一种轮毂轴承单元电阻模型测量滚道预紧的方法与流程

本发明涉及轮毂轴承的领域，具体涉及一种轮毂轴承单元电阻模型测量滚道预紧的方法。
背景技术：
：电阻模型是将每个零件进行电阻化，依据其结构特征建立起其电阻模型。轮毂轴承单元的滚道预紧程度决定了其多方面的性能，包括旋转精度、疲劳寿命、摩擦力矩、抗冲击能力等，准确测量与控制轮毂轴承单元的滚道预紧程度非常重要。轮毂轴承单元采用了预加的轴向变形实现了滚道的预紧，而滚道的预紧程度取决于滚道与滚动体的接触状态，目前表征滚道的接触状态的指标包括摩擦力矩、轴向刚度、固有频率等，其工程应用中的误差较大。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种轮毂轴承单元电阻模型测量滚道预紧的方法。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种轮毂轴承单元电阻模型测量滚道预紧的方法，主要包括以下步骤：1)对轮毂轴承的金属零件进行电阻化，各零件电阻化的对应名称为：零件名称：内圈(1)--电阻符号：ri；内列滚动体(2)--ri1，ri2，ri3……rin，每列存在多个内列滚动体(2)，设为n个；外圈(3)--ro；外列滚动体(4)--ro1，ro2，ro3……ron，每列存在多个外列滚动体(4)，设为n个；法兰(5)--rf；2)电阻零件的组网:内列滚动体有n个，形成n个节点，分别与内圈的滚道、外圈的滚道对接，并联成一个组合电阻为：外列滚动体有n个，形成n个节点，分别与外圈的滚道、法兰的滚道对接，也并联成一个组合电阻为:内列滚动体、外圈、外列滚动体组合形成一个串联电阻：内列滚动体、外圈、外列滚动体、法兰、内圈组合形成一个混联电阻网络，定义为总电阻：3)电路构建：在外部引入三个硬件分别为电压装置u、电流表a、开关k，电压装置u采用从正极引出电荷，导线接入内圈零件的端部，电荷从内圈零件端部朝向内列滚动体、法兰两个方向流入，形成a支路与b支路：a支路流经外圈，经外圈再流入外列滚动体，b支路流经法兰，a支路与b支路最终在法兰内部汇交，汇交后的电荷流入电流表a，测量整个电路的电流值，进一步流经电路干路开关，然后到达电压装置u的负极；至此，计算得到电路的总电流为：4)根据预紧状态影响内列滚动体和外列滚动体接触椭圆、进而影响接触面积的情况计算电阻：小的滚道预紧状态下的接触为i接触，内列滚动体与外圈滚道、内列滚动体与内圈滚道、外列滚动体与外圈滚道、外列滚动体与法兰滚道的接触状态就为小椭圆接触；大的滚道预紧状态下的接触为ii接触，内列滚动体与外圈滚道、内列滚动体与内圈滚道、外列滚动体与外圈滚道、外列滚动体与法兰滚道的接触状态就为大椭圆接触；所采用的轴承材料均为相同的金属材料，电阻率为ρ，电流流向方向的长度为l并近似等于内列滚动体和外列滚动体的直径，内列滚动体和外列滚动体作为导体的横截面积随着轴向预紧程度而发生变化，无预紧状态下的横截面积为s(0)，小预紧状态下的横截面积为smin，大预紧状态下的横截面积为smax：s0＝0smin＝πaminbminsmax＝πamaxbmax式中，a，b分别为接触椭圆的长半轴与短半轴。在无预紧状态下的单个内列滚动体和外列滚动体的电阻为ro，小预紧状态下的单个内列滚动体和外列滚动体的电阻为rmin，大预紧状态下的单个内列滚动体和外列滚动体的电阻为rmax：ro＝∞rmin＝ρl/(πaminbmin)rmax＝ρl/(πamaxbmax)。本发明的有益效果为：本发明通过分析轮毂轴承单元的零件特征，建立一种全新的电阻模型，从而表征轮毂轴承单元滚道的接触状态，进一步测量评价轮毂轴承单元的滚道预紧程度；无损测量，能够有效测量滚道的预紧程度，从而为控制轮毂轴承的滚道预紧力控制提供重要支撑；能够短时间内高效测量出滚道的预紧程度，满足轮毂轴承批量化生产的过程检测需求。附图说明图1为轮毂轴承单元的结构示意图。图2为本发明的电阻模型转化图。图3为本发明的电流流向图。图4为本发明的接触椭圆示意图。图5为本发明的实施例应用案例测量电流和滚道预载荷曲线图。附图标记说明：内圈1、内列滚动体2、外圈3、外列滚动体4、法兰5。具体实施方式下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图所示，这种轮毂轴承单元电阻模型测量滚道预紧的方法，主要包括以下步骤：1)对轮毂轴承的金属零件进行电阻化，各零件电阻化的对应名称为：零件名称电阻符号备注内圈1ri内列滚动体2ri1，ri2，ri3……rin每列存在多个滚动体，设为n个外圈3ro外列滚动体4ro1，ro2，ro3……ron每列存在多个滚动体，设为n个法兰5rf2)电阻零件的组网:内列滚动体2有n个，形成n个节点，分别与内圈1的滚道、外圈3的滚道对接，并联成一个组合电阻为：外列滚动体4有n个，形成n个节点，分别与外圈3的滚道、法兰5的滚道对接，也并联成一个组合电阻为:内列滚动体2、外圈3、外列滚动体4组合形成一个串联电阻：内列滚动体2、外圈3、外列滚动体4、法兰5、内圈1组合形成一个混联电阻网络，定义为总电阻：3)电路构建：在外部引入三个硬件分别为电压装置u、电流表a、开关k，电压装置u采用从正极引出电荷，导线接入内圈1零件的端部，电荷从内圈1零件端部朝向内列滚动体2、法兰5两个方向流入，形成a支路与b支路：a支路流经外圈3，经外圈3再流入外列滚动体4，b支路流经法兰5，a支路与b支路最终在法兰5内部汇交，汇交后的电荷流入电流表a，测量整个电路的电流值，进一步流经电路干路开关，然后到达电压装置u的负极；至此，计算得到电路的总电流为：4)根据预紧状态影响内列滚动体2和外列滚动体4接触椭圆、进而影响接触面积的情况计算电阻：小的滚道预紧状态下的接触为i接触，此时，滚动体与滚道的接触椭圆为小椭圆，内列滚动体2与外圈3滚道、内列滚动体2与内圈1滚道、外列滚动体4与外圈3滚道、外列滚动体4与法兰5滚道的接触状态就为小椭圆接触；大的滚道预紧状态下的接触为ii接触，此时，滚动体与滚道的接触椭圆为大椭圆，内列滚动体2与外圈3滚道、内列滚动体2与内圈1滚道、外列滚动体4与外圈3滚道、外列滚动体4与法兰5滚道的接触状态就为大椭圆接触。所采用的轴承材料均为相同的金属材料，电阻率为ρ，电流流向方向的长度为l，该值近似等于内列滚动体2和外列滚动体4的直径，内列滚动体2和外列滚动体4作为导体的横截面积随着轴向预紧程度而发生变化，无预紧状态下的横截面积为s0，小预紧状态下的横截面积为smin，大预紧状态下的横截面积为smax：s0＝0smin＝πaminbminsmax＝πamaxbmax式中，a，b分别为接触椭圆的长半轴与短半轴。由此得出，在无预紧状态下的单个内列滚动体2和外列滚动体4的电阻为ro，小预紧状态下的单个内列滚动体2和外列滚动体4的电阻为rmin，大预紧状态下的单个内列滚动体2和外列滚动体4的电阻为rmax，可用如下公式表达：ro＝∞(无穷大，或不导电)rmin＝ρl/(πaminbmin)rmax＝ρl/(πamaxbmax)本发明的一个应用案例：1)单列滚动体电阻计算金属电阻率：ρ＝1×10-4ωmm长度：l＝11.1125mm接触椭圆长短半轴：a0＝0，b0＝0amin＝1.35mm，bmin＝0.23mmamax＝2.91mm，bmax＝0.49mm接触椭圆面积：s0＝0smin＝0.9755mm2smax＝4.4796mm2电阻计算：ro1＝∞(无穷大，或不导电)rmin1＝7.5947×10-5ωrmax1＝1.6537×10-5ω2)总电阻计算：内圈1电阻固定：ri＝6×10-5ω外圈3电阻固定：ro＝5×10-5ω法兰4电阻固定：rf＝9×10-5ω总电阻计算结果如下：无预紧接触状态下：roz＝1.5×10-4ω小预紧小椭圆接触状态下：rminz＝1.22×10-4ω大预紧大椭圆接触状态下：rmaxz＝1.03×10-4ω3)启用电压：外接装置启用灵敏微电压装置u＝0.01v4)电流计算：无预紧接触状态下电流，可获得电流值为：io＝66.7a小预紧小椭圆接触状态下电流，可获得电流值为：imin＝81.8a大预紧大椭圆接触状态下电流，可获得电流值为：imax＝96.9a5)滚道预紧程度评价通过引入的电流表测量的电流结果，可以获得滚道预紧程度与电流之间的关系，如下表：状态对应滚道预紧载荷(n)对应的测量电流(a)无预紧无接触066.7小预紧小接触椭圆300081.8大预紧大接触椭圆900096.9至此，可获得滚道预紧程度与电流之间的关联性，从而用于检测评价轮毂轴承的滚道预紧程度或负游隙。可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。当前第1页12