圆锥滚子轴承32和第二圆锥滚子轴承33，工作状态时，通过锁紧螺母(图中未示出)施加额定预紧力(该额定预紧力可根据锁紧螺母的额定扭矩、螺纹规格、螺纹摩擦系数等参数，计算得知)，使第一圆锥滚子轴承32和第二圆锥滚子轴承33的内圈端面相贴靠，并使第一圆锥滚子轴承32和第二圆锥滚子轴承33的滚动体与相应的滚道之间形成工作负游隙，所述工作负游隙记为X，为了防止磨损，在第二圆锥滚子轴承与锁紧螺母之间可设置减磨垫片。所述工作负游隙通过自动游隙检测机结合以下方法测得。

结合图1和图3所示，一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，包括以下步骤：

步骤一将检测用轴管20固定于自动游隙检测机的工作台10上，检测用轴管20设置有螺栓安装孔21，通过穿过螺栓安装孔21的螺栓将检测用轴管20固定于自动游隙检测机的工作台10上，不同规格和类型的轮毂单元可通过更换检测用轴管20及下面提到的游隙调整垫片50来进行游隙检测计算，实用性和互换性好。自动游隙检测机通常包括工作台、第一力加载装置、第二力加载装置和位移传感器等部件，工作台用于安装测量工件，例如轮毂单元；第一力加载装置和第二力加载装置一般是通过油缸等动力装置对轮毂单元的不同部位施加大小可调、方向相反的力；位移传感器用于测量某一部件的位移。自动游隙检测机是公知技术，其详细结构以及工作原理在此不做赘述。

拆分一个待检测的轮毂单元后，将第一圆锥滚子轴承32和第二圆锥滚子轴承33的外圈重新压装到轮毂本体31内，将第一圆锥滚子轴承32的内圈安装在检测用轴管20上，然后将轮毂本体31放置在检测用轴管20上。

步骤二将游隙调整垫片50套设在检测用轴管20上，游隙调整垫片50的厚度记为H；将第二圆锥滚子轴承33的内圈安装在检测用轴管20上，随后通过所述自动游隙检测机的第一力加载装置向所述第二圆锥滚子轴承33的内圈施加轴向预紧推力P1，使第二圆锥滚子轴承33的内圈轴向挤压游隙调整垫片50，该轴向预紧推力P1与工作状态下的所述额定预紧力同等大小，游隙调整垫片50在轴向预紧推力P1的作用下厚度的变化值记为h，h可通过有限元分析的方法获得。

步骤三调整所述自动游隙检测机，用所述自动游隙检测机的位移传感器测量所述轮毂本体的第一位置信息并记为A1；通过所述自动游隙检测机的第二力加载装置向所述轮毂本体施加游隙测量推力P2，游隙测量推力P2大小相当于轮毂单元30重量的两倍，方向与轴向预紧推力P1相反，用所述位移传感器测量此时轮毂本体31的第二位置信息并记为A2；在检测条件下轮毂单元30所产生的正游隙记为A，则A＝A2-A1。

图2示出了本发明轮毂单元轴承负游隙检测方法的原理，阴影部分表示在工作额定预紧力的作用下，滚动体G与滚道D之间产生的弹性变形，即工作负游隙X，如果将两者之间增设游隙调整垫片50，考虑到轴向预紧推力P1的作用，该垫片使滚动体G与滚道D实际撑开了H-h的距离，双点划线表示的是滚动体G被撑开后的位置，由于弹性变形回弹，实际测量的正游隙A要小于滚动体G与滚道D被游隙调整垫片50撑开的距离H-h，即：X＝A-(H-h)。

本实施例中，为了提高测量的准确度，在位移传感器记录数据前，先顺时针和逆时针转动轮毂本体31各1～5圈数，优选3圈。

本实施例中，为了简化计算，将所述位移传感器输出的第一位置信息A1归零,则A2即为A。

本实施例中，检测时，检测用轴管20竖直向下，第二圆锥滚子轴承33位于第一圆锥滚子轴承32的正上方。

实施例2

本实施例针对的是图4所示的轮毂单元60，轮毂单元60与实施例1中轮毂单元30的结构基本相同，不同之处是，工作状态时，通过锁紧螺母(图中未示出)施加额定预紧力后，第一圆锥滚子轴承62和第二圆锥滚子轴承63的内圈端面之间是通过工作用隔套相贴靠，而不是直接贴靠。检测时，需要用一个标准的检测用隔套70来替换工作用隔套。检测方法简述如下：

如图4所示，轮毂单元60包括轮毂本体61和安装于轮毂本体61的轴承室内的第一圆锥滚子轴承62和第二圆锥滚子轴承63，工作状态时，通过锁紧螺母施加额定预紧力，使第一圆锥滚子轴承62和第二圆锥滚子轴承63的内圈端面之间通过工作用隔套相贴靠，并使第一圆锥滚子轴承62和第二圆锥滚子轴承63的滚动体与相应的滚道之间形成工作负游隙，所述工作负游隙记为Y，采用三坐标法测量所述工作用隔套的长度记为b，所述工作负游隙通过自动游隙检测机结合以下步骤测得：

步骤一将检测用轴管80固定于自动游隙检测机的工作台10上，检测用轴管80与轮毂单元60的工作用轴管相对应；拆分一个轮毂单元60后，将第一圆锥滚子轴承62和第二圆锥滚子轴承63的外圈重新压装到轮毂本体61内，将第一圆锥滚子轴承62的内圈安装在检测用轴管80上，然后将轮毂本体61放置在检测用轴管80上。

步骤二用检测用隔套70替换所述工作用隔套，检测用隔套70的轴向长度记为B，B大于b；将第二圆锥滚子轴承63的内圈安装在检测用轴管80上，随后通过所述自动游隙检测机的第一力加载装置向所述第二圆锥滚子轴承63的内圈施加轴向预紧推力P1，使第二圆锥滚子轴承63的内圈轴向挤压检测用隔套70，轴向预紧推力P1与工作状态下的所述额定预紧力同等大小。

步骤三调整所述自动游隙检测机，用所述自动游隙检测机的位移传感器测量所述轮毂本体的第一位置信息并记为C1；通过所述自动游隙检测机的第二力加载装置向轮毂本体61施加游隙测量推力P2，游隙测量推力P2大小相当于轮毂单元60重量的两倍，方向与轴向预紧推力P1相反，用所述位移传感器测量此时轮毂本体61的第二位置信息并记为C2；在检测条件下所述轮毂单元所产生的正游隙记为C，则C＝C2-C1。

图5示出了本发明轮毂单元轴承负游隙检测方法的原理，阴影部分表示在工作额定预紧力的作用下，滚动体g与滚道d之间产生的弹性变形，即工作负游隙Y，如果用检测用隔套70替换工作用隔套，由于检测用隔套70的长度B大于工作用隔套的长度b，因而检测用隔套70使滚动体g与滚道d实际撑开了B-b的距离，双点划线表示的是滚动体g被撑开后的位置，由于弹性变形回弹，实际测量的正游隙C要小于滚动体g与滚道d被检测用隔套70撑开的距离(B-b)，即：Y＝C-(B-b)。

检测方法的其它方面参见实施例1，在此不做赘述。

本发明不局限于上述实施例，一切基于本发明的构思、结构、方法和原理所做出的种种改进，都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，包括：

所述轮毂单元包括轮毂本体和安装于所述轮毂本体的轴承室内的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，工作状态时，通过锁紧螺母施加额定预紧力，使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的内圈端面相贴靠，并使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的滚动体与相应的滚道之间形成工作负游隙，所述工作负游隙记为X，所述工作负游隙通过自动游隙检测机结合以下步骤测得；其特征在于，

步骤一 将检测用轴管固定于所述自动游隙检测机的工作台上，所述检测用轴管与所述轮毂单元的工作用轴管相对应；拆分所述轮毂单元后，将所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的外圈重新压装到所述轮毂本体内，将所述第一圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，然后将所述轮毂本体放置在所述检测用轴管上；

步骤二 将游隙调整垫片套设在所述检测用轴管上，所述游隙调整垫片的厚度记为H；将所述第二圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，通过所述自动游隙检测机的第一力加载装置向所述第二圆锥滚子轴承的内圈施加轴向预紧推力，使所述第二圆锥滚子轴承的内圈轴向挤压所述游隙调整垫片，所述轴向预紧推力与工作状态下的所述额定预紧力同等大小，所述游隙调整垫片在所述轴向预紧推力的作用下厚度的变化值记为h；

步骤三 调整所述自动游隙检测机，用所述自动游隙检测机的位移传感器测量所述轮毂本体的第一位置信息并记为A1；通过所述自动游隙检测机的第二力加载装置向所述轮毂本体施加游隙测量推力，所述游隙测量推力大小相当于所述轮毂单元重量的两倍，方向与所述轴向预紧推力相反，用所述位移传感器测量此时所述轮毂本体的第二位置信息并记为A2；在检测条件下所述轮毂单元所产生的正游隙记为A，则A＝A2-A1，进而X＝A-(H-h)。

2.如权利要求1所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，所述步骤三中，在所述位移传感器记录数据前，顺时针和逆时针转动所述轮毂本体各1～5圈数。

3.如权利要求2所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，将所述位移传感器输出的所述第一位置信息A1归零。

4.如权利要求1所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，所述检测用轴管竖直向下，所述第二圆锥滚子轴承位于所述第一圆锥滚子轴承的正上方。

5.如权利要求1所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，所述游隙调整垫片在所述轴向预紧推力的作用下厚度的变化值h通过有限元分析的方法获得。

6.一种轮毂单元轴承负游隙的检测方法，包括：

所述轮毂单元包括轮毂本体和安装于所述轮毂本体的轴承室内的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，工作状态时，通过锁紧螺母施加额定预紧力，使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的内圈端面之间通过工作用隔套相贴靠，并使所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的滚动体与相应的滚道之间形成工作负游隙，所述工作负游隙记为Y，测量所述工作用隔套的长度记为b，所述工作负游隙通过自动游隙检测机结合以下步骤测得；其特征在于，

步骤一 将检测用轴管固定于所述自动游隙检测机的工作台上，所述检测用轴管与所述轮毂单元的工作用轴管相对应；拆分所述轮毂单元后，将所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的外圈重新压装到所述轮毂本体内，将所述第一圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，然后将所述轮毂本体放置在所述检测用轴管上；

步骤二 用检测用隔套替换所述工作用隔套，所述检测用隔套的轴向长度记为B，B大于b；将所述第二圆锥滚子轴承的内圈安装在所述检测用轴管上，通过所述自动游隙检测机的第一力加载装置向所述第二圆锥滚子轴承的内圈施加轴向预紧推力，使所述第二圆锥滚子轴承的内圈轴向挤压所述检测用隔套，所述轴向预紧推力与工作状态下的所述额定预紧力同等大小；

步骤三 调整所述自动游隙检测机，通过所述自动游隙检测机的位移传感器测量所述轮毂本体的第一位置信息并记为C1；通过所述自动游隙检测机的第二力加载装置向所述轮毂本体施加游隙测量推力，所述游隙测量推力大小相当于所述轮毂单元重量的两倍，方向与所述轴向预紧推力相反，所述位移传感器测量此时所述轮毂本体的第二位置信息并记为C2；在检测条件下所述轮毂单元所产生的正游隙记为C，则C＝C2-C1；进而Y＝C-(B-b)。

7.如权利要求6所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，所述步骤三中，在所述位移传感器记录数据前，先顺时针和逆时针转动所述轮毂本体各1～5圈数。

8.如权利要求7所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，将所述位移传感器输出的所述第一位置信息C1归零。

9.如权利要求6所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，所述检测用轴管竖直向下，所述第二圆锥滚子轴承位于所述第一圆锥滚子轴承的正上方。

10.如权利要求6所述的轮毂单元轴承负游隙的检测方法，其特征在于，所述工作用隔套的长度b采用三坐标法测量。