CN116046593A - 一种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置及校准方法，涉及轮毂轴承测试领域，包括试验机台面等，试验机加载臂沿竖直方向布置在试验机台面上方，轮毂轴承试样的一侧端面固定在试验机台面上，轮毂轴承试样的另一侧端面固定在试验机加载臂底部；支架沿竖直方向固定在试验机台面上，手动液压加载装置的加载端顶在试验机加载臂顶部，加载端上连接有力传感器；试验机加载臂上设置试验机弯矩传感器，轮毂轴承试样的端面上安装有校准弯矩传感器。本发明可进行汽车轮毂轴承弯曲疲劳试验机及试验的校准，也可扩展至其他汽车零部件等产品受力试验和校准，适用于轮毂轴承生产研发企业，也适用于汽车主机厂。

Description

一种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及轮毂轴承测试的领域，具体涉及一种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置及校准方法。

背景技术

旋转弯曲疲劳试验是众多汽车零部件(特别是轮毂轴承)研制过程中重要的材料疲劳性能测试手段。在开展旋转弯曲疲劳试验前，通常需要对旋转弯曲疲劳试验机进行校准。

中国专利文献(CN110361286A)公开了一种旋转弯曲疲劳试验机校准装置及方法，所述装置包括应力标准件及杠杆机构，应力标准件上下两侧均设置有应变片，两端分别由旋转弯曲疲劳试验机的内夹具与外夹具夹持，杠杆机构一端通过轴向作用杆连接在旋转弯曲疲劳试验机的弯曲载荷施加位置，另一端悬挂有砝码盘，弯曲载荷施加位置距离内夹具夹持点的距离为L1，距离外夹具夹持点的距离为L2，应力标准件被内夹具夹持处的宽度T1与其被外夹具夹持处的宽度T2之比设置成L1/L2，据此可以采用应变片测得实时应变。然而，该校准装置仅适用于航空发动机的小型悬臂式旋转弯曲疲劳试验机中，对于汽车轮毂轴承领域的旋转弯曲疲劳试验机则无法适用。此外，该技术方案中采用砝码及砝码盘来实现载荷的加载，使用砝码加载时，需要通过增减砝码来实现载荷大小的变化，不够方便，且提供的载荷范围有限，无法实现载荷大小的无级变化。现有技术中也缺乏适用于轮毂轴承的旋转弯曲疲劳试验机校准装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置及校准方法，可进行汽车轮毂轴承弯曲疲劳试验机及试验的校准，也可扩展至其他汽车零部件等产品受力试验和校准，适用于轮毂轴承生产研发企业，也适用于汽车主机厂。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置，包括支架、手动液压加载装置、试验机加载臂、轮毂轴承试样和轮毂轴承弯曲疲劳试验机，所述轮毂轴承弯曲疲劳试验机顶部为试验机台面，试验机加载臂沿竖直方向布置在试验机台面上方，所述轮毂轴承试样的一侧端面固定在试验机台面上，轮毂轴承试样的另一侧端面固定在试验机加载臂底部；用于安装手动液压加载装置的支架沿竖直方向固定在试验机台面上，手动液压加载装置的加载端顶在试验机加载臂顶部，用于向试验机加载臂施加载荷，所述加载端上连接有力传感器，用于实时显示输出的载荷大小；试验机加载臂上设置试验机弯矩传感器，用于测量并向轮毂轴承弯曲疲劳试验机反馈轮毂轴承试样的弯矩，轮毂轴承试样的端面上安装有校准弯矩传感器。

作为进一步的技术方案，所述手动液压加载装置通过丝杠装置活动安装在支架上，手动液压加载装置在支架上的安装高度由丝杠装置进行调节。

作为进一步的技术方案，所述轮毂轴承试样的内圈固定在试验机台面上，轮毂轴承试样的外圈固定在试验机加载臂底部；校准弯矩传感器的应变片贴在轮毂轴承试样的内圈端面上，且所述应变片所在位置与手动液压加载装置的加载端共平面。

一种采用上述汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置的校准方法，包括以下步骤：

第一步：将轮毂轴承试样固定在试验机加载臂与试验机台面之间，将手动液压加载装置通过支架安装在试验机台面上，且加载端顶在试验机加载臂上；在轮毂轴承试样的内圈端面上贴上校准弯矩传感器的应变片，使得所述应变片所在位置与手动液压加载装置的加载端共平面；

第二步：控制手动液压加载装置依次输出若干个大小不同的载荷F，根据加载端与轮毂轴承试样之间的距离L，计算得到弯矩理论值Ma，Ma＝F*L；

第三步：对于每个载荷F，记录由校准弯矩传感器测得的弯矩Mb；

第四步：对于每个载荷F，同时记录由试验机弯矩传感器测得的弯矩Mc；

第五步：比较每个载荷F对应的弯矩Mb、Mc，按照公式(Mc-Mb)/Mb*100％，计算校准误差，若所得校准误差的绝对值大于等于2％，则调整试验机参数，并重新校准，若所得校准误差的绝对值小于2％，则完成校准。

作为进一步的技术方案，所述第五步中，计算校准误差前，以理论值Ma为参考，按照公式(Mb-Ma)/Ma*100％，计算测量误差，若所得测量误差的绝对值大于等于2％，则控制手动液压加载装置重新输出不同大小的载荷F，并再次测量弯矩Mb；若所得测量误差的绝对值小于2％，则无需重新测量，继续计算校准误差。

本发明的有益效果为：

1、利用手动液压加载装置实现校准载荷的无级变化，能够灵活输出多组不同大小的载荷供试验机进行校准；

2、校准弯矩传感器的应变片与手动液压加载装置加载端共平面，保证校准时测得弯矩准确可靠，提高校准精度；

3、校准过程中同时计算测量误差和校准误差，确保校准数值精确可靠。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为图3中B区域的局部放大示意图。

附图标记说明：支架1、手动液压加载装置2、加载端2-1、力传感器3、丝杠装置4、试验机加载臂5、校准弯矩传感器6、轮毂轴承试样7、轮毂轴承弯曲疲劳试验机8、试验机台面9、试验机弯矩传感器10。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

实施例：如附图1～4所示，这种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置，包括支架1、手动液压加载装置2、加载端2-1、力传感器3、丝杠装置4、试验机加载臂5、校准弯矩传感器6、轮毂轴承试样7、轮毂轴承弯曲疲劳试验机8、试验机台面9和试验机弯矩传感器10。

参考附图1，轮毂轴承弯曲疲劳试验机8顶部为试验机台面9，试验机加载臂5沿竖直方向布置在试验机台面9上方，所述轮毂轴承试样7的一侧端面(内圈法兰)固定在试验机台面9上，轮毂轴承试样7的另一侧端面(外圈法兰)固定在试验机加载臂5底部。试验机台面9上沿竖直方向固定安装支架1，支架1通过两个支脚辅助支撑，手动液压加载装置2借助丝杠装置4安装在支架1上，并能沿支架1进行升降调节。手动液压加载装置2的加载端2-1顶在试验机加载臂5顶部，通过该加载端2-1向试验机加载臂5施加载荷，在加载端2-1上连接有力传感器3，能够实时显示输出的载荷大小。试验机加载臂5上设置试验机弯矩传感器10，用来测量并向轮毂轴承弯曲疲劳试验机8反馈轮毂轴承试样7的弯矩。校准弯矩传感器6的应变片贴在轮毂轴承试样7的内圈端面(非安装面，外接信号线缆引出并连接至控制端)上，如图3、4所示，应变片所在位置与手动液压加载装置2的加载端2-1共平面，保证校准时测得弯矩准确可靠，提高校准精度。

一种采用上述汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置的校准方法，包括以下步骤：

第一步：将轮毂轴承试样7固定在试验机加载臂5与试验机台面9之间，如图4所示，使轮毂轴承试样7的内圈法兰固定在试验机台面9上，轮毂轴承试样7的外圈固定在试验机加载臂5底部。将手动液压加载装置2通过支架1安装在试验机台面9上，且加载端2-1顶在试验机加载臂5顶部。在轮毂轴承试样7的内圈法兰的非安装面上用胶水贴上校准弯矩传感器6的应变片，使得应变片所在位置与手动液压加载装置2的加载端2-1共平面。

第二步：控制手动液压加载装置2依次输出若干个大小不同的载荷F(本实施例中为五个，对应F1～F5，F1＝0.5kN、F2＝1kN、F3＝2kN、F4＝5kN、F5＝10kN)，根据加载端2-1与轮毂轴承试样7之间的距离L，计算得到弯矩理论值Ma1～Ma5，Ma1＝0.5L(kN·m)、Ma2＝1L(kN·m)、Ma3＝2L(kN·m)、Ma4＝5L(kN·m)、Ma5＝10L(kN·m)。

第三步：对于载荷F1～F5，记录由校准弯矩传感器6测得的弯矩Mb1～Mb5；

第四步：对于载荷F1～F5，同时记录由试验机弯矩传感器10测得的弯矩Mc1～Mc5；

第五步：以理论值Ma为参考，按照公式Mb-Ma/Ma*100％，计算测量误差，若所得测量误差的绝对值大于等于2％，则控制手动液压加载装置2重新输出不同大小的载荷F，并再次测量弯矩Mb；若所得测量误差的绝对值小于2％，则无需重新测量，继续计算校准误差。比较每个载荷F对应的弯矩Mb、Mc，按照公式Mc-Mb/Mb*100％，计算校准误差，若所得校准误差的绝对值大于等于2％，则调整轮毂轴承弯曲疲劳试验机8的试验参数，并重新校准，若所得校准误差的绝对值小于2％，则完成校准，可以进行轮毂轴承弯曲疲劳试验。

本发明用于轮毂轴承弯曲疲劳试验机弯矩参数的校准。轮毂轴承弯曲疲劳试验机开展轴承旋转弯曲共振试验，考核轴承疲劳裂纹强度。试验机试验时输入参数为弯矩(力矩)M1。为了检查该参数是否准确，可用本发明提供的装置和校准方法进行校准检验。

工作时，安装轮毂轴承试样至轮毂单元弯曲疲劳试验机上，固定支架在试验机的台面上，使得手动液压装置输出的力顶住试验机加载臂的上端位置，且通过传感器知道力的大小F，加载点至轮毂轴承试样的距离为L，则力加载弯矩的大小为Ma＝FL；同时通过弯矩传感器应变桥实时测量轮毂轴承位置的弯矩为Mb；此时轮毂轴承弯曲疲劳试验机本身控制系统显示的弯矩大小为Mc(设备本身弯矩传感器在力臂上)，我们比较Mb和Mc的大小(Ma为参考)，来评判试验机本身的弯矩参数是否精确，若误差较大(大于2％)，则对试验机参数进行调整，直到满足要求为止。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置，其特征在于：包括支架(1)、手动液压加载装置(2)、试验机加载臂(5)、轮毂轴承试样(7)和轮毂轴承弯曲疲劳试验机(8)，所述轮毂轴承弯曲疲劳试验机(8)顶部为试验机台面(9)，试验机加载臂(5)沿竖直方向布置在试验机台面(9)上方，所述轮毂轴承试样(7)的一侧端面固定在试验机台面(9)上，轮毂轴承试样(7)的另一侧端面固定在试验机加载臂(5)底部；用于安装手动液压加载装置(2)的支架(1)沿竖直方向固定在试验机台面(9)上，手动液压加载装置(2)的加载端(2-1)顶在试验机加载臂(5)顶部，用于向试验机加载臂(5)施加载荷，所述加载端(2-1)上连接有力传感器(3)，用于实时显示输出的载荷大小；试验机加载臂(5)上设置试验机弯矩传感器(10)，轮毂轴承试样(7)的端面上安装有校准弯矩传感器(6)。

2.根据权利要求1所述的汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置，其特征在于：所述手动液压加载装置(2)通过丝杠装置(4)活动安装在支架(1)上，手动液压加载装置(2)在支架(1)上的安装高度由丝杠装置(4)进行调节。

3.根据权利要求1所述的汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置，其特征在于：所述轮毂轴承试样(7)的内圈固定在试验机台面(9)上，轮毂轴承试样(7)的外圈固定在试验机加载臂(5)底部；校准弯矩传感器(6)的应变片贴在轮毂轴承试样(7)的内圈端面上，且所述应变片所在位置与手动液压加载装置(2)的加载端(2-1)共平面。

4.采用如权利要求1～3中任一项所述的汽车轮毂轴承单元旋转弯曲疲劳试验机校准装置的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：将轮毂轴承试样(7)固定在试验机加载臂(5)与试验机台面(9)之间，将手动液压加载装置(2)通过支架(1)安装在试验机台面(9)上，且加载端(2-1)顶在试验机加载臂(5)上；在轮毂轴承试样(7)的内圈端面上贴上校准弯矩传感器(6)的应变片，使得所述应变片所在位置与手动液压加载装置(2)的加载端(2-1)共平面；

第二步：控制手动液压加载装置(2)依次输出若干个大小不同的载荷F，根据加载端(2-1)与轮毂轴承试样(7)之间的距离L，计算得到弯矩理论值Ma，Ma＝F*L；

第三步：对于每个载荷F，记录由校准弯矩传感器(6)测得的弯矩Mb；

第四步：对于每个载荷F，同时记录由试验机弯矩传感器(10)测得的弯矩Mc；

第五步：比较每个载荷F对应的弯矩Mb、Mc，按照公式(Mc-Mb)/Mb*100％，计算校准误差，若所得校准误差的绝对值大于等于2％，则调整试验机参数，并重新校准，若所得校准误差的绝对值小于2％，则完成校准。

5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于：所述第五步中，计算校准误差前，以理论值Ma为参考，按照公式(Mb-Ma)/Ma*100％，计算测量误差，若所得测量误差的绝对值大于等于2％，则控制手动液压加载装置(2)重新输出不同大小的载荷F，并再次测量弯矩Mb；若所得测量误差的绝对值小于2％，则无需重新测量，继续计算校准误差。

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