CN116839907A - 一种轮毂轴承轴向刚性试验方法及试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承试验技术领域，具体而言，涉及一种轮毂轴承轴向刚性试验方法及试验装置。疲劳实验前，将第一轴向加载力Fi加载至轴向加载力第一设定值，并获取第一位移值数据Si，基于第一轴向加载力Fi、第一位移值数据Si生成第一刚性值Ki；将第二轴向加载力Fj加载至轴向加载力第二设定值，获取第二位移值数据Sj，生成第二刚性值Kj；根据第一刚性值Ki、第二刚性值Kj生成第一刚性曲线Kc；疲劳试验后，按照上述过程获取第二刚性曲线Kd；并将第二刚性曲线Kd与第一刚性曲线Kc的30%进行比较，对疲劳试验状态有效性进行判断。这样就解决了检测疲劳试验是否属于异常失效时，检测速度慢且检测方法复杂的问题。

Description

一种轮毂轴承轴向刚性试验方法及试验装置

技术领域

本发明涉及轴承试验技术领域，具体而言，涉及一种轮毂轴承轴向刚性试验方法及试验装置。

背景技术

轴承的疲劳试验是综合评价轴承产品质量的重要指标。因此在汽车轮毂轴承出厂前，需要对轮毂轴承单元进行疲劳试验，以评估汽车在不同行驶状态下，轮毂轴承单元的使用寿命情况。轮毂轴承疲劳试验最常规的失效模式为疲劳损坏失效，在对同一批次的轮毂轴承试样进行疲劳试验的过程中，轮毂轴承试样和夹具等裂纹失效不属于正常的疲劳试验失效模式，而是属于异常失效，对于这些异常失效的疲劳试验数据应剔去，不参与数据统计分析。因此需要对试验过程中的轮毂轴承试样是否损坏进行检测，如果轮毂轴承试样已经失效，即轮毂轴承试样有裂纹或是损坏，这套试样的疲劳试验结果不计入整批轴承试验分析统计，并且需要更换新的轮毂轴承试样，并对新的轮毂轴承试样重新进行疲劳试验。

在检查轮毂轴承试样是否损坏时，通常是在疲劳试验进行至设定时间后停止试验，对轮毂轴承试样进行冷却，然后拆下轮毂轴承试样，以检测轮毂轴承试样是否损坏，检测方法复杂，需要花费较多的事件来对轮毂轴承试样是否损坏进行检测。或是在试验过程中对轮毂轴承试样是否损坏进行检测，但是此检测方法需要增设额外的损坏检测设备，且对于检测设备的要求较高。

发明内容

为解决检测轮毂轴承疲劳试验是否属于异常失效时，检测速度慢且检测方法复杂的问题，本发明提供了一种轮毂轴承轴向刚性试验方法及试验装置。

第一方面，本发明提供了一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，包括：

步骤S11，设定加载装置的轴向力加载位置；

步骤S12，第一轴向加载力Fi按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值，按照第二规则获取任一采集点的第一位移值数据Si；基于第一轴向加载力Fi、第一位移值数据Si，根据第三规则生成第一刚性值Ki，所述第三规则为：

；

第二轴向加载力Fj按照设定的第四规则加载至轴向加载力第二设定值，按照第二规则获取任一采集点的第二位移值数据Sj，基于第二轴向加载力Fj、第二位移值数据Sj，根据第五规则生成第二刚性值Kj，所述第五规则为：

；

其中，i，j为每一数据采集点代码；n为任意自然数；

步骤S13，根据所述第一刚性值Ki、第二刚性值Kj生成第一刚性曲线Kc；

步骤S14，对所述轮毂轴承试样5按照第六规则进行疲劳试验，得到所述轮毂轴承试样5的第一疲劳试验数据；

步骤S15，所述疲劳试验结束后重复步骤S12，根据第七规则生成第三刚性值Ke，根据第八规则生成第四刚性值Kg;

步骤S16，根据第三刚性值Ke、第四刚性值Kg生成第二刚性曲线Kd；

步骤S17，判断所述第二刚性曲线Kd是否大于或等于所述第一刚性曲线Kc的30%，并输出判定结果；

步骤S18，若所述判定结果为第二刚性曲线Kd大于或等于所述第一刚性曲线Kc的30%，则所述轮毂轴承试样5的疲劳试验状态有效，所述第一疲劳试验数据有效，将获取的有效第一疲劳试验数据存储为第二疲劳试验数据；若所述判定结果为第二刚性曲线Kd小于所述第一刚性曲线Kc的30%，判定所述轮毂轴承试样5或试验系统损坏，所述第一疲劳试验数据无效，将获取的无效第一疲劳试验数据存储为第三疲劳试验数据；

步骤S19，将所述第二疲劳试验数据设定为有效疲劳试验数据分析样本。

在一些实施例中，还包括步骤S20，判定所述轮毂轴承试样5或试验系统损坏时，首先检测所述轮毂轴承试样5是否损坏；若所述轮毂轴承试样5没有损坏，则检测试验系统是否损坏，若检测出所述试验系统损坏，对损坏的试验系统进行更换。

在一些实施例中，在所述步骤S12中，所述第一规则为从零开始正向加载轴向加载力；所述第四规则为从零开始负向加载轴向加载力；所述正向为使车轮向左转向的轴向力，所述负向为使车轮向右转向的轴向力。

在一些实施例中，在所述步骤S12中，将所述加载装置未加载轴向力时设为初始零位，检测所述初始零位的位移值数据Sa；所述第二规则为加载轴向力时，获取相对于位移值数据Sa的位移变化量，且若所述加载装置从零开始正向加载轴向加载力，则获取的位移变化量为正值；若从零开始负向加载轴向加载力，则获取的位移变化量为负值。

在一些实施例中，所述轴向加载力第一设定值等于所述轴向加载力第二设定值。

在一些实施例中，所述轴向加载力第一设定值大于或小于所述轴向加载力第二设定值。

在一些实施例中，在步骤S17中，首先判断加载第三轴向加载力Fe生成的所述第三刚性值Ke是否大于或等于加载第一轴向加载力Fi生成的所述第一刚性值Ki的30%；

若所述第三刚性值Ke小于所述第一刚性值Ki的30%，所述轮毂轴承试样5失效，所述第一疲劳试验数据无效；

若所述第三刚性值Ke大于或等于所述第一刚性值Ki的30%，则判断所述第三刚性值Ke是否大于或等于加载第二轴向加载力Fj生成的所述第二刚性值Kj的30%，若所述第三刚性值Ke小于所述第二刚性值Kj的30%，所述轮毂轴承试样5失效；

若所述第三刚性值Ke大于或等于所述第二刚性值Kj的30%，则判断加载第四轴向加载力Fg生成的所述第四刚性值Kg是否大于或等于所述第一刚性值Ki的30%，若所述第四刚性值Kg小于所述第一刚性值Ki的30%，所述轮毂轴承试样5失效；

若所述第四刚性值Kg大于或等于所述第一刚性值Ki的30%，则判断所述第四刚性值Kg是否大于或等于所述第二刚性值Kj的30%，若所述第四刚性值Kg小于所述第二刚性值Kj的30%，所述轮毂轴承试样5失效；

若所述第四刚性值Kg大于或等于第二刚性值Kj的30%，则所述轮毂轴承试样5的疲劳试验状态有效，所述第一疲劳试验数据有效；其中|Fi|=|Fj|=|Fe|=|Fg|。

在一些实施例中，在所述步骤S12中，所述轴向加载力第一设定值与所述轴向加载力第二设定值相等，即所述第一轴向加载力Fi与所述第二轴向加载力Fj的绝对值大小相等时，获取第一轴向加载力Fi对应的第一刚性值Ki，及第二轴向加载力Fj对应的第二刚性值Kj；

判断第一刚性值Ki和第二刚性值Kj之间的差值是否小于Ki*0.05%；若|Ki-Kj|≤Ki*0.05%，则所述轮毂轴承试样5或试验系统没有损坏，进入步骤S13；若|Ki-Kj|＞Ki*0.05%，则判定所述轮毂轴承试样5或试验系统损坏。

在一些实施例中，在所述步骤S17中，获取第三轴向加载力Fe对应的第三刚性值Ke时，查询所述第一刚性曲线Kc上第一轴向加载力Fi所对应的第一刚性值Ki，并同步判断第三刚性值Ke是否小于第一刚性值Ki的30%，其中，第三轴向加载力Fe等于第一轴向加载力Fi；

若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，终止加载装置的加载，判定所述轮毂轴承试样5或试验系统损坏，所述第一疲劳试验数据无效；若第三刚性值Ke大于或等于第一刚性值Ki的30%，则继续加载轴向力，直至第三刚性值Ke按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值。

在一些实施例中，若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，控制加载装置终止加载轴向力，并通过试验系统同步发出报警信号。

在一些实施例中，在检测所述试验系统是否损坏时，在检测所述试验系统是否损坏时，首先检测所述试验系统的夹具是否有损坏，若所述夹具损坏，更换所述夹具；其次检测所述试验系统的螺栓是否损坏，若所述螺栓损坏，更换所述螺栓。

在一些实施例中，在所述步骤S11中，所述加载装置的轴向力加载点11到试验系统的旋转中心线9的垂直距离为车轮半径R；所述轴向力加载点11到制动盘3端面的水平距离为加载偏距ET值；所述加载偏距ET值为车轮中心线14至制动盘3端面的水平距离，所述车轮中心线14为垂直于车轮轮胎接地点向上的一条直线。

第二方面，本发明提供一种轮毂轴承轴向刚性试验装置，包括：

包括试验系统和轮毂轴承试样5，所述试验系统包括试验机、制动盘3、L形加载臂；所述试验系统还包括加载装置，用于加载轴向力或径向力；所述L形加载臂包括水平段10和垂直段8，所述水平段10与所述试验机连接，所述垂直段8与所述轮毂轴承试样5的一端连接，所述轮毂轴承试样5的另一端与制动盘3的一端连接，所述制动盘3的另一端与所述试验机连接；所述加载装置的加载方向垂直于所述轮毂轴承试样5轴线。

在一些实施例中，所述加载装置上安装有位移传感器12，用于检测轮毂轴承试样5的轴向位移。

在一些实施例中，所述轮毂轴承试样5内圈端部具有第一法兰盘4，所述轮毂轴承试样5外圈端部具有第二法兰盘6。

在一些实施例中，还包括连接盘2；所述第一法兰盘4与所述制动盘3固定连接，所述制动盘3与所述连接盘2固定连接，所述连接盘2与所述试验机的旋转驱动装置1固定连接。

在一些实施例中，还包括连接板7，所述第二法兰盘6与所述连接板7固定连接，所述连接板7与所述L形加载臂的垂直段8固定连接。

在一些实施例中，所述试验机还包括加载装置，所述加载装置与所述L形加载臂的水平段10固定连接，所述L形加载臂的水平段10上具有轴向力加载点11，所述加载装置在轴向力加载点11加载轴向力。

在一些实施例中，所述加载装置上安装有力传感器13，用于检测加载装置加载的轴向力。

为解决检测轮毂轴承疲劳试验是否属于异常失效时，检测速度慢且检测方法复杂的问题，本发明有以下优点：

1、通过在对轮毂轴承试样进行疲劳试验前，检测轮毂轴承试样的第一刚性曲线Kc，在轮毂轴承试样进行疲劳试验后，检测轮毂轴承试样的第二刚性曲线Kd，对试验前和试验后的两个刚性值进行比较，若Kd大于或者等于Kc的30%，则判定轮毂轴承试样的试验状态有效，试验数据有效；无需将每个轮毂轴承试样冷却并拆卸下来以检测其是否完好，从而快速检测轮毂轴承试样的轴向刚性，并基于刚性的变化，判断该次疲劳试验是否属于异常失效，提高其检测速度。

2、通过利用轮毂轴承试样进行疲劳试验的试验装置，即可对轮毂轴承试样的疲劳试验是否属于异常失效进行检测，无需增设其他额外的设备，降低检测成本，且检测流程方便快捷。

3、本发明也可以用于测量轮毂轴承轴向刚性值，来判断轮毂轴承的强度。

附图说明

图1示出了一种实施例的轮毂轴承轴向刚性试验方法示意图；

图2示出了另一种实施例的轮毂轴承轴向刚性试验方法示意图；

图3示出了一种实施例的轮毂轴承轴向刚性试验装置示意图。

图中示：1、旋转驱动装置；2、连接盘；3、制动盘；4、第一法兰盘；5、轮毂轴承试样；6、第二法兰盘；7、连接板；8、垂直段；9、旋转中心线；10、水平段；11、轴向力加载点；12、位移传感器；13、力传感器；14、车轮中心线。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。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公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

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”。术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例公开了一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，检测轮毂轴承试样5在进行疲劳试验后，轮毂轴承试样5的有效性，可以快速判断出轮毂轴承疲劳试验是否属于异常失效，如图1所示，可以包括：

步骤S11，设定加载装置的轴向力加载位置；

步骤S12，第一轴向加载力Fi按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值，按照第二规则获取任一采集点的第一位移值数据Si；基于第一轴向加载力Fi、第一位移值数据Si，根据第三规则生成第一刚性值Ki，第三规则为：

；

第二轴向加载力Fj按照设定的第四规则加载至轴向加载力第二设定值，按照第二规则获取任一采集点的第二位移值数据Sj，基于第二轴向加载力Fj、第二位移值数据Sj，根据第五规则生成第二刚性值Kj，第五规则为：

；

其中，i，j为任意采集点；n为任意自然数；

步骤S13，根据第一刚性值Ki、第二刚性值Kj生成第一刚性曲线Kc；

步骤S14，对轮毂轴承试样5按照第六规则进行疲劳试验，得到轮毂轴承试样5的第一疲劳试验数据；

步骤S15，疲劳试验结束后重复步骤S12，根据第七规则生成第三刚性值Ke，根据第八规则生成第四刚性值Kg;

步骤S16，根据第三刚性值Ke、第四刚性值Kg生成第二刚性曲线Kd；

步骤S17，判断第二刚性曲线Kd是否大于或等于第一刚性曲线Kc的30%，并输出判定结果；

步骤S18，若所述判定结果为第二刚性曲线Kd大于或等于第一刚性曲线Kc的30%，则轮毂轴承试样5的疲劳试验状态有效，第一疲劳试验数据有效，将获取的有效第一疲劳试验数据存储为第二疲劳试验数据；若所述判定结果为第二刚性曲线Kd小于第一刚性曲线Kc的30%，第一疲劳试验数据无效，将获取的无效第一疲劳试验数据存储为第三疲劳试验数据；

步骤S19，将第二疲劳试验数据设定为有效疲劳试验数据分析样本。

在本实施例中，包括试验系统和轮毂轴承试样5，通过试验系统对轮毂轴承试样刚性进行检测。试验系统具备旋转驱动、径向力加载、轴向力加载等基本功能，可以包括对轮毂轴承试样5的疲劳试验以及轴向力、径向力、轴向位移、径向位移等进行检测；还包括加载装置，加载装置设置在试验系统上，加载装置用于加载轴向力或加载径向力；本试验方法利用试验系统即可完成对轮毂轴承试样5的刚性检测，无需在试验机上增设其他额外的刚性检测设备，降低检测成本及复杂度。

在本实施例中，通过移动加载装置的位置，保持其与车轮受力一致，从而保证模拟汽车在行驶过程中的实际受力情况。具体地，加载装置分别与径向缸、轴向缸连接，通过移动径向缸实现加载装置的上下移动，通过移动轴向缸实现加载装置的左右移动。

在本实施例中，在试验机进行疲劳试验前，试验机和轮毂轴承试样5均不旋转，加载装置未加载轴向力时设为初始零位，检测并记录初始零位的位移值数据Sa；从零连续加载正向的轴向力到轴向加载力第一设定值时，轮毂轴承试样5具有相对于初始零位沿轮毂轴承试样5轴向方向的位移量，并且随着加载的轴向力不断加大，轮毂轴承试样5沿轴向方向具有第一位移值数据Si，此时第一位移值数据Si为正值；将加载装置归至初始零位，然后从零连续加载负向的轴向力到轴向加载力第二设定值时，轮毂轴承试样5具有相对于初始零位沿轮毂轴承试样5轴向方向的第二位移值数据Sj，此时第二位移值数据Sj为负值；其中，i，j为每一数据采集点代码。

在本实施例中，基于加载装置加载正向的轴向加载力时，轴向加载力与轮毂轴承试样5轴向位移之间的关系，根据第三规则生成第一刚性值Ki，第三规则为：

。

基于加载装置加载负向的轴向加载力时，轴向加载力与轮毂轴承试样5轴向位移之间的关系，根据第五规则生成第二刚性值Kj，第五规则为：

。

根据第一刚性值Ki、第二刚性值Kj生成第一刚性曲线Kc。

在本实施例中，第六规则为进行疲劳试验的设定时间为10小时，通过试验系统对轮毂轴承试样5进行10个小时的疲劳试验，得到轮毂轴承试样5的试验数据。在完成上述疲劳试验后，将试验机停机，此时试验机和轮毂轴承试样5均不旋转，加载装置处于初始零位；从零连续加载正向的轴向力到轴向加载力第一设定值时，轮毂轴承试样5具有相对于初始零位沿轮毂轴承试样5轴向方向的位移量，并且随着加载的轴向力不断加大，轮毂轴承试样5沿其轴向方向具有第三位移值数据Se，此时第三位移值数据Se为正值；将加载装置归至初始零位，然后从零开始连续加载负向的轴向力到轴向加载力第二设定值时，轮毂轴承试样5具有相对于初始零位沿轮毂轴承试样5轴向方向的第四位移值数据Sg，此时第四位移值数据Sg为负值，其中，e，g为每一数据采集点代码。

在本实施例中，基于疲劳试验后加载装置加载正向的轴向加载力时，轴向加载力与轮毂轴承试样5轴向位移之间的关系，根据第七规则生成第三刚性值Ke，第七规则为：

。

基于加载装置加载负向的轴向加载力时，轴向加载力与轮毂轴承试样5轴向位移之间的关系，根据第八规则生成第四刚性值Kg，第八规则为：

。

根据第三刚性值Ke、第四刚性值Kg生成第二刚性曲线Kd。

在一些实施例中，第一规则或第四规则中加载轴向加载力的加载速度可以为匀速、减速或是加速。

在一些实施例中，在疲劳试验前，通过加载装置加载至轴向加载力第一设定值的第一轴向加载力Fi与加载至轴向加载力第二设定值的第二轴向加载力Fj的绝对值大小相等，即|Fi|=|Fj|；在疲劳试验后，通过加载装置加载至轴向加载力第一设定值的第三轴向加载力Fe与加载至轴向加载力第二设定值的第四轴向加载力Fg的绝对值大小相等，即|Fe|=|Fg|；且|Fi|=|Fj|=|Fe|=|Fg|，从而通过在施加相同大小轴向力的条件下，对疲劳试验前、疲劳试验后轮毂轴承试样5的刚性值变化情况，判断轮毂轴承试样5的疲劳试验有效性。

在一些实施例中，在步骤S12中，在疲劳试验前，首先，通过加载装置从零连续加载正向的轴向力，直至达到+6KN，从零加载至+6KN的加载时间为1~3Min；逐渐降低加载的轴向力大小，至加载的轴向力降低至零；然后，通过加载装置从零连续加载负向的轴向力，直至加载的轴向力到达-6KN，加载时间为1~3Min。在完成轮毂轴承试样5的疲劳试验后，通过加载装置从零连续加载正向的轴向力，至轴向力+6KN，加载时间为1~3Min；逐渐降低加载的轴向力大小，至加载的轴向力降低至零；通过加载装置从零连续加载负向的轴向力，直至加载的轴向力到达-6KN，加载时间为1~3Min。

在本实施例中，对于判断条件：第二刚性曲线Kd是否大于或等于第一刚性曲线Kc的30%，是指第一刚性曲线Kc、第二刚性曲线Kd中相同轴向加载力，例如第一刚性曲线Kc中的轴向加载力Fi-n所对应的刚性值Ki-n，第二刚性曲线Kd中的轴向加载力Fe-n所对应的刚性值Ke-n，是否满足Ke-n≥Ki-n*30%。其中，|Fi-n|=|Fe-n|。

若第二刚性曲线Kd大于或等于第一刚性曲线Kc的30%，则判断轮毂轴承试样5的疲劳试验状态良好，并将获取的有效第一疲劳试验数据存储为第二疲劳试验数据，便于后续调取第二疲劳试验数据，以进行疲劳试验的分析统计。通过试验前后轮毂轴承试样5的刚性变化情况判断轮毂轴承试样5是否失效，进而判断该次疲劳试验是否属于异常失效，无需将轮毂轴承试样5全部拆卸下来，操作更加方便，并且缩短轮毂轴承试样5的疲劳试验时间。

在一些实施例中，在判断轮毂轴承试样是否有效时，可以首先判断加载第三轴向加载力Fe生成的第三刚性值Ke是否大于或等于加载第一轴向加载力Fi生成的第一刚性值Ki的30%；

若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，轮毂轴承试样5失效，第一疲劳试验数据无效；

若第三刚性值Ke大于或等于第一刚性值Ki的30%，则判断第三刚性值Ke是否大于或等于加载第二轴向加载力Fj生成的第二刚性值Kj的30%，若第三刚性值Ke小于第二刚性值Kj的30%，轮毂轴承试样5失效；

若第三刚性值Ke大于或等于第二刚性值Kj的30%，则判断加载第四轴向加载力Fg生成的第四刚性值Kg是否大于或等于第一刚性值Ki的30%，若第四刚性值Kg小于第一刚性值Ki的30%，轮毂轴承试样5失效；

若第四刚性值Kg大于或等于第一刚性值Ki的30%，则判断第四刚性值Kg是否大于或等于第二刚性值Kj的30%，若第四刚性值Kg小于第二刚性值Kj的30%，轮毂轴承试样5失效；

若第四刚性值Kg大于或等于第二刚性值Kj的30%，则轮毂轴承试样5的疲劳试验状态有效，第一疲劳试验数据有效；其中|Fi|=|Fj|=|Fe|=|Fg|。

在一些实施例中，在步骤S12中，第一规则为从零开始正向加载轴向加载力；第四规则为从零开始负向加载轴向加载力；正向为使车轮向左转向的轴向力，负向为使车轮向右转向的轴向力。

在一些实施例中，轴向力方向垂直于轮毂轴承试样轴向，它反映的是使汽车左右转向时的侧向力，有正负之分，在本实施中，第一轴向加载力Fi和第三轴向加载力Fe均为：Fi=Fe=k*g*M；第二轴向加载力Fj和第四轴向加载力Fg均为：Fj=Fg=-k*g*M。其中，g为重力加速度，一般取值为9.8；M为汽车前（后）轴所受最大重量(Kg)；k的取值可以为0.3~0.7。

在一些实施例中，在步骤S12中，轴向加载力第一设定值与轴向加载力第二设定值相等，即第一轴向加载力Fi与第二轴向加载力Fj的绝对值大小相等时，获取第一轴向加载力Fi对应的第一刚性值Ki，及第二轴向加载力Fj对应的第二刚性值Kj；

判断第一刚性值Ki和第二刚性值Kj之间的差值是否小于Ki*0.05%；若|Ki-Kj|≤Ki*0.05%，则轮毂轴承试样5或试验系统没有损坏，进入步骤S13；若|Ki-Kj|＞Ki*0.05%，则判定轮毂轴承试样5或试验系统损坏。

在本实施例中，在进行轮毂轴承试样5的疲劳试验前，通过对轮毂轴承试样5施加两个相反方向的轴向力时，轮毂轴承试样5的刚性值差值进行判断，如果Ki和Kj之差小于或等于Ki*0.05%，则继续开展轮毂轴承试样5的疲劳试验，Ki和Kj之差大于Ki*0.05%，则判定轮毂轴承试样5或试验系统有所损坏，或轮毂轴承试样5的安装位置有所偏差或松动，实现对轮毂轴承试样5或试验机是否损坏或位置安装是否正确进行初检，避免由于试验前轮毂轴承试样5或试验机已损坏或未安装好轮毂轴承试样5而导致疲劳试验出现异常失效的情况。

在一些实施例中，第一轴向加载力Fi与第二轴向加载力Fj的绝对值大小不相等，即|Fi|＞|Fj|或|Fi|＜|Fj|。

在本实施例中，在疲劳试验前通过加载装置加载的第一轴向加载力Fi与在疲劳试验后通过加载装置加载的第三轴向加载力Fe相等，即Fi=Fe；在试验前通过加载装置加载的第二轴向加载力Fj与在试验后通过加载装置加载的第四轴向加载力Fg相等，即Fj=Fg。

在一些实施例中，在步骤S17中，获取第三轴向加载力Fe对应的第三刚性值Ke时，查询第一刚性曲线Kc上第一轴向加载力Fi所对应的第一刚性值Ki，并同步判断第三刚性值Ke是否小于第一刚性值Ki的30%，其中，第三轴向加载力Fe等于第一轴向加载力Fi；

若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，终止加载装置的加载，第一疲劳试验数据无效；若第三刚性值Ke大于或等于第一刚性值Ki的30%，则继续加载轴向力，直至第三刚性值Ke按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值。

在本实施例中，在进行轮毂轴承试样5的疲劳试验前，对轮毂轴承试样5的刚性进行检测，在第一轴向加载力Fi按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值的过程中，将第一轴向加载力从零开始每加载一定轴向力△F时作为一个采集点，获取得到轴向加载力Fi-n、Fi、Fi+n，并获取相应的位移值数据Si-n、Si、Si+n，然后基于在采集点获取的轴向加载力及其相应的位移值数据计算刚性值，从而生成刚性值Ki-n、Ki、Ki+n，其中n为任意自然数，可以取1、2、3、4、……n-1、n。

在进行轮毂轴承试样5的疲劳试验后，在第三轴向加载力Fe按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值的过程中，将第三轴向加载力从零开始每加载一定轴向力△F时作为一个采集点，获取得到轴向加载力Fe-n、Fe、Fe+n，并获取相应的位移值数据Se-n、Se、Se+n，然后基于在采集点获取的轴向加载力及其相应的位移值数据计算刚性值，从而生成刚性值Ke-n、Ke、Ke+n，其中n为任意自然数，可以取1、2、3、4、……n-1、n。

在疲劳试验后，加载装置将第三轴向加载力加载至Fe-n的时，获取此时的刚性值Ke-n，并同步将Ke-n与疲劳试验前加载相同的轴向力，即Fi-n时，获取的刚性值Ki-n进行比较。即在加载过程中，首先将Ke-n与Ki-n进行比较，若Ke-n≥Ki-n*30%，加载装置继续加载一定的轴向力△F，按照上述原则，将获取的Ke-n+1与Ki-n+1进行比较；若在加载到轴向加载力设定值之前出现Ke小于Ki的30%时，控制加载装置停止加载轴向力，并判定轮毂轴承试样5的试验属于异常失效，进一步缩短判断轮毂轴承疲劳试验是否属于异常失效的检测时间。

在一些实施例中，若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，控制加载装置终止加载轴向力，并通过试验系统同步发出报警信号。试验系统还包括报警单元，用于在判定轮毂轴承试样5或试验系统损坏时，发出报警信号。通过报警单元及时警示工作人员轮毂轴承试样5可能已经失效。

在一些实施例中，如图2所示，还包括步骤S20，若判定轮毂轴承试样5或试验系统损坏，首先，检测轮毂轴承试样5是否损坏；若轮毂轴承试样5没有损坏，则检测试验系统是否损坏，若检测出试验系统损坏，对损坏的试验系统进行更换。

在本实施例中，当生成的第二刚性曲线Kd小于第一刚性曲线Kc的30%，则认为轮毂轴承试样或试验系统有裂纹或损坏，这套轮毂轴承试样5已经失效，该次疲劳试验属于异常失效，可以通过更换轮毂轴承试样5或更换试验系统上已损坏的装置后再重新进行试验，该轮毂轴承试样5的试验结果不计入整批轮毂轴承试样5的试验分析统计。

在本实施例中，可以将该轮毂轴承试样5从试验机上拆卸下来，检查该轮毂轴承试样5是否损坏。检查方式包括通过人眼观察轮毂轴承试样5是否有裂纹或磨损等，或者通过检测设备对轮毂轴承试样5进行损伤检测。如果检查出该轮毂轴承试样5没有损坏，则判断轮毂轴承试样5的试验状态良好，防止出现由于试验机损坏而导致试验数据失真的情况。如果检查出该轮毂轴承试样5有损伤，则该轮毂轴承试样5在试验过程中已经失效，可以通过更换新的轮毂轴承试样5重新进行疲劳试验。

在本实施例中，在针对试验系统进行损伤检查时，损伤检查方法可以包括人眼观察或检测装置检查，损伤检查部件可以包括夹具、螺栓、旋转驱动装置1等，并对受到损坏的装置进行更换，避免由于试验系统出现损坏，而导致试验数据失真，并防止对后续进行的其他轮毂轴承试样5疲劳试验产生同样的影响。

在一些实施例中，在步骤S20中，在检测试验系统是否损坏时，首先检测试验系统的夹具是否有损坏，若夹具损坏，更换所述夹具；其次检测试验系统的螺栓是否损坏，若螺栓损坏，更换螺栓。

在本实施例中，由于试验系统在试验过程中承受力矩或扭矩的装置主要包括用于固定安装轮毂轴承试样5的夹具或螺栓，即夹具或螺栓在试验过程中更容易被损坏，因此可以首先针对试验机上固定轮毂轴承试样5的夹具或螺栓进行检查，夹具主要包括制动盘3、连接盘2、连接板7等。

在本实施例中，人眼观察夹具或螺栓是否有损坏，主要通过肉眼观察夹具或螺栓的外观，检查其外表面是否有明显的裂纹、变形或是损伤。若夹具和螺栓的外观均没有明显的裂纹、变形或是损伤，则通过检测装置对夹具或螺栓进行检测，检查是否有损坏，对夹具或螺栓的内部损伤进行检测。

在一些实施例中，当第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，终止加载装置的加载，并判定轮毂轴承试样或试验系统有裂纹或损坏，首先检测轮毂轴承试样5是否损坏；若轮毂轴承试样5没有损坏，则检测试验系统是否损坏，若检测出试验系统损坏，对损坏的试验系统进行更换。

在一些实施例中，若|Ki-Kj|＞Ki*0.05%，判定轮毂轴承试样或试验系统有裂纹或损坏，首先检测轮毂轴承试样5是否损坏；若轮毂轴承试样5没有损坏，则检测试验系统是否损坏，若检测出试验系统损坏，对损坏的试验系统进行更换。

在一些实施例中，在步骤S11中，加载装置的轴向力加载点11到试验系统的旋转中心线9的垂直距离为车轮半径R；轴向力加载点11到制动盘3端面的水平距离为加载偏距ET值；加载偏距ET值为车轮中心线14至汽车制动盘3端面的水平距离，车轮中心线14为垂直于车轮轮胎接地点向上的一条直线。

在本实施例中，汽车的轮毂轴承到车轮接地点的垂直距离为车轮半径R，在试验系统中，轮毂轴承试样5与试验系统的旋转驱动装置1同心安装，因此，通过径向缸驱动加载装置上下移动，从而调整轴向力加载点11到旋转驱动装置1的旋转中心线9的垂直距离为车轮半径R。以模拟汽车在实际行驶过程中的实际工况，使轴向力加载点11的位置调整至与汽车在实际行驶过程中轮毂轴承的受力一致。

在本实施例中，根据所要进行疲劳试验的车型及轮毂型号确定其ET值，并通过轴向缸驱动加载装置左右移动，将轴向力加载点11到制动盘3左端面的水平距离调整至ET值。

在一些实施例中，公开了一种试验装置，如图3所示，可以包括：试验系统和轮毂轴承试样5，试验系统包括试验机、制动盘3、L形加载臂；试验系统包括加载装置，用于加载轴向力或径向力；L形加载臂包括水平段10和垂直段8，水平段10与试验机连接，垂直段8与轮毂轴承试样5的一端连接，轮毂轴承试样5的另一端与制动盘3的一端连接，制动盘3的另一端与试验机连接；加载装置的加载方向垂直于轮毂轴承试样5轴线。

在本实施例中，轮毂轴承试样5包括轮毂轴承试样5内圈、轮毂轴承试样5外圈，轮毂轴承试样5内圈与试验机的旋转驱动装置1固定连接，轮毂轴承试样5外圈与L形加载臂的垂直段8固定连接。从而将轮毂轴承试样5固定安装在试验机上，且可以通过试验机的旋转驱动装置1可以带动轮毂轴承试样5进行旋转运动。

在一些实施例中，加载装置上安装有位移传感器12，用于检测轮毂轴承试样5的轴向位移。在加载装置在加载轴向力时，为了对轮毂轴承试样5的位移量大小进行准确检测，可以将位移传感器12设置在加载装置上。

在一些实施例中，轮毂轴承试样5内圈端部具有第一法兰盘4，轮毂轴承试样5外圈端部具有第二法兰盘6。

在一些实施例中，为了提高支撑和固定强度，轮毂轴承试样5内圈的左端部具有第一法兰盘4，提高轮毂轴承试样5内圈与试验机的旋转驱动装置1的连接强度；轮毂轴承试样5外圈的右端部具有第二法兰盘6，提高轮毂轴承试样5外圈与L形加载臂的垂直段8的连接强度，从而提高轮毂轴承试样5的整体安装强度，降低轮毂轴承试样5损伤率。

在一些实施例中，为了保证模拟轮毂轴承试样5的安装及受力状态贴合轮毂轴承安装于实车上的状态，使试验结果更加贴合实际，将第一法兰盘4左端部与制动盘3右端部固定连接，制动盘3左端部与旋转驱动装置1右端部固定连接。其中，第一法兰盘4、制动盘3、旋转驱动装置1的中心线重合。

在一些实施例中，为了提高制动盘3与旋转驱动装置1之间的连接强度，制动盘3与旋转驱动装置1可以通过连接盘2固定连接。具体地，制动盘3左端部与连接盘2右端部可以通过螺栓固定安装在一起，连接盘2左端部与旋转驱动装置1右端部可以通过螺栓固定安装在一起。制动盘3、旋转驱动装置1、连接盘2同心安装。

在一些实施例中，为了提高第二法兰盘6与L形加载臂的垂直段8之间的连接强度，在第二法兰盘6与L形加载臂的垂直段8之间设置连接板7，第二法兰盘6右端部与连接板7左端部之间通过螺栓固定安装在一起，连接板7右端部与L形加载臂的垂直段8左端部之间通过螺栓固定安装在一起。

在一些实施例中，为了保证试验机、L形加载臂等具有较高的硬度和刚性，尽量减少在试验时对轮毂轴承试样5的刚性造成影响，试验机、L形加载臂等相关夹具可以采用40CrMo材料，主要包括连接板7、连接盘2、L形加载臂等。

在一些实施例中，对连接板7、连接盘2等进行淬火处理，保证其硬度在50HRC以上提高，提高连接板7、连接盘2的强度。

在本实施例中，连接板7、连接盘2的厚度均在18mm以上，以增强连接板7、连接盘2的强度、硬度和耐磨性。

在本实施例中，加载装置通过螺栓与L形加载臂的水平段10固定连接，L形加载臂的水平段10上具有轴向力加载点11，通过加载装置在轴向力加载点11加载轴向力，从而实现向轮毂轴承试样5施加轴向力。

在一些实施例中，在加载装置在加载轴向力时，为了准确检测加载的轴向力大小，可以在加载装置上设置力传感器13。

本发明提供的轮毂轴承轴向刚性试验方法及试验装置，可以快速判断轮毂轴承的试验状态，也可以专门用于检测轴承刚性，以满足新能源汽车性能试验要求，并且本发明试验方法和试验装置可广泛适用于各大汽车轮毂轴承生产企业及各大汽车厂商。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体案例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，所述轮毂轴承轴向刚性试验方法包括：

步骤S11，设定加载装置的轴向力加载位置；

步骤S12，第一轴向加载力Fi按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值，按照第二规则获取任一采集点的第一位移值数据Si；基于第一轴向加载力Fi、第一位移值数据Si，根据第三规则生成第一刚性值Ki，所述第三规则为：

；

第二轴向加载力Fj按照设定的第四规则加载至轴向加载力第二设定值，按照第二规则获取任一采集点的第二位移值数据Sj，基于第二轴向加载力Fj、第二位移值数据Sj，根据第五规则生成第二刚性值Kj，所述第五规则为：

；

其中，i，j为每一数据采集点代码；n为任意自然数；

步骤S13，根据所述第一刚性值Ki、所述第二刚性值Kj生成第一刚性曲线Kc；

步骤S14，对轮毂轴承试样（5）按照第六规则进行疲劳试验，得到所述轮毂轴承试样（5）的第一疲劳试验数据；

步骤S15，所述疲劳试验结束后重复步骤S12，根据第七规则生成第三刚性值Ke，根据第八规则生成第四刚性值Kg；

步骤S16，根据所述第三刚性值Ke、所述第四刚性值Kg生成第二刚性曲线Kd；

步骤S17，判断所述第二刚性曲线Kd是否大于或等于所述第一刚性曲线Kc的30%，并输出判定结果；

步骤S18，若所述判定结果为第二刚性曲线Kd大于或等于第一刚性曲线Kc的30%，则所述轮毂轴承试样（5）的疲劳试验状态有效，所述第一疲劳试验数据有效，将获取的有效第一疲劳试验数据存储为第二疲劳试验数据；若所述判定结果为所述第二刚性曲线Kd小于第一刚性曲线Kc的30%，判定所述轮毂轴承试样（5）或试验系统损坏，所述第一疲劳试验数据无效，将获取的无效第一疲劳试验数据存储为第三疲劳试验数据；

步骤S19，将所述第二疲劳试验数据设定为有效疲劳试验数据分析样本。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

还包括步骤S20，判定所述轮毂轴承试样（5）或试验系统损坏时，首先检测所述轮毂轴承试样（5）是否损坏；若所述轮毂轴承试样（5）没有损坏，则检测试验系统是否损坏，若检测出所述试验系统损坏，对损坏的试验系统进行更换。

3.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

在所述步骤S12中，所述第一规则为从零开始正向加载轴向加载力；所述第四规则为从零开始负向加载轴向加载力；所述正向为使车轮向左转向的轴向力，所述负向为使车轮向右转向的轴向力。

4.根据权利要求3所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

在所述步骤S12中，所述轴向加载力第一设定值与所述轴向加载力第二设定值相等，即所述第一轴向加载力Fi与所述第二轴向加载力Fj的绝对值大小相等时，获取第一轴向加载力Fi对应的第一刚性值Ki，及第二轴向加载力Fj对应的第二刚性值Kj；

判断第一刚性值Ki和第二刚性值Kj之间的差值是否小于Ki*0.05%；若|Ki-Kj|≤Ki*0.05%，则所述轮毂轴承试样（5）或试验系统没有损坏，进入步骤S13；若|Ki-Kj|＞Ki*0.05%，则判定所述轮毂轴承试样（5）或试验系统损坏。

5.根据权利要求2所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

在所述步骤S17中，获取第三轴向加载力Fe对应的第三刚性值Ke时，查询所述第一刚性曲线Kc上第一轴向加载力Fi所对应的第一刚性值Ki，并同步判断第三刚性值Ke是否小于第一刚性值Ki的30%，其中，第三轴向加载力Fe等于第一轴向加载力Fi；

若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，终止加载装置的加载，判定所述轮毂轴承试样（5）或试验系统损坏，所述第一疲劳试验数据无效；若第三刚性值Ke大于或等于第一刚性值Ki的30%，则继续加载轴向力，直至第三刚性值Ke按照设定的第一规则加载至轴向加载力第一设定值。

6.根据权利要求5所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

若第三刚性值Ke小于第一刚性值Ki的30%，控制加载装置终止加载轴向力，并通过试验系统同步发出报警信号。

7.根据权利要求4~6中任一项所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

在检测所述试验系统是否损坏时，首先检测所述试验系统的夹具是否有损坏，若所述夹具损坏，更换所述夹具；其次检测所述试验系统的螺栓是否损坏，若所述螺栓损坏，更换所述螺栓。

8.根据权利要求1所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法，其特征在于，

在所述步骤S11中，所述加载装置的轴向力加载点（11）到试验系统的旋转中心线（9）的垂直距离为车轮半径R；所述轴向力加载点（11）到制动盘（3）端面的水平距离为加载偏距ET值；所述加载偏距ET值为车轮中心线（14）至制动盘（3）端面的水平距离，所述车轮中心线（14）为垂直于车轮轮胎接地点向上的一条直线。

9.应用于权利要求1~8中任一项所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法的试验装置，其特征在于，

包括试验系统和轮毂轴承试样（5），所述试验系统包括试验机、制动盘（3）、L形加载臂；所述试验系统还包括加载装置，用于加载轴向力或径向力；所述L形加载臂包括水平段（10）和垂直段（8），所述水平段（10）与所述试验机连接，所述垂直段（8）与所述轮毂轴承试样（5）的一端连接，所述轮毂轴承试样（5）的另一端与制动盘（3）的一端连接，所述制动盘（3）的另一端与所述试验机连接；所述加载装置的加载方向垂直于所述轮毂轴承试样（5）轴线。

10.根据权利要求9所述的一种轮毂轴承轴向刚性试验方法的试验装置，其特征在于，

所述加载装置上安装有位移传感器（12），用于检测轮毂轴承试样（5）的轴向位移。