CN111829477A - 轮毂轴承负游隙的计算方法、装置、存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮毂轴承负游隙的计算方法、装置、存储介质及设备，包括以下步骤：获取待测的所述轮毂轴承的内法兰在被施加外力F时、所述待测的轮毂轴承的内圈的位移参数；获取初始游隙为零的所述轮毂轴承的内法兰在被施加所述外力F时、所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈的位移参数；根据F、A_c1、以及A_c02，计算得出所述待测轮毂轴承的负游隙值δ。本发明根据施加的外力、待测的轮毂轴承的内圈的位移、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内圈位移之间的关系计算出负游隙值，可在待测的轮毂轴承出厂前进行负游隙值的检测，检测结果可再现、准确度高。

Description

轮毂轴承负游隙的计算方法、装置、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及轴承负游隙技术领域，特别涉及一种轮毂轴承负游隙的计算方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

负游隙参数是决定轮毂轴承单元性能的关键要素之一，其设计加工的合理性会直接影响轮毂轴承单元工作寿命以及整车的行驶安全，因此，有必要对轮毂轴承单元的成品进行负游隙检测，并以检测结果作为判断轮毂轴承合格与否的指标之一。现有对轮毂轴承单元成品进行负游隙检测不具备对同一产品的重复检测，不能实现检测的再现性，并且检测为铆前检测，不能反映轮毂轴承成品的负游隙实际情况。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种轮毂轴承负游隙的计算方法，旨在解决不能对轮毂轴承在进行实时在线且可重复的检测的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种轮毂轴承负游隙的计算方法，包括以下步骤：

获取待测的所述轮毂轴承的内法兰在被施加外力F时、所述待测的轮毂轴承的内圈的位移参数A_c1；

获取初始游隙为零的所述轮毂轴承的内法兰在被施加所述外力F时、所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈的位移参数A_c02；

根据F、A_c1、以及A_c02，计算得出所述待测轮毂轴承的负游隙值δ。

可选地，所述待测轮毂轴承的负游隙值δ为:

式中，∑ρ为钢球接触的曲率函数，E为轴承材料泊松比和弹性模量的综合参数，α为钢球接触角，δ^*为点接触椭圆积分参数，n为钢球数量。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种轮毂轴承负游隙的控制装置，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序，所述轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序配置为实现如权利要求1至2中任一项所述的轮毂轴承负游隙的计算方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序，所述存储介质上存储有轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序被处理器执行时实现如权利要求1至2中任一项所述的轮毂轴承负游隙的计算方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种轮毂轴承负游隙的检测设备，包括：

检测设备主体；

加载装置，固定设于所述检测设备主体上，用以对所述待测的轮毂轴承的内法兰、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承的内法兰施加外力；

测位装置，用以检测所述待测的轮毂轴承内圈的位移量、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承内圈的位移量；以及，

轮毂轴承负游隙的控制装置，固定设于所述检测设备主体上，与所述检测设备主体、所述加载装置、以及测位装置之间电连接，所述轮毂轴承负游隙的控制装置为如权利要求3所述的轮毂轴承负游隙的控制装置。

可选地，所述测位装置包括位移传感器，所述位移传感器用以检测所述待测的轮毂轴承的内圈的位移量、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈的位移量。

可选地，所述加载装置为电缸或液压缸。

本发明的技术方案中，从赫兹接触理论出发，基于轮毂轴承产品的具体结构参数，根据施加的外力、待测的轮毂轴承的内圈的位移、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内圈位移之间的关系计算出负游隙值，可在待测的轮毂轴承出厂前进行负游隙值的检测，检测结果可再现、准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的待测的轮毂轴承一实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的初始游隙为零的轮毂轴承一实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的轮毂轴承负游隙的计算方法一实施例的流程示意图；

图4为本发明提供的轮毂轴承负游隙的检测设备一实施例的结构示意图；

图5为图4中实施例方案涉及的硬件运行环境的控制装置的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

负游隙参数是决定轮毂轴承单元性能的关键要素之一，其设计加工的合理性会直接影响轮毂轴承单元工作寿命以及整车的行驶安全，因此，有必要对轮毂轴承单元的成品进行负游隙检测，并以检测结果作为判断轮毂轴承合格与否的指标之一。现有对轮毂轴承单元成品进行负游隙检测不具备对同一产品的重复检测，不能实现检测的再现性，并且检测为铆前检测，不能反映轮毂轴承成品的负游隙实际情况。

鉴于此，本发明提供一种轮毂轴承负游隙的计算方法、装置、存储介质及设备，旨在改善现有技术中，不能对轮毂轴承在进行实时在线且可重复的检测的技术问题。

本发明提供一种轮毂轴承负游隙的检测设备，所述轮毂轴承负游隙的检测设备包括检测设备主体、加载装置、测位装置、以及轮毂轴承负游隙的控制装置。所述加载装置固定设于所述检测设备主体上，当所述加载装置对所述待测的轮毂轴承100的内法兰、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承200的内法兰施加沿轮毂轴承轴向的外力时；作用在所述待测的轮毂轴承内圈101、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承内圈201上的测位装置检测出所述待测的轮毂轴承内圈101的位移量、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承内圈201的位移量。所述轮毂轴承负游隙的控制装置固定设于所述检测设备主体上，与所述检测设备主体、所述加载装置、以及测位装置之间电连接。在本发明中，通过加载装置施加的沿轮毂轴承轴向的外力值、待测的轮毂轴承的内圈101的位移量、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内圈201位移量之间的关系计算出负游隙值，可在待测的轮毂轴承100出厂前进行负游隙值的检测，检测结果可再现、准确度高。

进一步的，参见图1、图2，为了能够准确的测出待测的轮毂轴承内圈101的位移量、以及初始游隙为零的轮毂轴承内圈201位移量，所述测位装置包括位移传感器，所述位移传感器设在待测的轮毂轴承内圈101和初始游隙为零的轮毂轴承内圈201上，并与所述轮毂轴承负游隙的控制装置电连接，将测出来的待测的轮毂轴承内圈101的位移量和初始游隙为零的轮毂轴承内圈201位移量输入到所述轮毂轴承负游隙的控制装置中。测量实时并且测量结果准确、可靠。

需要说明的是，所述加载装置有多种实施方式，可以为电缸或者液压缸。在本实施例中采用的是电缸，采用电缸可以精密的控制推力，并且噪音低、节能、干净、高刚性、抗冲击力强、超长寿命、操作维护简单。

本发明提供一种轮毂轴承负游隙的控制装置，所述轮毂轴承负游隙的控制装置与所述检测设备主体、所述加载装置、以及测位装置之间电连接，用以测量待测的轮毂轴承100的负游隙值。

所述轮毂轴承负游隙的控制装置可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的轮毂轴承负游隙的控制装置的结构并不构成对轮毂轴承负游隙的控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图5所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序。

在图4所示的轮毂轴承负游隙的控制装置中，通过所述处理器1001调用存储器1005中存储的轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序，并执行以下操作：

获取待测的所述轮毂轴承100的内法兰在被施加外力F时、所述待测的轮毂轴承的内圈101的位移参数A_c1；

获取初始游隙为零的所述轮毂轴承200的内法兰在被施加所述外力F时、所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈201的位移参数A_c02；

根据F、A_c1、以及A_c02，计算得出所述待测轮毂轴承100的负游隙值δ。

进一步的，处理器1001调用存储器1005中存储的轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序，还执行以下操作：

所述待测轮毂轴承100的负游隙值δ为:

式中，∑ρ为钢球接触的曲率函数，E为轴承材料泊松比和弹性模量的综合参数，α为钢球接触角，δ^*为点接触椭圆积分参数，n为钢球数量。

基于上述硬件结构，本发明提出了一种轮毂轴承负游隙的计算方法，根据施加的外力值、待测的轮毂轴承的内圈101的位移参数、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内圈201位移参数之间的关系计算出负游隙值。

请参照图3，图3为本发明提供的轮毂轴承负游隙的计算方法一实施例的流程示意图。

S10：获取待测的所述轮毂轴承100的内法兰在被施加外力F时、所述待测的轮毂轴承的内圈101的位移参数A_c1；

S20：获取初始游隙为零的所述轮毂轴承200的内法兰在被施加所述外力F时、所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈201的位移参数A_c02；

S30：根据F、A_c1、以及A_c02，计算得出所述待测轮毂轴承100的负游隙值δ。

在本实施例中，从赫兹接触理论出发，基于轮毂轴承产品的具体结构参数，通过施加的外力、待测的轮毂轴承的内圈101的位移、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内圈201位移之间的关系计算出负游隙值，可在待测的轮毂轴承100出厂前进行负游隙值的检测，检测结果可再现、准确度高。

在本实施例中，待测轮毂轴承100的负游隙值δ的计算过程如下：

加载装置对待测轮毂轴承100加载外力，加载过程中内外套圈、法兰以及装配部位的变形为Ab1，测位装置测出的总位移为Ac1，轴承钢球接触处的赫兹变形量Am为：Ac1-Ab1。待测轮毂轴承负游隙为δ，在加载前上下列轴承变形均为δ/2，施加外力F以后，下列轴承受力F1，上列轴承受力F2。

轴承上下两列钢球的轴向变形量分别为：

Am＝Am1+Am2

这里，∑ρ为钢球接触的曲率函数，E为轴承材料泊松比和弹性模量的综合参数，α为钢球接触角，δ^*为点接触椭圆积分参数，n为钢球数量。这五者均由轴承结构参数确定，对于给定结构的轮毂轴承，这五者的值为常数。将式(1)和(2)进行变形得：

在上列钢球没有被完全顶松时，下列钢球被压紧多少，上列钢球就会放松多少。因此在这里有：

A_m1＝A_m2 (5)

将公式(3)和(4)相除得：

当轴承在下方受到载荷F时，有如下力平衡关系：

联立公式(6)和(7)，可得：

将公式(8)带入公式(4)，并整理，可得公式(9)：

这里，可以认为ρ_内2＝ρ_外2，令其值为ρ，上式可化简为：

将公式(10)进一步变形，可得：

将公式(11)左边方括号里面的两项分别进行泰勒展开(展开到三阶)，可得：

由于轴承没有完全放松，所以

当

时，对比公式(12)右边中括号内的两项：

因此，可以将式(12)右边右边中括号内的三次项舍去，然后

整理后可得：

将Am＝Ac1-Ab1带入式(15)，整理，可得：

加载装置对初始游隙为零的轮毂轴承200加载外力，加载过程中内外套圈、法兰以及装配部位的变形为Ab02，测位装置测出的总位移为Ac02，轴承钢球接触处的赫兹变形量Am02为：Ac02-Ab02。同样对初始游隙为零的轮毂轴承加载F，其钢球变形为(初始游隙为零的轮毂轴承只有下列钢球)：

与负游隙情况一样，认为ρ_内2＝ρ_外2，令其值为ρ，式(17)可化简为：

在加载力F相同的情况下，可以认为初始游隙为零的轮毂轴承和待测轮毂轴承除钢球以外其他部分(内外套圈、法兰以及装配部位)的变形是相等的，即：

A_b1＝A_b02 (19)

得到负游隙计算公式。结合公式(19)，将公式(16)和(18)相减可得公式(20)：

将式(20)整理，可得轴承负游隙值为：

需要说明的是，在本实施例中，上述计算过程均存储在存储器1005中，处理器1001调用存储器1005中存储的轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序执行上述计算过程，在获取到加载力F、待测的轮毂轴承的内圈101的位移参数A_c1、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内圈201的位移参数A_c02后便可以直接读取待测的轮毂轴承的负游隙值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种轮毂轴承负游隙的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待测的所述轮毂轴承的内法兰在被施加外力F时、所述待测的轮毂轴承的内圈的位移参数A_c1；

获取初始游隙为零的所述轮毂轴承的内法兰在被施加所述外力F时、所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈的位移参数A_c02；

根据F、A_c1、以及A_c02，计算得出所述待测轮毂轴承的负游隙值δ。

2.如权利要求1所述的轮毂轴承负游隙的计算方法，其特征在于，所述待测轮毂轴承的负游隙值δ为:

式中，∑ρ为钢球接触的曲率函数，E为轴承材料泊松比和弹性模量的综合参数，α为钢球接触角，δ^*为点接触椭圆积分参数，n为钢球数量。

3.一种轮毂轴承负游隙的控制装置，其特征在于，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序，所述轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序配置为实现如权利要求1至2中任一项所述的轮毂轴承负游隙的计算方法的步骤。

4.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序，所述存储介质上存储有所述轮毂轴承负游隙的计算方法的测量程序被处理器执行时实现如权利要求1至2中任一项所述的轮毂轴承负游隙的计算方法的步骤。

5.一种轮毂轴承负游隙的检测设备，其特征在于，包括：

检测设备主体；

加载装置，固定设于所述检测设备主体上，用以对待测的轮毂轴承的内法兰、以及初始游隙为零的轮毂轴承的内法兰施加外力；

测位装置，用以检测所述待测的轮毂轴承内圈的位移量、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承内圈的位移量；以及，

轮毂轴承负游隙的控制装置，固定设于所述检测设备主体上，与所述检测设备主体、所述加载装置、以及所述测位装置之间电连接，所述轮毂轴承负游隙的控制装置为如权利要求3所述的轮毂轴承负游隙的控制装置。

6.如权利要求5所述的轮毂轴承负游隙的检测设备，其特征在于，所述测位装置包括位移传感器，所述位移传感器用以检测所述待测的轮毂轴承的内圈的位移量、以及所述初始游隙为零的轮毂轴承的内圈的位移量。

7.如权利要求5所述的轮毂轴承负游隙的检测设备，其特征在于，所述加载装置为电缸或液压缸。

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