专利名称：一种轮毂轴承模拟试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于轴承试验装置技术领域，尤其是应用在轿车轮毂轴承、重卡轮毂
轴承或高铁轮毂轴承的一种轮毂轴承模拟试验机。
背景技术：
目前，使用在轿车、重卡或高铁中的轮毂轴承均要通过模拟试验，模拟试验是将变 频电机驱动主轴旋转，加载由径向加载油缸和轴向加载油缸实施，径向加载油缸和轴向加 载油缸后端均连接关节轴承，前端通过拉力传感器和关节轴承连接，拉力传感器和液压加 载系统中的比例减压阀构成闭环控制，避免了加载时力的干涉。 由于使用中轮毂轴承模拟试验机径向加载油缸和轴向加载油缸分布于主轴轴线 两侧，试验载荷施加到被试验轮毂轴承静止圈上，而径向载荷为拉力，模拟试验中施加径向 载荷力的方向和实际径向载荷力的方向相反，试验轴承实际受力矩大小与试验要求不同， 力矩大小不同和径向力方向相反造成试验轮毂轴承破坏形式和实际不符，不能根据试验载 荷谱进行定量失效分析。
发明内容为解决上述问题，本实用新型设计了一种轮毂轴承模拟试验机，该模拟试验机结 构简单，可真实模拟轮毂轴承的受力状态和力矩大小，为轮毂轴承定量失效分析提供试验条件。 为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案 所述的一种轮毂轴承模拟试验机由支撑主轴轴系、第一试验轴系、第二试验轴系、
第一径向加载系统、第二径向加载系统和轴向加载系统构成，支撑主轴轴系水平设置，在支
撑主轴轴系两端水平刚性连接第一试验轴系和第二试验轴系且第一试验轴系和第二试验
轴系的中心线与支撑主轴轴系中心线重合，第一径向加载系统中心线垂直于第一试验轴系
中心线，第二径向加载系统中心线垂直于第二试验轴系中心线，第一径向加载系统中心线
平行于第二径向加载系统中心线，在第一径向加载系统和第二径向加载系统之间，支撑主
轴轴线同侧配置轴向加载系统，轴向加载系统的中心线与支撑主轴轴系中心线平行，轴向
加载系统与支撑主轴轴系之间的间距是两被试验轮毂轴承所配车轮或轮胎的半径R。 所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其支撑主轴轴系由支撑主轴、支撑轴承a和支
撑轴承b构成，变频电机通过皮带传动联接到支撑主轴中部，支撑主轴两端被支撑轴承a和
支撑轴承b固定在试验机座上。 所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其第一试验轴系由第一试验主轴和第一承载体 构成，第一试验主轴和支撑主轴左端刚性连接，被试验轮毂轴承安装在第一试验主轴上，被 试验轮毂轴承的静止圈固定在第一承载体上，第一承载体则被固定在第一加载臂上。 所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其第二试验轴系由第二试验主轴和第二承载体 构成，第二试验主轴和支撑主轴右端刚性连接，被试验轮毂轴承安装在第二试验主轴上，被试验轮毂轴承的静止圈固定在第二承载体上，第二承载体则被固定在第二加载臂上。 所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其第一径向加载系统由第一加载臂、第一关节 轴承、第一拉压力传感器、第一径向加载油缸和第二关节轴承构成，第一加载臂的一端刚性 固定在左端的第一承载体上，其另一端与第一关节轴承联接，第一关节轴承在联接第一拉 压力传感器后与第一径向加载油缸的输出轴联接，第一径向加载油缸的后端通过第二关节 轴承被固定在试验机座上。 所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其第二径向加载系统由第二加载臂、第三关节 轴承、第二拉压力传感器、第二径向加载油缸和第四关节轴承构成，第二加载臂的一端刚性 固定在右端的第二承载体上，其另一端与第三关节轴承联接，第三关节轴承在联接第二拉 压力传感器后与第二径向加载油缸的输出轴联接，第二径向加载油缸后端通过第四关节轴 承被固定在试验机座上。 所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其轴向加载系统由轴向加载油缸、轴向拉压力 传感器、第五关节轴承和第六关节轴承构成，轴向加载油缸的左端与第五关节轴承联接，其 另一端联接轴向拉压力传感器后与第六关节轴承联接，第五关节轴承刚性固定在第一加载 臂上，第六关节轴承刚性固定在第二加载臂上。
由于采用如上所述的技术方案，本实用新型产生如下积极效果 1、本实用新型结构简单，操作简便，具有推广价值。 2、本实用新型可真实模拟轮毂轴承的受力状态和力矩大小，为轮毂轴承定量失效 分析提供试验条件。
图1是本实用新型的结构示意图。 图1中l-支撑主轴轴系；1. 1-支撑主轴；1.2-支撑轴承a;1.3-支撑轴承b ; 2-第一试验轴系；2. 1-第一试验主轴；2. 2_第一承载体；3_第二试验轴系；3. 1_第二试 验主轴；3. 2_第二承载体；4_第一径向加载系统；4. 1_第一加载臂；4. 2_第一关节轴承；
4. 3-第一拉压力传感器；4. 4-第一径向加载油缸；4. 5-第二关节轴承；5-第二径向加载系
统；5. 1-第二加载臂；5. 2_第三关节轴承；5. 3_第二拉压力传感器；5. 4_第二径向加载油 缸；5. 5-第四关节轴承；6-轴向加载系统；6. 1_第五关节轴承；6. 2_第六关节轴承；6. 3轴
向加载油缸；6. 4-轴向拉压力传感器；7-被试验轮毂轴承。
具体实施方式结合图l，本实用新型的一种轮毂轴承模拟试验机由支撑主轴轴系(1)、第一试验 轴系(2)、第二试验轴系(3)、第一径向加载系统(4)、第二径向加载系统(5)和轴向加载系 统(6)构成，支撑主轴轴系(1)水平设置，在支撑主轴轴系(1)两端水平刚性连接第一试验 轴系(2)和第二试验轴系(3)且第一试验轴系(2)和第二试验轴系(3)的中心线与支撑主 轴轴系(1)中心线重合，第一径向加载系统(4)中心线垂直于第一试验轴系(2)中心线，第 二径向加载系统(5)中心线垂直于第二试验轴系(3)中心线，第一径向加载系统(4)中心 线平行于第二径向加载系统(5)中心线，在第一径向加载系统(4)和第二径向加载系统(5) 之间配置轴向加载系统(6)，轴向加载系统(6)的中心线与支撑主轴轴系(1)中心线平行，轴向加载系统(6)与支撑主轴轴系(1)之间的间距是两被试验轮毂轴承所配车轮或轮胎的 半径R，该半径R可以根据试验要求调整大小。 支撑主轴轴系(1)由支撑主轴(1. 1)、支撑轴承a(1.2)和支撑轴承b(1.3)构 成，变频电机通过皮带传动联接到支撑主轴(1. 1)中部，支撑主轴(1. 1)两端被支撑轴承 a(1.2)和支撑轴承b(1.3)固定在试验机座上。 第一试验轴系(2)由第一试验主轴(2. 1)和第一承载体(2. 2)构成，第一试验主 轴(2. 1)和支撑主轴(1. 1)左端刚性连接，被试验轮毂轴承(7)安装在第一试验主轴(2. 1) 上，被试验轮毂轴承(7)的静止圈固定在第一承载体(2. 3)上，第一承载体(2. 2)被固定在 第一加载臂(4. 1)上。 第二试验轴系(3)由第二试验主轴(3. 1)和第二承载体(3. 2)构成，第二试验主 轴(3. 1)和支撑主轴(1. 1)右端刚性连接，被试验轮毂轴承(7)安装在第二试验主轴(3. 1) 上，被试验轮毂轴承(7)的静止圈固定在第二承载体(3. 2)上，第二承载体(3. 2)被固定在 第二加载臂(5. 1)上。 第一径向加载系统(4)由第一加载臂(4. 1)、第一关节轴承(4. 2)、第一拉压力传 感器(4. 3)、第一径向加载油缸(4. 4)和第二关节轴承(4. 5)构成，第一加载臂(4. 1)的一 端刚性固定在左端的第一承载体(2. 2)上，其另一端与第一关节轴承(4. 2)联接，第一关节 轴承(4.2)在联接第一拉压力传感器(4.3)后与第一径向加载油缸(4.4)的输出轴联接， 第一径向加载油缸(4.4)的后端通过第二关节轴承(4.5)被固定在试验机座上。 第二径向加载系统(5)由第二加载臂b(5. 1)、第三关节轴承(5.2)、第二拉压力传 感器(5.3)、第二径向加载油缸(5.4)和第四关节轴承(5.5)构成，第二加载臂(5. 1)的一 端刚性固定在右端的第二承载体(3. 2)上，其另一端与第三关节轴承(5. 2)联接，第三关节 轴承(5.2)在联接第二拉压力传感器(5.3)后与第二径向加载油缸(5.4)的输出轴联接， 第二径向加载油缸(5. 4)后端通过第四关节轴承(5. 5)被固定在试验机座上。 轴向加载系统(6)由轴向加载油缸(6. 3)、轴向拉压力传感器(6. 4)、第五关节轴 承(6. 1)和第六关节轴承(6. 2)构成，轴向加载油缸(6. 3)的左端与第五关节轴承(6. 1) 联接，其另一端联接轴向拉压力传感器(6. 4)后与第六关节轴承(6. 2)联接，第五关节轴承 (6. 1)固定在第一加载臂(4. 1)上，第六关节轴承(6. 2)固定在第二加载臂(5. 1)上。 工作前，第一试验轴系(2)、第二试验轴系(3)分别和支撑主轴轴系(1)两端刚性 连接，第一径向加载系统(4)、第二径向加载系统(5)分别和第一试验轴系(2)、第二试验轴 系(3)刚性联接，注意第一径向加载系统(4)和第二径向加载系统(5)的油缸轴线和支撑 主轴轴系(1)轴线垂直安装，根据两被试验轮毂轴承(7)所配轮胎(或车轮)半径R来调 整轴向加载轴系(6)和支撑主轴轴系(1)之间的间距，使轴向加载轴系(6)油缸轴线和支 撑主轴轴系(1)轴线平行。为了克服第一径向加载油缸(4.4)和第二径向加载油缸(5.4) 以及轴向加载油缸(6. 3)综合引起的向下的力，在第一加载臂(4. 1)和第二加载臂b(5. 1) 下面车轮着地点附近各安装一辅助支撑，调整辅助支撑使第一径向加载油缸(4. 4)和第二 径向加载油缸(5.4)处于垂直状态、轴向加载油缸(6. 3)处于水平状态。 工作时，变频电机通过皮带传动从支撑主轴(1. 1)中部驱动其旋转，第一径向油 缸(4. 4)和第二径向加载油缸(5. 4)与轴向加载油缸(6. 3)施加载荷作用于两同型号被试 验轮毂轴承(7)的静止圈上。第一径向加载油缸(4.4)和第二径向加载油缸(5.4)均施加拉力，在轴向拉力、压力及零载荷状态时，由于两被试验轮毂轴承(7)存在力矩刚性，轴向 加载油缸(6. 3)活塞杆相应伸縮变化(轴向加载油缸活塞杆相对于油缸仅做直线运动)，第 一加载臂(4. 1)随第一承载体(2. 3)相对第一试验主轴(2. 1)微量摆动，第二加载臂(5. 1) 随第二承载体(3.3)相对第二试验主轴(3. 1)微量摆动，第一径向加载油缸(4.4)随着第 一关节轴承(4. 2)绕第二关节轴承(4. 5)微量摆动。同理第二径向加载油缸(5. 4)随着第 三关节轴承(5.2)绕第四关节轴承(5.5)微量摆动。被试验轮毂轴承(7)受轴向拉力和 压力后，由于轴承本身力矩刚性的影响，被试验轮毂轴承(7)的承载体相对试验主轴摆角 在±1.5°范围，第一径向加载油缸(4.4)和第二径向加载油缸(5.4)活塞杆相应伸縮变 化，即油缸活塞杆相对于油缸仅做直线运动，在轴向加载油缸(6. 3)拉(压)到位或零位 时，径向用比例减压阀和拉压力传感器闭环控制保证第一拉压力传感器(4. 3)和第二拉压 力传感器(5.3)的大小变化在±2%范围内；相应地，在径向拉力大小变化时，轴向拉压力 传感器(6. 4)和轴向用比例减压阀闭环控制保证轴向拉压力传感器力(6. 4)的大小变化在 ±2%范围内。
权利要求一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于该模拟试验机由支撑主轴轴系(1)、第一试验轴系(2)、第二试验轴系(3)、第一径向加载系统(4)、第二径向加载系统(5)和轴向加载系统(6)构成，支撑主轴轴系(1)水平设置，在支撑主轴轴系(1)两端水平刚性连接第一试验轴系(2)和第二试验轴系(3)且第一试验轴系(2)和第二试验轴系(3)的中心线与支撑主轴轴系(1)中心线重合，第一径向加载系统(4)中心线垂直于第一试验轴系(2)中心线，第二径向加载系统(5)中心线垂直于第二试验轴系(3)中心线，第一径向加载系统(4)中心线平行于第二径向加载系统(5)中心线，在第一径向加载系统(4)和第二径向加载系统(5)之间配置轴向加载系统(6)，轴向加载系统(6)的中心线与支撑主轴轴系(1)中心线平行，轴向加载系统(6)与支撑主轴轴系(1)之间的间距是两被试验轮毂轴承所配车轮或轮胎的半径R。
2. 根据权利要求l所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于支撑主轴轴系(1) 由支撑主轴(1. 1)、支撑轴承a(1.2)和支撑轴承b(1.3)构成，变频电机通过皮带传动联接 到支撑主轴(1. 1)中部，支撑主轴(1. 1)两端被支撑轴承a(1.2)和支撑轴承b(1.3)固定在试验机座上。
3. 根据权利要求l所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于第一试验轴系(2) 由第一试验主轴(2. 1)和第一承载体(2. 2)构成，第一试验主轴(2. 1)和支撑主轴(1. 1) 左端刚性连接，被试验轮毂轴承(7)安装在第一试验主轴(2. 1)上，被试验轮毂轴承(7)的 静止圈固定在第一承载体(2. 3)上，第一承载体(2. 2)被固定在第一加载臂(4. 1)上。
4. 根据权利要求l所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于第二试验轴系(3) 由第二试验主轴(3. 1)和第二承载体(3. 2)构成，第二试验主轴(3. 1)和支撑主轴(1. 1) 右端刚性连接，被试验轮毂轴承(7)安装在第二试验主轴(3. 1)上，被试验轮毂轴承(7)的 静止圈固定在第二承载体(3. 2)上，第二承载体(3. 2)被固定在第二加载臂(5. 1)上。
5. 根据权利要求1所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于第一径向加载系统(4) 由第一加载臂(4. 1)、第一关节轴承(4.2)、第一拉压力传感器(4.3)、第一径向加载油 缸(4.4)和第二关节轴承(4.5)构成，第一加载臂(4. 1)的一端刚性固定在左端的第一承 载体(2. 2)上，其另一端与第一关节轴承(4. 2)联接，第一关节轴承(4. 2)在联接第一拉压 力传感器(4.3)后与第一径向加载油缸(4.4)的输出轴联接，第一径向加载油缸(4.4)的 后端通过第二关节轴承(4. 5)被固定在试验机座上。
6. 根据权利要求1所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于第二径向加载系统(5) 由第二加载臂b(5. 1)、第三关节轴承(5. 2)、第二拉压力传感器(5. 3)、第二径向加载油 缸(5.4)和第四关节轴承(5.5)构成，第二加载臂(5. 1)的一端刚性固定在右端的第二承 载体(3. 2)上，其另一端与第三关节轴承(5. 2)联接，第三关节轴承(5. 2)在联接第二拉压 力传感器(5.3)后与第二径向加载油缸(5.4)的输出轴联接，第二径向加载油缸(5.4)后 端通过第四关节轴承(5. 5)被固定在试验机座上。
7. 根据权利要求l所述的一种轮毂轴承模拟试验机，其特征在于轴向加载系统(6) 由轴向加载油缸(6. 3)、轴向拉压力传感器(6.4)、第五关节轴承(6. 1)和第六关节轴承 (6.2)构成，轴向加载油缸(6.3)的左端与第五关节轴承(6. 1)联接，其另一端联接轴向拉 压力传感器(6.4)后与第六关节轴承(6.2)联接，第五关节轴承(6. 1)固定在第一加载臂 (4. 1)上，第六关节轴承(6. 2)固定在第二加载臂(5. 1)上。
专利摘要一种轮毂轴承模拟试验机由支撑主轴轴系(1)、第一试验轴系(2)、第二试验轴系(3)、第一径向加载系统(4)、第二径向加载系统(5)和轴向加载系统(6)构成，支撑主轴轴系水平设置并刚性连接第一和第二试验轴系，第一或第二径向加载系统中心线分别垂直第一或第二试验轴系，在第一和第二径向加载系统之间配置轴向加载系统，轴向加载系统与支撑主轴轴系平行，其间距是两被试验轮毂轴承(7)所配车轮或轮胎的半径R，该半径R可以根据试验要求调整大小。该试验机应用在轿车轮毂轴承、重卡轮毂轴承或高铁轮毂轴承，具有结构简单，可真实模拟轮毂轴承的受力状态和力矩大小，为轮毂轴承定量失效分析提供试验条件。
文档编号G01M13/04GK201497632SQ200920223389
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者张培君 申请人:张培君