双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机

摘要

本发明涉及一种双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机，包括主轴传动单元，轮毂轴承试验单元和加载单元，主轴的左、右两侧分别固定连接两个轮毂轴承试验单元，轴向液压加载机构的一端纵向可调地安装于加载座的侧板，轴向液压加载机构的另一端纵向可调地安装于加载臂的立板，径向液压加载机构的一端固定于加载座上，径向液压加载机构的另一端固定于加载臂的垫板，加载臂的背板上设置轴孔，试验轴的一端固定于轴孔，试验轴的另一端外周装配轮毂轴承，轮毂轴承的外圈设置由主轴驱动的轮毂。本发明采用双头悬臂，主轴轴承轴向受力小，可供两套轮毂轴承同时进行测试，轮毂轴承载荷较为真实地模拟车辆在运行过程中的受力情况。

说明书

技术领域

本发明涉及一种双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机。

背景技术

在实际运行过程中，重卡轮毂轴承单元不仅要承受重卡汽车自重产生的径向载荷，同时还要承受重卡汽车转弯时由地面对轮毂作用的正反交变的轴向偏载，且存在侧向风吹。另外，考虑到实际的具体行驶路况和运行环境，重卡轮毂轴承单元的转速、载荷和风吹环境也不会一成不变，为了有效评估重卡轮毂轴承单元的使用寿命，需开发一种重卡轮毂轴承单元工况模拟试验机，通过重卡轮毂轴承单元在转速谱、载荷谱和风速谱等工况条件下模拟运转，实现其寿命及可靠性的综合考核与评估。目前对重卡轮毂轴承单元测试的模拟试验设备结构不尽合理，设备结构过于复杂或过于简陋，尚不能对其真实的行驶工况进行充分模拟。

专利申请号为201910625505.X的重卡轮毂轴承测试装置里，通过结构设置，使轮毂轴承试验在竖立状态下，较为真实地模拟车辆在运行过程中的受力情况，大大地提高了轴承性能测试的可靠性。但，由于其对轮毂轴承施加载荷的轴向加载机构和径向加载机构分别布置于轮毂轴承的上方和下方，这与轮毂轴承实际工作状态不相一致，在实际使用时，轮毂轴承单元承受的轴向和径向载荷均来自于地面对轮胎底部同一点的轴向和径向作用力。另外，由于该设备为单头悬臂结构，主轴轴承要跟随轮毂轴承试验单元一起承受较大的交变轴向载荷，其寿命可靠性也大大降低。因此，需要对此作进一步改进，以尽可能地模拟出实际工况，同时提高主轴轴承使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双头悬臂结构，试验时能尽可能地模拟出实际工况，也能减少主轴轴承的轴向载荷，延长主轴轴承的使用寿命的双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机。

为了实现以上目的，本发明采用这样一种双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机，包括

主轴传动单元，包括具有传动连接关系的电机、传动带和带轮，所述的带轮用于带动主轴旋转，传动带的传送方向与主轴的轴线呈正交设置，所述的带轮固定套置于主轴的中心位置；

轮毂轴承试验单元，包括试验轴、轮毂轴承以及轮毂，所述的主轴的左、右两侧分别固定连接两个轮毂轴承试验单元；

加载单元，包括加载臂，轴向液压加载机构和径向液压加载机构，所述的加载臂呈座椅状，包括依次连续连接的背板、座板、立板和垫板，所述的轴向液压加载机构的一端纵向可调地安装于加载座的侧板，所述的轴向液压加载机构的另一端纵向可调地安装于所述的加载臂的立板，所述的径向液压加载机构的一端固定于加载座上，所述的径向液压加载机构的另一端固定于所述的加载臂的垫板；

所述的加载臂的背板上设置轴孔，试验轴的一端固定于所述的轴孔，所述的试验轴的另一端外周装配轮毂轴承，所述的轮毂轴承的外圈设置由主轴驱动的轮毂。

与现有技术相比，本发明创造的有益技术效果在于：

1、通过在主轴的左、右两侧分别固定连接两个轮毂轴承试验单元，实现了双头悬臂，两端轮毂轴承试验单元向主轴施加的轴向压力可相互抵消，主轴轴承所受的轴向力变得很小，极大程度地保护主轴轴承，延长了主轴轴承的使用寿命；

2、主轴的两端各有一个测试工位，主轴传动单元输出可供两套轮毂轴承进行测试，还可大大地提高测试效率，两套轮毂轴承具有独立的模拟测试机构，两工位的测试过程独立，

互不干涉；

3、轴向液压加载机构和径向液压加载机构均经加载臂、试验轴向轮毂轴承载荷，较为真实地模拟车辆在运行过程中的受力情况，大大地提高了轴承性能测试的可靠性。

特别的，所述的加载座水平可调地安装于底板。加载座可水平调节位置，一方面便于轮毂轴承试验单元的装卸，另一方面便于轮毂轴承试验单元径向受力点的调整，从而准确模拟轮毂轴承的各种受力情况。

特别的，所述的径向液压加载机构包括顺次连接的径向液压缸、径向压力传感器、第二径向加载头和第一径向加载头，所述的第一径向加载头与所述的加载臂的垫板连接，所述的第一径向加载头和所述的第二径向加载头之间设置滚动摩擦组件，所述的滚动摩擦组件以及与所述的滚动摩擦组件接触的第一径向加载头、第二径向加载头的配合面呈微弧状。采用低摩擦的滚动摩擦组件，径向液压加载头可顺滑地调节径向受力点，避免径向载荷和轴向载荷相互干涉影响。

特别的，所述的轴向液压加载机构包括顺次连接的传感器座、轴向压力传感器和轴向液压缸，所述的传感器座与第一关节座铰接，所述的轴向液压缸的缸头与第二关节座铰接，所述的第一关节座与调节板分别设置于立板的两侧且由螺钉旋紧固定连接，所述的第二关节座与压板分别设置于加载座的侧板的两侧且由螺钉旋紧固定连接。

特别的，所述的立板和所述的加载座的侧板上设有可供螺钉滑行的避空孔，所述的加载座的侧板上设置螺母定位块，第一轴向加载调节螺杆与所述的螺母定位块保持位移不变，所述的第一轴向加载调节螺杆穿过第二关节座并竖直延伸，所述的垫板上固定调节螺母板，所述的第二轴向加载调节螺杆与所述的调节板保持位移不变，第二轴向加载调节螺杆依次穿过所述的调节板、所述的调节螺母板并竖直延伸。通过以上结构的设置，可通过第一轴向加载调节螺杆和第二轴向加载调节螺杆，调节轴向液压加载位置，即轴向力的力臂大小。第一关节座和第二关节座的设置，可保证轴向力水平地加载至试验轴。

特别的，两个避空孔的侧旁具有相应的度量一致的标尺。通过结合标尺的读取，可保证第一轴向加载调节螺杆和第二轴向加载调节螺杆向上或向下移动同样的距离，进而保证与试验轴的水平。

特别的，所述的轮毂轴承试验单元依次经过渡盘、固定盘与主轴固定连接。通过以上结构的设置，可方便地将轮毂轴承试验单元与主轴连接在一起。

特别的，所述的双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机具有风机，所述的风机经过风管口向各自对应的轮毂轴承试验单元吹风，邻近所述的风管口的位置具有风力传感器。通过以上结构的设置，可较为真实地模拟了轮毂轴承试验单元的风力环境，并通过对风机的控制，实现风力谱的模拟。

附图说明

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例的侧视图；

图3是本发明实施例的剖视图；

图4是本发明实施例中主轴与两端轮毂轴承试验单元的装配结构图；

图5是本发明实施例中的其中一侧轮毂轴承试验单元，及其对应的轴向液压加载单元、径向液压加载单元的结构图；

图6是本发明实施例中的其中一侧轴向、径向液压加载单元的立体图。

图中：1、底板；11、滑轨；12、铸件箱上盖；13、铸件箱下座；2、主轴；21、迷宫密封端盖；23、端盖；24、带轮；25、电机；26、主轴轴承座；27、主轴轴承；30、过渡盘；31、固定盘；32、轮毂；33、试验轴；34、轮毂轴承；35、锁紧螺母；41、第一关节座；42、传感器座；43、轴向压力传感器；44、轴向液压缸；45、第二关节座；46、第一轴向加载调节螺杆；461、螺杆定位块；47、加载臂；471、背板；4711、轴孔；472、座板；473、立板；474、垫板；48、加载座；481、避空孔；482、标尺；49、第一径向加载头；410、径向压力传感器；411、径向液压缸；412、径向加载调节螺杆；413、第二轴向加载调节螺杆；4131、调节板；4132、调节螺母板；414、滚动摩擦组件；415、第二径向加载头；51、风机；52、风力传感器；53、风管口。

具体实施方式

如图1～6所示，一种双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机，包括

主轴传动单元，包括具有传动连接关系的电机25、传动带和带轮24，带轮24用于带动主轴2旋转，传动带的传送方向与主轴2的轴线呈正交设置，带轮24固定套置于主轴2的中心位置；

轮毂轴承试验单元，包括试验轴33、轮毂轴承34以及轮毂32，主轴2的左、右两侧分别固定连接两个轮毂轴承试验单元；

加载单元，包括加载臂47，轴向液压加载机构和径向液压加载机构，加载臂47呈座椅状，包括依次连续连接的背板471、座板472、立板473和垫板474，轴向液压加载机构的一端纵向可调地安装于加载座48的侧板，轴向液压加载机构的另一端纵向可调地安装于加载臂47的立板473，径向液压加载机构的一端固定于加载座48上，径向液压加载机构的另一端固定于加载臂47的垫板474；

加载臂47的背板471上设置轴孔4711，试验轴33的一端固定于轴孔4711，试验轴33的另一端外周装配轮毂轴承34，轮毂轴承34的外圈设置由主轴2驱动的轮毂32。由此，轮毂轴承34的外圈随主轴2旋转，内圈与试验轴33保持静止。

这里，若将试验轴33的一端安装在主轴2上，将轮毂32与加载臂47的背板471固定连接，通过轮毂轴承试验单元的结构进行微调，实现轮毂轴承外圈静止内圈旋转，进而实现不同类型汽车轮毂轴承在行驶状态下的运转模拟。

带轮24的两侧分别设置主轴轴承27，主轴轴承27的外周套有主轴轴承座26，主轴轴承27与带轮24之间设置隔环，主轴轴承座26的一侧设置端盖23，主轴轴承座的另一侧设置迷宫密封端盖21。

加载座48水平可调地安装于底板1。

径向液压加载机构包括顺次连接的径向液压缸411、径向压力传感器410、第二径向加载头和第一径向加载头，第一径向加载头与加载臂的垫板连接，第一径向加载头49和第二径向加载头415之间设置滚动摩擦组件414，滚动摩擦组件414以及与滚动摩擦组件414接触的第一径向加载头49、第二径向加载头415的配合面呈微弧状。

轴向液压加载机构包括顺次连接的传感器座42、轴向压力传感器43和轴向液压缸44，传感器座42与第一关节座41铰接，轴向液压缸44的缸头与第二关节座45铰接，第一关节座41与调节板4131分别设置于立板473的两侧且由螺钉旋紧固定连接，第二关节座45与压板分别设置于加载座48的侧板的两侧且由螺钉旋紧固定连接。

立板473和加载座48的侧板上设有可供螺钉滑行的避空孔481，加载座48的侧板上设置螺母定位块461，第一轴向加载调节螺杆46与螺母定位块461保持位移不变，第一轴向加载调节螺杆46穿过第二关节座45并竖直延伸，垫板474上固定调节螺母板4132，第二轴向加载调节螺杆413与调节板4131保持位移不变，第二轴向加载调节螺杆413依次穿过调节板4131、调节螺母板4132并竖直延伸。

这里，第一关节座41和第二关节座45分别具有与对应的避空孔481适配的T形固定端，T形固定端可分别在立板473、加载座48的侧板上的避空孔481中滑行。

两个避空孔481的侧旁具有相应的度量一致的标尺482。

轮毂轴承试验单元依次经过渡盘30、固定盘31与主轴2固定连接。

双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机具有风机51，风机51经过风管口53向各自对应的轮毂轴承试验单元吹风，邻近风管口53的位置具有风力传感器52。

本试验机的组装说明如下：将试验轴33、轮毂32和轮毂轴承34装配一起，采用专用锁紧螺母35将试验轴33与轮毂轴承34的内圈锁紧，实现试验轴33、轮毂32和轮毂轴承34的固定安装，然后，将试验轮毂32与过渡盘30连接连成一体。

将加载座48向侧旁移动到合适位置，方便轴向液压加载的力臂调节。松弛用于紧固第一关节座41的T形固定端和调节板4731的螺钉，以及用于紧固第二关节座45的T形固定端和压板的螺钉，调节第一轴向加载调节螺杆46、第二轴向加载调节螺钉413，使得整个轴向液压加载机构向上或向下移动，直至调节至所需的刻度值，该读数为轴向液压加载力臂，最后锁紧用于紧固第一关节座41的T形固定端和调节板4731的螺钉，以及用于紧固第二关节座45的T形固定端和压板的螺钉，完成轴向液压加载力臂的调节。

通过液压车将轮毂轴承试验单元吊起，将过渡盘30与固定盘31采用螺钉连接固定，最后调节加载座48，完成径向受力点的调整。