本發(fā)明屬于汽車(chē)輪轂軸承單元生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前旋鉚結(jié)構(gòu)輪轂軸承單元對(duì)旋鉚工藝導(dǎo)致的軸向壓力無(wú)監(jiān)測(cè)手段，僅在旋鉚前、后進(jìn)行滾道軸向預(yù)載荷的檢測(cè)，該檢測(cè)僅反映滾道預(yù)載荷，而無(wú)法獲得輪轂軸承單元旋鉚工藝完成后殘留于輪轂軸承單元上的軸向壓力值，使得軸承裝車(chē)狀態(tài)下軸向預(yù)緊效果不確定。由于監(jiān)控手段的缺乏，容易導(dǎo)致內(nèi)圈在實(shí)際使用中因預(yù)緊不足而發(fā)生松脫打滑問(wèn)題，并最終導(dǎo)致法蘭軸的斷裂，影響行車(chē)安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、既能測(cè)定軸向旋鉚壓力又能驗(yàn)證旋鉚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與旋鉚工藝合理性的輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量系統(tǒng)，包括外圈、外列鋼球、內(nèi)列鋼球、外側(cè)內(nèi)圈、法蘭盤(pán)、外保持架、內(nèi)保持架、擋環(huán)和應(yīng)變片，輪轂軸承單元內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)側(cè)內(nèi)圈；所述的內(nèi)側(cè)內(nèi)圈的部分結(jié)構(gòu)經(jīng)切割打磨形成應(yīng)變環(huán)和旋鉚環(huán)；所述的應(yīng)變環(huán)與法蘭盤(pán)軸頸間隙配合；所述的旋鉚環(huán)與法蘭盤(pán)過(guò)盈配合；應(yīng)變環(huán)小端面與旋鉚環(huán)小端面相互貼合；所述的應(yīng)變片粘貼在應(yīng)變環(huán)的外徑上。

進(jìn)一步的，所述的應(yīng)變片數(shù)量為1-4個(gè)，間隔分布。用于反映軸向均勻的應(yīng)變效果。

進(jìn)一步的，所述的應(yīng)變環(huán)與法蘭盤(pán)軸頸配合間隙為0.03-0.05mm。間隙的存在可以防止應(yīng)變環(huán)與法蘭盤(pán)軸頸因過(guò)盈配合而帶來(lái)周向應(yīng)變效果，且避免因間隙過(guò)大而降低軸向的導(dǎo)向效果。

一種輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量方法，包括以下步驟：

a、零件準(zhǔn)備，輪轂軸承單元的內(nèi)側(cè)內(nèi)圈的部分結(jié)構(gòu)經(jīng)切割打磨形成應(yīng)變環(huán)和旋鉚環(huán)，應(yīng)變環(huán)外徑上粘貼有應(yīng)變片；

b、零件配合，將外圈、外列鋼球、內(nèi)列鋼球、外側(cè)內(nèi)圈、法蘭盤(pán)、外保持架、內(nèi)保持架和擋環(huán)按照正常工藝流程完成組裝后，安裝應(yīng)變環(huán)，再通過(guò)壓力設(shè)備安裝旋鉚環(huán)；

c、應(yīng)變橋路搭建，應(yīng)變片與外界自由狀態(tài)的外應(yīng)變片構(gòu)建出相互獨(dú)立的半橋電路；

d、應(yīng)變片的標(biāo)定，把旋鉚底座置于拉壓力試驗(yàn)機(jī)的平臺(tái)上，把b步驟中得到的總成置于旋鉚底座上，壓套內(nèi)徑與法蘭盤(pán)軸頸間隙配合，壓套的上端面凹槽中放置加載鋼球，通過(guò)拉壓力試驗(yàn)機(jī)的加載機(jī)構(gòu)對(duì)加載鋼球進(jìn)行加載，應(yīng)變環(huán)感應(yīng)軸向應(yīng)變，所述的應(yīng)變通過(guò)應(yīng)變片傳遞至半橋電路，并傳輸至數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)；

e、旋鉚過(guò)程中檢測(cè)，把外圈、外列鋼球、內(nèi)列鋼球、應(yīng)變環(huán)、旋鉚環(huán)、外側(cè)內(nèi)圈、法蘭盤(pán)、外保持架、內(nèi)保持架、擋環(huán)、旋鉚底座整體總成移至旋鉚設(shè)備工位處，完成旋鉚工藝過(guò)程，法蘭盤(pán)永久貼合于旋鉚環(huán)上端面，旋鉚環(huán)上端面的軸向壓力fv傳遞至應(yīng)變環(huán)，由半橋電路測(cè)量出軸向壓力值f9，完成輪轂軸承單元旋鉚壓力的測(cè)量。

進(jìn)一步的，所述的壓套與法蘭盤(pán)軸頸間隙為0.03-0.05mm。間隙的設(shè)計(jì)避免了因壓套與法蘭盤(pán)軸頸過(guò)盈配合而導(dǎo)致的壓套軸向位移，也避免因間隙過(guò)大而降低軸向的導(dǎo)向效果。

進(jìn)一步的，所述的應(yīng)變片為1-4個(gè)，用于測(cè)量旋鉚工藝過(guò)程中的應(yīng)變；對(duì)應(yīng)1-4個(gè)外應(yīng)變片。

進(jìn)一步的，所述的數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)能夠獲取拉壓力試驗(yàn)機(jī)的軸向壓力f9與應(yīng)變片的電壓信號(hào)u關(guān)系函數(shù)：u＝a*f9+b。

進(jìn)一步的，所述的旋鉚壓力的計(jì)算方法為：f＝f9/n，n為1、2、3、4中的任意數(shù)。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，測(cè)定方法簡(jiǎn)便，并精準(zhǔn)地測(cè)定輪轂軸承單元旋鉚工藝完成后殘留于輪轂軸承單元上的軸向壓力值，確定軸承裝車(chē)狀態(tài)下軸向預(yù)緊效果，避免產(chǎn)生內(nèi)圈松脫打滑而導(dǎo)致法蘭軸斷裂的問(wèn)題，保證行車(chē)的安全性。并且本發(fā)明的測(cè)量方法可以對(duì)旋鉚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行論證，選擇合理的工藝參數(shù)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為輪轂軸承單元成品結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的內(nèi)圈改制與配合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的內(nèi)圈外徑上的應(yīng)變片布置示意圖。

圖4為本發(fā)明應(yīng)變半橋搭建示意圖。

圖5為本發(fā)明應(yīng)變片標(biāo)定示意圖。

圖6為本發(fā)明旋鉚過(guò)程示意圖。

圖7為本發(fā)明旋鉚工藝完成后示意圖。

圖8為4個(gè)應(yīng)變片時(shí)，拉壓力試驗(yàn)機(jī)的軸向壓力與電壓信號(hào)的線性關(guān)系圖。

圖9為1個(gè)應(yīng)變片時(shí)，拉壓力試驗(yàn)機(jī)的軸向壓力與電壓信號(hào)的線性關(guān)系圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1、外圈；2、外列鋼球；3、內(nèi)列鋼球；4、內(nèi)側(cè)內(nèi)圈；5、外側(cè)內(nèi)圈；6、法蘭盤(pán)；7、外保持架；8、內(nèi)保持架；9、應(yīng)變片；10、外密封；11、擋環(huán)；12、旋鉚底座；13、壓套；14、加載鋼球；15、旋鉚模具；16、外應(yīng)變片；17、內(nèi)密封；4a、應(yīng)變環(huán)；4b、旋鉚環(huán)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

如圖1所示，2.1代輪轂軸承單元，包括外圈1、外列鋼球2、內(nèi)列鋼球3、內(nèi)側(cè)內(nèi)圈4、外側(cè)內(nèi)圈5、法蘭盤(pán)6、外保持架7、內(nèi)保持架8、內(nèi)密封17、外密封10和擋環(huán)11。

實(shí)施例1：

如圖2至圖3所示，一種輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量系統(tǒng)，包括外圈1、外列鋼球2、內(nèi)列鋼球3、外側(cè)內(nèi)圈5、法蘭盤(pán)6、外保持架7、內(nèi)保持架8、擋環(huán)11和應(yīng)變片9，輪轂軸承單元內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)側(cè)內(nèi)圈4；內(nèi)側(cè)內(nèi)圈4的部分結(jié)構(gòu)經(jīng)切割打磨形成應(yīng)變環(huán)4a和旋鉚環(huán)4b，應(yīng)變環(huán)4a與法蘭盤(pán)6軸頸間隙配合，配合間隙為0.04mm，采用此配合間隙能防止應(yīng)變環(huán)4a與法蘭盤(pán)6軸頸因過(guò)盈配合而產(chǎn)生的周向應(yīng)變效果，也避免了因?yàn)殚g隙過(guò)大而降低軸向的導(dǎo)向效果；旋鉚環(huán)4b與法蘭盤(pán)6過(guò)盈配合；應(yīng)變環(huán)4a小端面與旋鉚環(huán)4b小端面相互貼合；應(yīng)變片9數(shù)量為4個(gè)，應(yīng)變片9粘貼在應(yīng)變環(huán)4a的外徑上，且呈90度間隔分布。4個(gè)應(yīng)變片9能準(zhǔn)確地反映輪轂軸承單元軸向的均勻應(yīng)變效果，使測(cè)量值更接近真實(shí)值。

如圖2至圖7所示，一種輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量方法，包括以下步驟：

a、零件準(zhǔn)備，輪轂軸承單元的內(nèi)側(cè)內(nèi)圈4的部分結(jié)構(gòu)經(jīng)切割打磨形成應(yīng)變環(huán)4a和旋鉚環(huán)4b；應(yīng)變環(huán)4a與法蘭盤(pán)6軸頸為間隙配合，配合間隙為0.039mm；旋鉚環(huán)4b與法蘭盤(pán)6之間保持0.018mm過(guò)盈量的配合；應(yīng)變環(huán)4a外徑上呈90度間隔的粘貼有4個(gè)應(yīng)變片9；

b、零件配合，將外圈1、外列鋼球2、內(nèi)列鋼球3、外側(cè)內(nèi)圈5、法蘭盤(pán)6、外保持架7、內(nèi)保持架8和擋環(huán)11按照正常工藝流程完成組裝后，安裝應(yīng)變環(huán)4a，再通過(guò)壓力設(shè)備安裝旋鉚環(huán)4b；

c、應(yīng)變橋路搭建，應(yīng)變片9和外應(yīng)變片16是8個(gè)相同的電阻式應(yīng)變片，每個(gè)電阻式應(yīng)變片兩頭引線；外應(yīng)變片16粘貼于方形鋼塊上，不受任何外力；應(yīng)變片9與外界自由狀態(tài)的外應(yīng)變片16構(gòu)建出相互獨(dú)立的半橋電路；應(yīng)變片9用于測(cè)量旋鉚工藝過(guò)程中的應(yīng)變，外應(yīng)變片16用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；應(yīng)變橋路與數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)輸入端口連接，保持信號(hào)暢通；

d、應(yīng)變片9的標(biāo)定，把旋鉚底座12置于拉壓力試驗(yàn)機(jī)的平臺(tái)上，旋鉚底座12能夠同時(shí)滿足與拉壓力試驗(yàn)機(jī)、旋鉚設(shè)備的匹配連接。把b步驟中得到的總成置于旋鉚底座12上，壓套13的內(nèi)徑與法蘭盤(pán)6軸頸進(jìn)行間隙配合，配合間隙為0.036mm，壓套13下端面與旋鉚環(huán)4b上端面貼合，壓套13的上端面凹槽中放置加載鋼球14，通過(guò)拉壓力試驗(yàn)機(jī)的加載機(jī)構(gòu)對(duì)加載鋼球14進(jìn)行加載，應(yīng)變環(huán)4a感應(yīng)軸向應(yīng)變，應(yīng)變通過(guò)應(yīng)變片9傳遞至半橋電路，并傳輸至數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)；該數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)能夠獲取得到(9a、16a)、(9b、16b)、(9c、16c)、(9d、16d)四組相互獨(dú)立的半橋電路的電壓信號(hào)，從而獲得拉壓力試驗(yàn)機(jī)的軸向壓力與電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。如圖8，標(biāo)定函數(shù)關(guān)系式如下：

(9a、16a)組標(biāo)定函數(shù)式：u9a＝2.45f9-22.5

(9b、16b)組標(biāo)定函數(shù)式：u9b＝2.4433f9-22.389

(9c、16c)組標(biāo)定函數(shù)式：u9c＝2.3183f9-20.917

(9d、16d)組標(biāo)定函數(shù)式：u9d＝2.3933f9-21.444

e、旋鉚過(guò)程中檢測(cè)，把外圈1、外列鋼球2、內(nèi)列鋼球3、應(yīng)變環(huán)4a、旋鉚環(huán)4b、外側(cè)內(nèi)圈5、法蘭盤(pán)6、外保持架7、內(nèi)保持架8、擋環(huán)11、旋鉚底座12整體總成移至旋鉚設(shè)備工位處，將標(biāo)定用的檢測(cè)系統(tǒng)移至旋鉚設(shè)備旁；設(shè)定旋鉚設(shè)備的旋鉚工藝參數(shù)：轉(zhuǎn)速190rpm、進(jìn)給速度0.26mm/s、旋鉚壓力85kn、保壓時(shí)間2s；完成設(shè)定后，啟動(dòng)旋鉚設(shè)備實(shí)施旋鉚工藝，旋鉚模具15作用于法蘭盤(pán)6的伸長(zhǎng)端，法蘭盤(pán)6伸長(zhǎng)端在旋鉚模具15碾擴(kuò)作用下發(fā)生塑性變形并貼合于旋鉚環(huán)4b上端面上。最后旋鉚模具15回退，完成旋鉚工藝過(guò)程；旋鉚環(huán)4b上端面的軸向壓力fv傳遞至應(yīng)變環(huán)4a，被標(biāo)定過(guò)的應(yīng)變環(huán)4a上9a、9b、9c、9d應(yīng)變片所搭建出的4個(gè)半橋電路測(cè)量出四組軸向壓力值f9a＝72kn、f9b＝80kn、f9c＝79kn、f9d＝83kn。為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)所測(cè)軸向壓力f9a、f9b、f9c、f9d取平均值，所測(cè)旋鉚壓力結(jié)果為：f＝(f9a+f9b+f9c+f9d)/4＝78.5kn。

實(shí)施例2：

如實(shí)施例1，其區(qū)別僅在于應(yīng)變片9為1個(gè)，黏貼在應(yīng)變環(huán)4a的外徑上，軸向定位與實(shí)施例1一致，周向定位在360度圓周方向上隨機(jī)布置。

一種輪轂軸承單元旋鉚壓力測(cè)量方法，包括以下步驟：

a、零件準(zhǔn)備，輪轂軸承單元的內(nèi)側(cè)內(nèi)圈4的部分結(jié)構(gòu)經(jīng)切割打磨形成應(yīng)變環(huán)4a和旋鉚環(huán)4b；應(yīng)變環(huán)4a與法蘭盤(pán)6軸頸為間隙配合，配合間隙為0.042mm；旋鉚環(huán)4b與法蘭盤(pán)6之間保持0.018mm過(guò)盈量的配合；應(yīng)變環(huán)4a外徑上粘貼有1個(gè)應(yīng)變片9；

b、零件配合，將外圈1、外列鋼球2、內(nèi)列鋼球3、外側(cè)內(nèi)圈5、法蘭盤(pán)6、外保持架7、內(nèi)保持架8和擋環(huán)11按照正常工藝流程完成組裝后，安裝應(yīng)變環(huán)4a，再通過(guò)壓力設(shè)備安裝旋鉚環(huán)4b；

c、應(yīng)變橋路搭建，應(yīng)變片9和外應(yīng)變片16是2個(gè)相同的電阻式應(yīng)變片，每個(gè)電阻式應(yīng)變片兩頭引線；外應(yīng)變片16粘貼于方形鋼塊上，不受任何外力；應(yīng)變片9與外界自由狀態(tài)的外應(yīng)變片16構(gòu)建出相互獨(dú)立的半橋電路；應(yīng)變片9用于測(cè)量旋鉚工藝過(guò)程中的應(yīng)變，外應(yīng)變片16用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；應(yīng)變橋路與數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)輸入端口連接，保持信號(hào)暢通；

d、應(yīng)變片9的標(biāo)定，把旋鉚底座12置于拉壓力試驗(yàn)機(jī)的平臺(tái)上，旋鉚底座12能夠同時(shí)滿足與拉壓力試驗(yàn)機(jī)、旋鉚設(shè)備的匹配連接。把b步驟中得到的總成置于旋鉚底座12上，壓套13的內(nèi)徑與法蘭盤(pán)6軸頸進(jìn)行間隙配合，配合間隙為0.033mm，壓套13下端面與旋鉚環(huán)4b上端面貼合，壓套13的上端面凹槽中放置加載鋼球14，通過(guò)拉壓力試驗(yàn)機(jī)的加載機(jī)構(gòu)對(duì)加載鋼球14進(jìn)行加載，應(yīng)變環(huán)4a感應(yīng)軸向應(yīng)變，應(yīng)變通過(guò)應(yīng)變片傳遞至半橋電路，并傳輸至數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)；該數(shù)采測(cè)控系統(tǒng)能夠獲取得到(9a、16a)一組半橋電路的電壓信號(hào)，從而獲得拉壓力試驗(yàn)機(jī)的軸向壓力與電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。如圖9，標(biāo)定函數(shù)關(guān)系式如下：

(9a、16a)組標(biāo)定函數(shù)式：u9a＝2.4683f9-22.306

e、旋鉚過(guò)程中檢測(cè)，把外圈1、外列鋼球2、內(nèi)列鋼球3、應(yīng)變環(huán)4a、旋鉚環(huán)4b、外側(cè)內(nèi)圈5、法蘭盤(pán)6、外保持架7、內(nèi)保持架8、擋環(huán)11、旋鉚底座12整體總成移至旋鉚設(shè)備工位處，將標(biāo)定用的檢測(cè)系統(tǒng)移至旋鉚設(shè)備旁；設(shè)定旋鉚設(shè)備的旋鉚工藝參數(shù)：轉(zhuǎn)速190rpm、進(jìn)給速度0.22mm/s、旋鉚壓力85kn、保壓時(shí)間2.5s；完成設(shè)定后，啟動(dòng)旋鉚設(shè)備實(shí)施旋鉚工藝，旋鉚模具15作用于法蘭盤(pán)6的伸長(zhǎng)端，法蘭盤(pán)6伸長(zhǎng)端在旋鉚模具15碾擴(kuò)作用下發(fā)生塑性變形并貼合于旋鉚環(huán)4b上端面上。最后旋鉚模具15回退，完成旋鉚工藝過(guò)程；旋鉚環(huán)4b上端面的軸向壓力fv傳遞至應(yīng)變環(huán)4a，被標(biāo)定過(guò)的應(yīng)變環(huán)4a上9a應(yīng)變片所搭建出的半橋電路測(cè)量出軸向壓力值f9a＝77.3kn，即為所需要測(cè)量的旋鉚壓力。

此外，本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)中還可以包括內(nèi)密封和外密封；對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法中零件配合階段，內(nèi)密封和外密封參與完成組裝；旋鉚過(guò)程中檢測(cè)階段，內(nèi)密封和外密封參與形成整體總成。需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱(chēng)等可以不同。凡依本發(fā)明專(zhuān)利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。