CN217424753U - 一种轮毂轴承试验装置 - Google Patents

Abstract

一种轮毂轴承试验装置，包括水平设置在试验机上的轮毂轴承、对轮毂轴承施加轴向力的轴向加载装置、对轮毂轴承施加径向力的径向加载装置、对轮毂轴承施加总弯矩的弯矩加载装置；所述轮毂轴承的右端连接加载装置，加载装置的右端连接轴向加载装置，加载装置的前端连接径向加载装置；加载装置的底面设有肋板，肋板插设在转矩加载装置顶面的卡槽内，转矩加载装置底面连接弯矩加载装置。本实用新型不仅可以准确模拟轴承实际受载情况，还解决了传统设备中加载臂高强度、刚度与轻量化之间的矛盾。

Description

一种轮毂轴承试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种轮毂轴承试验装置。

背景技术

在轮毂轴承试验机上，对轮毂轴承施加加载力是为了模拟汽车在实际行驶过程中的实际工况。如图1所示，汽车行驶过程，地面作用到车轮上的力可以分解为与车轮轴线方向平行的轴向力1-1和从地面指向车轮轴线的径向力1-2，力的作用点均为车轮与地面的接触点。轮毂轴承试验中加载要模拟的就是这个地面作用到车轮上轴向力和径向力。

对安装在车轮中部轮轴上的“轮毂轴承”1-3而言，车轮上轴向力和径向力这两个力，不仅会对“轮毂轴承”产生大小和方向相同的轴向力和径向力，而且还会对“轮毂轴承”产生相应的两个弯矩作用。轴向力对“轮毂轴承”产生的弯矩为：轴向力与轴向加载半径的乘积。径向力对“轮毂轴承”产生的弯矩为：径向力与径向加载偏距的乘积。轴向加载半径为接触点到轮胎轴心的径向距离，即轮胎半径，径向加载偏距为接触点到轮毂轴承两列滚子中间的轴向距离。

在轮毂轴承试验过程中，为了反映轮毂轴承的实际工作状态的受载情况，往往是给轮毂轴承安装一个加载臂，试验机的轴向、径向加载装置产生的轴向、径向力可以通过这个加载臂作用到“轮毂轴承”上。不仅如此，还通过这个加载臂，在对“轮毂轴承”施加轴向力和径向力的同时，还对“轮毂轴承”施加了两个弯矩，这两个弯矩分别为：轴向加载弯矩和径向加载弯矩。

对于不同车型和规格的轮毂轴承，除了轴向力和径向力的大小不同以外，由于轮胎尺寸不同，轴向载荷加载半径和径向载荷加载偏距各有不同，施加到轮毂轴承上的轴向加载弯矩与径向加载弯矩也会不同。

轴向力和径向力的大小可以通过试验机分别对轴向加载装置和径向加载装置进行控制和调整。由轴向加载半径和径向加载偏距产生的两个弯矩的调整，可以通过调整轴向力和径向力在加载臂上的作用点的位置来实现，即调整轴向载荷加载半径和径向载荷加载偏距，实现对轴向和径向加载弯矩两个弯矩的大小的调整。

加载臂不仅仅是为了将轴向力和径向力传递到轮毂轴承上，而且通过加载臂获得了轴向载荷加载半径和径向载荷加载偏距，实现对轮毂轴承试验过程中对其实际工况所受载荷的准确模拟。

以往的试验装置，其加载主要原理都是通过加载臂来对轴承直接施加载荷的，例如“CN 106017934 A”“CN 205898456 U”“CN 104142245 B”“CN 100593703C”中都提到了加载臂或是负荷体的概念。具体的实现装置虽有不同，但都是通过加载一个径向力与一个轴向力，来实现对轴承实际受载的模拟的。

如图2所示，将轮毂轴承的一端与主轴相连，另一端与加载臂联结，通过将径向载荷与轴向载荷施加到加载臂上从而传递给轴承。其轴向加载装置中心线与轮毂轴承中心线有一段距离，即加载半径r，径向加载装置中心线与轮毂轴承两列滚子中心线之间也有一段距离为偏距e。

在轮毂轴承试验机上，为了模拟轴承实际受载，大多使用了加载臂或功能与其类似的机构与轴承相连来给轴承施加载荷，轴承的实际受载情况虽然能够被模拟，但是其加载臂为了满足试验所需的强度与刚度，往往被设计得比较笨重。其重力对轮毂轴承的附加受载虽然可以在试验中核减，或通过重力消除装置消除，但是它较大的质量所产生的惯性力和惯性力矩对轮毂轴承试验过程的影响很大，将直接影响试验结果的有效性。要减小这种影响，按目前的技术，只能是设法减小加载臂的质量，但由于加载臂有较高强度与高刚度。减小加载臂质量的设计与加载臂高强度与高刚度是一对矛盾，相互制约。

发明内容

为克服上述问题，本实用新型提供一种轮毂轴承试验装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种轮毂轴承试验装置，包括水平设置在试验机上的轮毂轴承、对轮毂轴承施加轴向力的轴向加载装置、对轮毂轴承施加径向力的径向加载装置、对轮毂轴承施加总弯矩的弯矩加载装置；

所述轮毂轴承的右端连接加载装置，加载装置的右端连接轴向加载装置，加载装置的前端连接径向加载装置；加载装置的底面设有肋板，肋板插设在转矩加载装置顶面的卡槽内，转矩加载装置底面连接弯矩加载装置。

进一步，所述轴向加载装置包括轴向气缸，轴向气缸的轴心线与轮毂轴承的轴心线共线，轴向气缸的输出端通过第一关节轴承与加载装置的右端连接；

所述径向加载装置包括径向气缸，径向气缸的轴心线平行于轮毂轴承的径向，径向气缸的输出轴通过第二关节轴承与加载装置的前端连接；

所述弯矩加载装置包括回转油缸，回转油缸的轴心线垂直于轴向气缸和径向气缸所在平面，回转油缸的输出轴与转矩加载装置的底面连接。

进一步，所述肋板的两侧与卡槽之间的间隙设有橡胶垫。

本实用新型的原理是：取消了现有轮毂轴承试验机的加载臂这一构件，直接将各自分别由试验机的轴向加载装置和径向加载装置控制和产生的轴向力和径向力直接施加到轮毂轴承上。而轮毂轴承试验过程需要施加的两个弯矩，由于这两个弯矩是在同一个作用平面内的，可以将这两个弯矩进行合成(直接代数和即可)，得到一个总弯矩。这样，这个总弯矩可以通过一个由试验机的弯矩加载装置控制和产生并直接施加到轮毂轴承上。同样可以达到对轮毂轴承试验过程对实际工况所受载荷的准确模拟。

本实用新型的有益效果是：相对于以往试验设备笨重的加载臂，这种加载方式的加载装置重量大大减小，轮毂轴承与加载装置作为连接在一起的整体，质心也更靠近轴心，转动惯量改变的量很小。由它所得到试验结果更可靠。

其次，加载装置与轴向、径向和扭矩加载装置之间没有使用刚性的连接，轮毂轴承仍有一定的自由度，其振动特性试验结果可以直观的反映轴承的特性。

再者，相对于以往试验设备笨重的加载臂，小质量的加载装置可以大大减小它所带来的微动磨损，所以轮毂轴承的耐久性试验结果也更加可靠。

最后，其中加载力的装置根据实际需求，也可以将气缸换为油缸或是电动推杆，连接件也只需做适当的改动即可，本加载方案十分灵活。

附图说明

图1是轮毂轴承工作受载示意图。

图2是轮毂轴承载荷模拟示意图。

图3是轮毂轴承等效受载示意图。

图4是轮毂轴承受载扭矩相加示意图。

图5是本实用新型装置的结构示意图。

附图标记说明：1轮毂轴承、2加载装置、4转矩加载装置、5回转油缸、6a轴向气缸、6b径向气缸、8a第一关节轴承、8b第二关节轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照附图，本实用新型的第一个实施例提供一种轮毂轴承试验装置的加载力施加方法，取消现有轮毂轴承试验机的加载臂，包括以下步骤：

(1)在试验机上分别设置轴向加载装置和径向加载装置，轴向加载装置和径向加载装置产生的轴向力F_d和径向力F_r直接施加到轮毂轴承上；

(2)将轮毂轴承试验过程需要施加的轴向加载弯矩M_d和径向加载弯矩M_r进行合成，得到一个总弯矩M，如图4所示，径向的偏距e带来的扭矩

M_r＝F_r×e

轴向的加载半径带来的扭矩

M_d＝F_d×r

这两个扭矩在同一平面内，所以可以求得总扭矩为

M＝M_d+M_r＝F_d×r+F_r×e

其中，F_d为轴向力，r为加载半径，所述加载半径为轴向加载装置中心线与轮毂轴承中心线之间的距离；F_r为径向力，e为偏距，所述偏距为径向加载装置中心线与轮毂轴承两列滚子中心线之间的距离。即，加载的轴向力与径向力的大小与之前相同，并且直接作用在轴承上，在此基础上再加载一个扭矩，轴承的受载情况没有变化。

(3)在试验机上设置弯矩加载装置，弯矩加载装置产生的总弯矩直接施加到轮毂轴承上。

本实用新型的第二个实施例提供一种轮毂轴承试验装置，包括水平设置在试验机上的轮毂轴承1、对轮毂轴承1施加轴向力的轴向加载装置、对轮毂轴承1施加径向力的径向加载装置、对轮毂轴承1施加总弯矩的弯矩加载装置；

所述轮毂轴承1的右端连接加载装置2，加载装置2的左端与轮毂轴承1使用螺栓相连，加载装置2的右端连接轴向加载装置，所述轴向加载装置包括轴向气缸6a，轴向气缸6a的轴心线与轮毂轴承1的轴心线共线，轴向气缸6a的输出端通过第一关节轴承8a与加载装置2的右端连接；

所述加载装置2的前端连接径向加载装置；径向加载装置包括径向气缸6b，径向气缸6b的轴心线平行于轮毂轴承1的径向，径向气缸6b的输出轴通过第二关节轴承8b与加载装置2的前端连接；

所述加载装置2的底面设有竖直向下的肋板，肋板插设在转矩加载装置4顶面的卡槽内，肋板的两侧与卡槽之间的间隙设有橡胶垫，转矩加载装置4底面连接弯矩加载装置。所述弯矩加载装置包括回转油缸5，回转油缸5的轴心线垂直于轴向气缸6a和径向气缸6b所在平面，回转油缸5的输出轴与转矩加载装置4的底面连接。

本实用新型由轴向气缸和径向气缸分别提供轴向力和径向力，由回转油缸5提供转矩，再由第一、第二关节轴承和转矩加载装置将力和转矩传递到加载装置上，加载装置直接作用于轮毂轴承。

本实用新型的另一些实施例中，轴向加载装置、径向加载装置根据实际需求，也可以将气缸换为油缸或是电动推杆，连接件(加载装置2、转矩加载装置4)也只需做适当的改动即可。

本实用新型不仅可以实现轮毂轴承试验过程的加载力模拟，而且可以简化加载机构的设计，简化后的加载机构是没有加载臂这一构件的。从而消除了加载臂的质量对轮毂轴承试验过程的影响，可以有效地确保轮毂轴承试验结果的有效性。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种轮毂轴承试验装置，其特征在于：包括水平设置在试验机上的轮毂轴承(1)、对轮毂轴承(1)施加轴向力的轴向加载装置、对轮毂轴承(1)施加径向力的径向加载装置、对轮毂轴承(1)施加总弯矩的弯矩加载装置；

所述轮毂轴承(1)的右端连接加载装置(2)，加载装置(2)的右端连接轴向加载装置，加载装置(2)的前端连接径向加载装置；加载装置(2)的底面设有肋板，肋板插设在转矩加载装置(4)顶面的卡槽内，转矩加载装置(4)底面连接弯矩加载装置。

2.如权利要求1所述的一种轮毂轴承试验装置，其特征在于：所述轴向加载装置包括轴向气缸(6a)，轴向气缸(6a)的轴心线与轮毂轴承(1)的轴心线共线，轴向气缸(6a)的输出端通过第一关节轴承(8a)与加载装置(2)的右端连接；

所述径向加载装置包括径向气缸(6b)，径向气缸(6b)的轴心线平行于轮毂轴承(1)的径向，径向气缸(6b)的输出轴通过第二关节轴承(8b)与加载装置(2)的前端连接；

所述弯矩加载装置包括回转油缸(5)，回转油缸(5)的轴心线垂直于轴向气缸(6a)和径向气缸(6b)所在平面，回转油缸(5)的输出轴与转矩加载装置(4)的底面连接。

3.如权利要求1所述一种轮毂轴承试验装置，其特征在于：所述肋板的两侧与卡槽之间的间隙设有橡胶垫。

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