CN115406653A - 一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮毂轴承试验领域，特别涉及一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法。该试验方法包括以下步骤：1）浸没轮毂轴承试样；2）降低试验舱的温度；3）保持试验舱处于低温状态；4）向轮毂轴承试样施加负载；5）检测轮毂轴承试样内部油脂的含水率。本试验方法能开展汽车轮毂轴承低温水侵入试验，考核轮毂轴承低温、潮湿、负载状态下密封性能，满足汽车特殊状态使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及轮毂轴承试验领域，特别涉及一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法。
背景技术
现有技术中，对汽车轮毂轴承试验的方式有低温冷启动试验方法、浸没试验方法、泥浆盐水和一般耐久性试验方法等。这些试验方法均通过模拟实车工况，来试验对汽车轮毂轴承的性能。然而现有技术中还不存在在极端低温潮湿环境中试验汽车轮毂的方法。
现有技术中公开了一种轮毂轴承浸没试验装置，其在水槽内设有保护罩，轮毂轴承、安装衬套、外圈法兰、内圈连接盘、主轴的左端均设置于保护罩内，其工作时将水注入保护罩内，通过主轴带动轮毂轴承运转。试验完成后取出轮毂轴承，通过目测和水分仪检验轮毂轴承的密封性能。这种方法无法模拟低温环境，也无法模拟轮毂轴承实际运行时承受载荷的情况，因此，对轮毂轴承的试验结果无法贴近最真实的状况。
现有技术中还公开了一种轮毂轴承低温冷启动试验装置及试验方法，其试验方法主要是向试验轴承加载径向力，使实验舱内温度维持在-30℃～-50℃，启动电机，并保证电机的转速在3～5rpm，启动10s后，观察动态扭矩传感器，当其读数小于0.5Nm，该试验轴承符合质量要求。这种方法试验的是轮毂轴承低温启动性能，其虽然模拟了低温环境，但其无法实现低温下潮湿的环境，且其对轮毂轴承施加的载荷也只有径向载荷，同样并不能贴近最真实的使用状况。
现有技术中还公开了一种汽车轮毂轴承泥浆盐水和一般耐久性试验方法，该方法中，在使轮毂轴承告诉旋转的同时向其施加轴向、径向的载荷，同时有喷水装置将泥沙盐水直接喷洒到有外加载荷的试验轮毂轴承上，采集轮毂轴承在整个试验工况时的温度信号以及振动值。这种方法同样不能模拟极端低温环境。
发明内容
为解决废现有技术中轮毂轴承试验时模拟的环境仿真程度不高的问题，本发明提供了一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，包括如下步骤：包括如下步骤：1）将轮毂轴承试样安装到试验舱内；2）浸没轮毂轴承试样；3）降低试验舱的温度，并保持试验舱处于低温状态；4）向轮毂轴承试样施加负载；5）检测轮毂轴承试样内部油脂的含水率。
更进一步地，其中的2）浸没轮毂轴承试样包括：使盐水没过轮毂轴承试样的高度h与轮毂轴承直径D之间的关系为1/3D≤h≤2/3D。
更进一步地，通过观察伸到试验舱之外的U型管的水位来确定盐水没过轮毂轴承试样的高度。
更进一步地，其中的3）降低试验舱的温度包括：在控制器端设定目标温度值，打开降温设备，根据温度传感器反馈的数据判断试验舱内的温度是否已经达到目标温度值。
更进一步地，所述的目标温度值T为：-10℃≤T≤-30℃。
更进一步地，若温度传感器反馈的温度值t低于-30℃，则停止降温；若温度传感器反馈的温度值t高于-10℃，则增大降温设备的风量为正常运转时风量的两倍以上。
更进一步地，其中的4）向轮毂轴承试样施加负载包括：设置电机转速、每个周期运行时间，以及试验总时长，并启动电机。
更进一步地，其中的4）向轮毂轴承试样施加还负载包括：设置施加到轮毂轴承试样上的径向力和轴向力的大小；同时启动力加载臂；到达预定试验总时长后，关闭电机、力加载臂。
更进一步地，施加的径向力的大小为：Fr=轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距，轴向力为：Fa=Fr/3。
更进一步地，其中施加的径向力为：Fr=（轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距）*1.5，轴向力为：Fa=Fr/3。
更进一步地，设置电机转速为500rpm≤V≤1200rpm。
更进一步地，电机为间歇式运行，每个周期以预设速度匀速旋转20分钟。
更进一步地，其中用于浸没轮毂轴承试样的液体为盐水。
更进一步地，所述盐水中盐的质量百分比在20%-25%的范围内。
本发明的试验方法广泛适用于各大汽车轮毂轴承生产企业及各大汽车厂商，它开展汽车轮毂轴承低温水侵入试验，具有高度的试验环境模拟，独创的低温盐水半侵没设计，能真实考核轮毂轴承低温状态下密封性能，满足汽车特殊状态使用要求。这对提高行业内轴承质量水平，突破国外厂家技术壁垒，解决我国轴承发展难点等具有较大意义。
附图说明
图1示出了本申请用到的汽车轮毂轴承低温水侵入试验装置的主要部分的剖视图；
图2示出了本申请中第二实施例的转矩和温度随时间变化的示意图；
图3示出了本申请中第三实施例的转矩和温度随时间变化的示意图。
具体实施方式
现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
参见图1，为本申请中的汽车轮毂轴承低温水侵入试验装置的主要部分，该试验装置包括试验机本体（图中未示出），试验机本体上设置有旋转装置1、加载臂2以及试验舱3。
旋转装置1包括：电机，旋转主轴11，电机设置于试验机本体上，旋转主轴11一端与电机连接并被电机驱动，另一端伸入试验舱3内，其末端与所述轮毂轴承试样4的内圈法兰41固定连接。旋转装置1可驱动轮毂轴承试样4的内圈法兰41旋转。
所述试验舱3为可开合的箱体，其内可实现最低温为-40℃。
所述试验舱3的一侧具有第一通孔31，所述的旋转装置1的主轴11通过所述第一通孔31伸入所述试验舱3内；所述试验舱3的底部具有第二通孔32，顶部具有第三通孔33，第四通孔34；所述试验舱3的侧面还具有第五通孔35，第六通孔36，所述第五通孔35为冷风入口，所述第六通孔36为回风口。
所述加载臂2从试验舱3的顶部的第三通孔33向下伸入其内；轮毂轴承试样4的内圈法兰41紧固在所述旋转装置1的主轴11的末端，外圈法兰42与所述加载臂2固定连接；在所述加载臂2的远离所述旋转装置1的一侧表面固定设置有一个罩体5，所述罩体5将所述轮毂轴承试样4的密封端面罩住并形成密封，所述罩体5的内表面、所述加载臂2的部分表面以及所述轮毂轴承试样4的密封端面共同围成一个密闭的腔体，在所述腔体内注入液体。
罩体5的底部连通一U型管。轮毂轴承的端面设置有一温度传感器。
本申请所涉及的试验方法可大致分为五个步骤：1）将轮毂轴承试样4安装到试验舱3内；2）浸没轮毂轴承试样4；3）降低试验舱3的温度，并保持试验舱3处于低温状态；4）向轮毂轴承试样4施加负载；5）检测轮毂轴承试样4内部油脂的含水率。
其中的安装轮毂轴承试样4包括：根据轮毂轴承试样4的型号选择相应的加载臂2的底板，并将底板与加载臂2固定连接，使得底板中心的通孔轴心线与主轴的轴心线重合。将所述轮毂轴承试样4的内圈法兰41固定安装在试验机的旋转主轴11上，使所述轮毂轴承试样4的外圈法兰42与加载臂2的底板固定连接，加载臂2与所述试验机的加载装置相连；安装温度传感器6至轮毂轴承试样4的内圈上部的端面上；将一罩体5固定在加载臂2上远离所述旋转主轴11的一侧面上，并将轮毂轴承试样4的密封端面罩入其中，同时通过设置在罩体5内的密封圈实现对轮毂轴承试样4的密封端面的密封；将试验用的液体通过U型管注入罩体5内，通过U型管的伸出端观测控制加入的液体的量；安装低温试验舱3，使得轮毂轴承试样4、加载臂2和罩体5都位于低温试验仓3内。
其中的2）浸没轮毂轴承试样包括：其中用于浸没轮毂轴承试样的液体为盐水，盐水中盐的质量百分比在20%-25%的范围内。通过观察伸到试验舱之外的U型管的水位来确定盐水没过轮毂轴承试样的高度h，使盐水没过轮毂轴承试样的高度h与轮毂轴承直径D之间的关系为1/3D≤h≤2/3D。
其中的3）降低试验舱的温度包括：在控制器端设定目标温度值，目标温度值T的范围可以为：-10℃≤T≤-30℃。打开降温设备，根据温度传感器反馈的数据判断试验舱内的温度是否已经达到目标温度值。若温度传感器反馈的温度值t低于-30℃，则停止降温；若温度传感器反馈的温度值t高于-10℃，则增大降温设备的风量为正常运转时风量的两倍以上。
其中的4）向轮毂轴承试样施加负载包括：设置电机转速、每个周期运行时间，以及试验总时长，并启动电机。电机转速可以为500rpm≤V≤1200rpm。电机可以持续运行，也可以是间歇式运行，例如每个周期以预设速度匀速旋转20分钟。设置施加到轮毂轴承试样上的径向力和轴向力的大小；施加的径向力的大小为：（轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距）≤Fr≤（轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距）*1.5，轴向力为：Fa=Fr/3。同时启动力加载臂；到达预定试验总时长后，关闭电机、力加载臂。
其中的5）检测轮毂轴承试样4内部油脂的含水率包括，将轮毂轴承试样4按照与安装时候相反的顺序拆卸出来，使用仪器测量其内部油脂的含水率。
下面结合具体的实施例，对本申请进行详细的说明。
实施例一：空载长期行驶浸水试验
轮毂轴承试样安装好后，观察盐水的水位，使其与主轴轴心线的高度差保持在±2mm之内。
启动系统，设置目标温度值为-20℃，设置电机转速为1200rpm，工作模式为持续运行；径向力为：Fr=轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距，轴向力为：Fa=Fr/3，试验总时长为100小时。
首先低温试验舱3开始运行降温，直到温度传感器6反馈的温度达到-20℃后，启动电机，驱动主轴开始旋转，同时加载臂2开始对轮毂轴承试样施加径向力和轴向力。
在试验过程中，电机转速、径向力、轴向力、环境温度均保持不变，持续100小时之后，关闭系统。将轮毂轴承拆卸下来，对其进行检测。
这一实施例可以很好的模拟车辆空载的情况下，在低温、车轮长期浸水的环境中的运行情况。
实施例二：空载间歇行驶浸水试验
轮毂轴承试样安装好后，观察盐水的水位，使其与主轴轴心线的高度差保持在±2mm之内。
启动系统，设置目标温度值为-18℃，设置电机转速为1200rpm，设置电机的模式为间歇式运行，每次运行时间为20分钟；径向力为：Fr=轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距，轴向力为：Fa=Fr/3，试验总时长为140小时。
首先低温试验舱3开始运行降温，直到温度传感器6反馈的温度达到-18℃后，启动电机，驱动主轴开始旋转，同时加载臂2开始对轮毂轴承试样施加径向力和轴向力。
参见附图2，在试验过程中，实时监测温度传感器反馈的数值。电机匀速旋转20分钟之后，关闭电机，使主轴停止转动。继续监测轮毂轴承的温度，直到温度达到-18℃后，再次启动电机，使电机再次以1200rpm的速度匀速旋转20分钟，如此循环往复，试验140小时后，试验结束。关闭系统。将轮毂轴承拆卸下来，对其进行检测。
这一实施例可以很好的模拟车辆空载的情况下，走走停停穿过沼泽地时的运行情况。
实施例三：高载间歇行驶浸水试验
轮毂轴承试样安装好后，观察盐水的水位，使其与主轴轴心线的高度差保持在±2mm之内。
启动系统，设置目标温度值为-18℃，设置电机转速为600rpm，设置电机的模式为间歇式运行，每次运行时间为20分钟；径向力为：Fr=（轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距）*1.5，轴向力为：Fa=Fr/3，试验总时长为200小时。
首先低温试验舱3开始运行降温，直到温度传感器6反馈的温度达到-18℃后，启动电机，驱动主轴开始旋转，同时加载臂2开始对轮毂轴承试样施加径向力和轴向力。
参见附图3，在试验过程中，实时监测温度传感器反馈的数值。电机匀速旋转20分钟之后，关闭电机，使主轴停止转动。继续监测轮毂轴承的温度，直到温度达到-18℃后，再次启动电机，使电机再次以600rpm的速度匀速旋转20分钟，如此循环往复，试验200小时后，试验结束。关闭系统。将轮毂轴承拆卸下来，对其进行检测。
这一实施例可以很好的模拟出汽车高载荷通过低温、潮湿环境时的运行情况。
需要说明的是，上述实施例仅仅用于说明本发明的构思，并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员可根据需要模拟的实际情况，对各项参数进行调整，例如主轴转速，每个周期的旋转时间，施加的径向力和轴向力的大小，盐水的量，环境的温度，试验总时长等，力求提高仿真的程度，以及试验的准确性。
Claims (14)
1.一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：包括如下步骤：1）将轮毂轴承试样安装到试验舱内；2）浸没轮毂轴承试样；3）降低试验舱的温度，并保持试验舱处于低温状态；4）向轮毂轴承试样施加负载；5）检测轮毂轴承试样内部油脂的含水率。
2.根据权利要求1所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：其中的2）浸没轮毂轴承试样包括：使盐水没过轮毂轴承试样的高度h与轮毂轴承直径D之间的关系为1/3D≤h≤2/3D。
3.根据权利要求2所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：通过观察伸到试验舱之外的U型管的水位来确定盐水没过轮毂轴承试样的高度。
4.根据权利要求1所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：其中的3）降低试验舱的温度包括：在控制器端设定目标温度值，打开降温设备，根据温度传感器反馈的数据判断试验舱内的温度是否已经达到目标温度值。
5.根据权利要求4所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：所述的目标温度值T为：-10℃≤T≤-30℃。
6.根据权利要求5所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：若温度传感器反馈的温度值t低于-30℃，则停止降温；若温度传感器反馈的温度值t高于-10℃，则增大降温设备的风量为正常运转时风量的两倍以上。
7.根据权利要求1所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：其中的4）向轮毂轴承试样施加负载包括：设置电机转速、每个周期运行时间，以及试验总时长，并启动电机。
8.根据权利要求7所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：其中的4）向轮毂轴承试样施加还负载包括：设置施加到轮毂轴承试样上的径向力和轴向力的大小；同时启动力加载臂；到达预定试验总时长后，关闭电机、力加载臂。
9.根据权利要求8所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：施加的径向力的大小为：Fr=轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距，轴向力为：Fa=Fr/3。
10.根据权利要求8所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：其中施加的径向力为：Fr=（轴重/2+轴重*0.3*重心高/轮距）*1.5，轴向力为：Fa=Fr/3。
11.根据权利要求7所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：设置电机转速为500rpm≤V≤1200rpm。
12.根据权利要求7所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：电机为间歇式运行，每个周期以预设速度匀速旋转20分钟。
13.根据权利要求1所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：其中用于浸没轮毂轴承试样的液体为盐水。
14.根据权利要求13所述的一种汽车轮毂轴承低温水侵入试验方法，其特征在于：所述盐水中盐的质量百分比在20%-25%的范围内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221129 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |