CN114923687A - 一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，涉及轮毂轴承试验技术领域。技术方案为一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，包括试验机本体，所述试验机本体的主轴与轮毂轴承的内圈固定连接并带动其旋转，所述轮毂轴承的外圈上固定连接有与其同轴的加载臂，所述加载臂的一侧设置有施力机构以对其施加径向和轴向的力。本申请结构合理，省去了球铰关节的使用，从而避免球铰关节磨损所引入的误差，使得试验结果更加准确。

Description

一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置

技术领域

本发明涉及轮毂轴承试验技术领域，特别涉及一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置。

背景技术

轮毂轴承单元是应用于车轮上承受车身重量与传递动力的轴承，由于把与制动盘、轮毂相连的法兰与轴承实现了集成化而称为轮毂轴承单元。而结构疲劳则是指轮毂轴承法兰结构件在应用中长期弯曲循环下所引起的材料失效现象。

如专利号为CN206056960U的专利，公开了一种轮毂轴承单元弯曲疲劳试验机本体，轮毂轴承单元被安装于底座上，路滚轴承单元在试验过程中被固定不发生旋转，轮毂轴承单元两侧分别连接径向加载机构与轴向加载机构，对试验轴承以一定频率施加径向载荷与轴向载荷，加载半径与偏距与试验轴承安装于实车上的状态保持一致，通过两个方向载荷叠加而得到试验轴承的弯矩。试验系统所采用的加载机构均为液压模式，加载竞购通过球铰与加载力臂连接，保持一定的加载柔性。试验过程中弯矩载荷长期作用下轮毂轴承单元发生疲劳失效，失效是通过与轴承连接的金属密度计的示值变化进行监测的。

上述现有技术中，采用了大量的球铰关节，特定频率加载下的关节磨损会影响加载的准确性，从而影响最终的试验准确性。

发明内容

为了提高试验的准确性，本申请提供一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置。

本申请提供的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，采用如下方案：

一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，包括试验机本体，所述试验机本体的主轴与轮毂轴承的内圈固定连接并带动其旋转，所述轮毂轴承的外圈上固定连接有与其同轴的加载臂，所述加载臂的一侧设置有施力机构以对其施加径向和轴向的力。

通过采用上述方案，在对轮毂轴承进行试验时，试验机本体的主轴带动轮毂轴承的内圈转动以模拟汽车行驶中的情况，再通过施力机构通过加载臂以对轮毂轴承的外圈施加轴向和径向的力，剔除了球铰关节磨损所带来的影响，本装置同时也改善了部件磨损给试验所带来的影响，有效提高了试验的准确性。

可选地，所述主轴和所述轮毂轴承的内圈之间还设置有轮辋，所述轮辋固定安装在所述轮毂轴承的内圈上，所述主轴通过固定组件与所述轮辋固定连接。

通过采用上述方案，在主轴和轮毂轴承之间设置轮辋，进一步模拟轮毂轴承在汽车运行时的工作环境，使得试验结果更加贴合实际。

可选地，所述固定组件包括左法兰盘和右法兰盘，所述左法兰盘和所述右法兰盘之间通过螺栓连接固定，且所述轮辋被夹紧在所述左法兰盘和所述右法兰盘之间，所述主轴与所述左法兰盘之间通过螺栓固定连接。

通过采用上述方案，通过左法兰盘和右法兰盘夹紧轮辋以进行固定，使得装置可以固定不同大小的轮辋以进行试验。

可选地，所述加载臂与所述轮毂轴承之间还设置有调整块，所述调整块通过螺栓与所述轮毂轴承的外圈固定连接，所述加载臂通过螺栓与所述调整块固定连接。

通过采用上述方案，不同的轮毂轴承大小不同，不同大小的轮毂轴承使用不同尺寸的调整块，使得加载臂能够和不同大小的轮毂轴承连接固定，使得试验能够正常进行。

可选地，所述施力机构包括安装固定在所述试验机本体上的安装座，所述加载臂上安装固定有支臂，所述安装座上设置有向所述支臂施力的径向压力组件和轴向拉力组件，所述径向压力组件沿所述加载臂的径向施加压力，所述轴向拉力组件沿所述加载臂的轴向并向所述轮毂轴承侧施加拉力。

通过采用上述方案，在加载臂上连接支臂，径向压力组件和轴向拉力组件直接作用于支臂，再传递作用到加载臂上，避开主轴和轮毂轴承位置，使得装置整体的布局更加方便，使得操作空间可以更加广阔。

可选地，所述径向压力组件包括铰接在所述安装座上的压力电缸，所述压力电缸的伸缩杆与所述支臂铰接，且所述压力电缸的两铰接位置的铰接轴相互平行，所述轴向拉力组件包括铰接在所述安装座上的拉力电缸，所述拉力电缸的伸缩杆与所述支臂铰接，且所述拉力电缸的两铰接位置的铰接轴相互平行。

通过采用上述方案，径向压力组件为两端铰接的电缸，轴向拉力组件为两端铰接的电缸，在两个电缸分别施加压力或拉力时，由于铰接的调整，使得两个电缸能够正向施力，减小施力方向偏移所带来的影响，使得试验结果更加准确。

可选地，所述压力电缸的伸缩杆与所述支臂之间、所述拉力电缸的伸缩杆与所述支臂之间皆设置有力传感器以检测所提供的压力或拉力。

通过采用上述方案，通过力传感器精准地测量径向压力组件施加的压力和轴向拉力机构所施加的拉力，方便计算试验数据。

可选地，所述主轴和所述轮毂轴承对称设置有两组，所述加载臂的两端分别与两个所述轮毂轴承的外圈同轴固定连接。

通过采用上述方案，在加载臂的两端都设置轮毂轴承进行试验，轮毂轴承发生变形偏移时，加载臂的两端同步随着两个轮毂轴承发生偏移，减少加载臂弯曲变形而导致施力方向变化所对试验造成的影响。

可选地，所述固定组件包括上扣件和下扣件，所述上扣件和所述下扣件配合夹住固定所述轮辋，所述上扣件包括上半圆片和上半环片，所述上半圆片和所述上半环片平行设置，且所述上半圆片和所述上半环片上穿过有多根用于固定的上固定杆，所述下扣件包括下半圆片和下半环片，所述下半圆片和所述下半环片平行设置，且所述下半圆片和所述下半环片上穿过有多根用于固定的下固定杆，所述上半圆片和所述下半圆片之间安装固定，且所述上半圆片和所述下半圆片上分别固定连接有上半管和下半管，所述上半管和所述下半管配合套接在所述主轴上并与所述主轴键连接。

通过采用上述方案，轮辋被上扣件和下扣件配合扣住，再通过上半管和下半管配合套住主轴，并配合连接键进行固定，使得轮毂轴承和轮辋能够更加快速地安装固定。

可选地，所述轮毂轴承的内圈上还安装固定有用于监测其温度的温度传感器，所述加载臂的一侧还设置有用于检测其位移的位移传感器。

通过采用上述方案，设置温度传感器实时监测轮毂轴承的温度，方便统计试验数据，位移传感器检测到的初期位移为加载臂的变形位移，在位移传感器检测到加载臂突然发生较大位移时，即表明轮毂轴承失效。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一，免去了球铰关节的使用，减少了试验装置磨损所对试验造成的影响；

第二，试验装置试验环境更加贴合实际工作过程，使得试验数据更加准确。

附图说明

图1是实施例1的总体结构示意图；

图2是实施例1总体结构的剖视图；

图3是图2中A部分的放大图；

图4是实施例2的总体结构示意图；

图5是图4中B部分的放大图。

附图标记：1、试验机本体；2、主轴；3、轮毂轴承；4、加载臂；5、施力机构；6、轮辋；7、固定组件；8、左法兰盘；9、右法兰盘；10、调整块；11、安装座；12、支臂；13、径向压力组件；14、轴向拉力组件；15、压力电缸；16、拉力电缸；17、力传感器；18、上扣件；19、下扣件；20、上半圆片；21、上半环片；22、上固定杆；23、下半圆片；24、下半环片；25、下固定杆；26、上半管；27、下半管；28、温度传感器；29、位移传感器。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本发明实施例公开了一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置。

实施例1：结合图1、图2和图3所示，包括试验机本体1，试验机本体1主要包括床身，床身上设置有主轴2，主轴2可由电机驱动旋转，轮毂轴承3在进行试验时被安装固定在主轴2上并由主轴2驱动旋转，更准确地说，在本装置中，进行试验的轮毂轴承3的内圈同轴固定连接在主轴2上，并且在轮毂轴承3外圈上固定连接与外圈同轴设置的加载臂4，或者说轮毂轴承3的HUB端与加载臂4固定连接，在加载臂4的一侧设置施力机构5，施力机构5通过加载臂4对轮毂轴承3施加径向和轴向的力。试验时，轮毂轴承3的内圈随着主轴2一同转动以模拟轮毂轴承3的工作环境，同时，施力机构5向加载臂4施加径向和轴向的力，加载臂4所受的力再传导作用在轮毂轴承3上，从而进一步模拟轮毂轴承3在工作时的环境。

此外，还在加载臂4的一侧设置有位移传感器29，位移传感器29用于监测加载臂4的位移；在一开始，施力机构5左右时，此时加载臂4弯曲变形，此为加载臂4发生初始位移，之后在试验过程中，若位移传感器29监测到加载臂4突然发生较大的位移，则表明轮毂轴承3失效。在轮毂轴承3的内圈上还安装固定有用于监测轮毂轴承3温度的温度传感器28。

为了轮毂轴承3的试验环境更加接近实际情况，在轮毂轴承3和主轴2之间还设置了轮辋6，轮辋6通过螺栓和螺母安装固定在轮毂轴承3的内圈上，同时也在轮辋6的安装位置装上制动盘，制动盘同样被固定轮辋6用的螺栓和螺母所固定住，此时主轴2通过固定组件7和轮辋6安装固定。设置轮辋6，能够更形象地模拟汽车轮毂轴承3的道路试验。

本实施例中，固定组件7包括左法兰盘8和右法兰盘9，左法兰盘8和右法兰盘9配合夹紧轮辋6以对其进行固定，左法兰盘8和右法兰盘9的圆周方向通过多根螺栓相互固定，螺栓穿过左法兰盘8和右法兰盘9之后再依次套有弹性垫圈和垫片，再螺纹连接螺母。左法兰盘8和右法兰盘9上再设置有环形的阶梯槽，通过阶梯槽对轮辋6的两侧边缘进行限位。左法兰盘8上设置有一圈环形的套管部分，套管部分套接在主轴2上，然后通过内六角螺钉将左法兰盘8固定在主轴2上。

由于不同型号的轮毂轴承3大小不同，在试验时会出现和加载臂4不匹配的情况，所以还在加载臂4和轮毂轴承3之间设置了调整块10，调整块10通过轮毂螺栓安装固定在轮毂轴承3外圈上，或者说固定在轮毂轴承3的HUB端，调整块10再通过内六角螺栓和加载臂4安装固定。

施力机构5包括安装固定在试验机本体1上的安装座11，在加载臂4上通过螺栓安装固定支臂12，在安装座11上设置有向支臂12施加径向压力的径向压力组件13和施加轴向拉力的轴向拉力组件14。加载臂4与轮毂轴承3同轴设置，径向压力组件13向加载臂4施加沿其径向的压力，轴向拉力组件14向加载臂4施加沿其轴向的拉力，并将加载臂4往轮毂轴承3一侧拉，通过径向的压力作用和轴向的拉力作用，模拟轮毂轴承3在汽车运行时的工作环境。

本实施例中，径向压力组件13包括铰接在安装座11上的压力电缸15，压力电缸15的伸缩杆与支臂12铰接，且压力电缸15的两铰接位置的铰接轴相互平行，或者说，压力电缸15两端的铰接摆动面位于同一平面，并且压力电缸15的伸缩杆与支臂12之间设置有用于检测压力的力传感器17。轴向拉力组件14包括铰接在安装座11上的拉力电缸16，拉力电缸16的伸缩杆与支臂12铰接，且拉力电缸16的两铰接位置的铰接轴相互平行，或者说，拉力电缸16两端的铰接摆动面位于同一平面，并且拉力电缸16的伸缩杆与支臂12之间也设置有用于检测拉力的力传感器17。

实施例2：结合图4和图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中同时设置两个轮毂轴承3进行试验，主轴2和轮毂轴承3、位移传感器29等对称设置有两组，加载臂4的两端分别与两个轮毂轴承3的外圈同轴固定连接，或者说，与两个轮毂轴承3的HUB端同轴固定连接。两根主轴2可以是单独设置工作的，也可以是联动的。

同时，固定组件7也有所区别，固定组件7被分为上扣件18和下扣件19，上扣件18和下扣件19配合夹住固定轮辋6。上扣件18包括上半圆片20和上半环片21，上半圆片20和上半环片21平行设置，上半圆片20和上半环片21上穿过有多根用于固定的上固定杆22，或者说螺栓，螺栓穿过之后依次套弹性垫圈和垫片，再螺纹连接螺母以进行固定；同样的原理，下扣件19包括下半圆片23和下半环片24，下半圆片23和下半环片24平行设置，且下半圆片23和下半环片24之间穿过有多根用于固定的下固定杆25，或者说螺栓，这些螺栓也一样，在穿过下半圆片23和下半环片24后依次套弹性垫圈和垫片，再螺纹连接螺母以进行固定。上扣件18和下扣件19相互扣合以固定轮辋6，再通过螺栓将上扣件18和下扣件19安装固定在一起。

此外，在上圆片和下圆片上分别固定连接有上半管26和下半管27，上半管26和下半管27配合套接在主轴2上，上扣件18和下扣件19通过螺栓固定后，上半管26、下半管27和主轴2的连接位置设置连接键，使得主轴2与上半管26、下半管27键连接。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：包括试验机本体（1），所述试验机本体（1）的主轴（2）与轮毂轴承（3）的内圈固定连接并带动其旋转，所述轮毂轴承（3）的外圈上固定连接有与其同轴的加载臂（4），所述加载臂（4）的一侧设置有施力机构（5）以对其施加径向和轴向的力。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述主轴（2）和所述轮毂轴承（3）的内圈之间还设置有轮辋（6），所述轮辋（6）固定安装在所述轮毂轴承（3）的内圈上，所述主轴（2）通过固定组件（7）与所述轮辋（6）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述固定组件（7）包括左法兰盘（8）和右法兰盘（9），所述左法兰盘（8）和所述右法兰盘（9）之间通过螺栓连接固定，且所述轮辋（6）被夹紧在所述左法兰盘（8）和所述右法兰盘（9）之间，所述主轴（2）与所述左法兰盘（8）之间通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述加载臂（4）与所述轮毂轴承（3）之间还设置有调整块（10），所述调整块（10）通过螺栓与所述轮毂轴承（3）的外圈固定连接，所述加载臂（4）通过螺栓与所述调整块（10）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述施力机构（5）包括安装固定在所述试验机本体（1）上的安装座（11），所述加载臂（4）上安装固定有支臂（12），所述安装座（11）上设置有向所述支臂（12）施力的径向压力组件（13）和轴向拉力组件（14），所述径向压力组件（13）沿所述加载臂（4）的径向施加压力，所述轴向拉力组件（14）沿所述加载臂（4）的轴向并向所述轮毂轴承（3）侧施加拉力。

6.根据权利要求5所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述径向压力组件（13）包括铰接在所述安装座（11）上的压力电缸（15），所述压力电缸（15）的伸缩杆与所述支臂（12）铰接，且所述压力电缸（15）的两铰接位置的铰接轴相互平行，所述轴向拉力组件（14）包括铰接在所述安装座（11）上的拉力电缸（16），所述拉力电缸（16）的伸缩杆与所述支臂（12）铰接，且所述拉力电缸（16）的两铰接位置的铰接轴相互平行。

7.根据权利要求6所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述压力电缸（15）的伸缩杆与所述支臂（12）之间、所述拉力电缸（16）的伸缩杆与所述支臂（12）之间皆设置有力传感器（17）以检测所提供的压力或拉力。

8.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述主轴（2）和所述轮毂轴承（3）对称设置有两组，所述加载臂（4）的两端分别与两个所述轮毂轴承（3）的外圈同轴固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述固定组件（7）包括上扣件（18）和下扣件（19），所述上扣件（18）和所述下扣件（19）配合夹住固定所述轮辋（6），所述上扣件（18）包括上半圆片（20）和上半环片（21），所述上半圆片（20）和所述上半环片（21）平行设置，且所述上半圆片（20）和所述上半环片（21）上穿过有多根用于固定的上固定杆（22），所述下扣件（19）包括下半圆片（23）和下半环片（24），所述下半圆片（23）和所述下半环片（24）平行设置，且所述下半圆片（23）和所述下半环片（24）上穿过有多根用于固定的下固定杆（25），所述上半圆片（20）和所述下半圆片（23）之间安装固定，且所述上半圆片（20）和所述下半圆片（23）上分别固定连接有上半管（26）和下半管（27），所述上半管（26）和所述下半管（27）配合套接在所述主轴（2）上并与所述主轴（2）键连接。

10.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承疲劳寿命模拟试验装置，其特征在于：所述轮毂轴承（3）的内圈上还安装固定有用于监测其温度的温度传感器（28），所述加载臂（4）的一侧还设置有用于检测其位移的位移传感器（29）。

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