一种密封圈侧唇压力测量装置的制作方法

本实用新型涉及机械工程领域与汽车行业，具体涉及到一种密封圈侧唇压力测量装置。

背景技术：

目前，在研究轮毂轴承摩擦力矩的影响因素中，密封处的摩擦占轮毂轴承总摩擦的比例较大，而唇口压力是密封处摩擦产生的关键因素。当前对于密封圈接触压力测量没有直接的手段，大多数压力数据的获取仍采用理论计算或CAE仿真，存在较大的不确定性，需要实用新型一种直接压力测量方法与测量装置。本实用新型旨在解决该问题，研制一种专用于轮毂轴承密封圈侧唇压力测量装置，并达到完全模拟轮毂轴承密封圈的实际安装条件。

技术实现要素：

实用新型目的：

(1)模拟密封圈在实际轴承产品上的安装状态，满足骨架与周边以相同的粗糙度、硬度、过盈量配合，密封橡胶侧唇与内圈之间以相同的粗糙度、硬度、过盈量配合。

(2)测量侧唇在不同过盈量下的接触压力，支撑轴承摩擦特性的研究。

(3)提供测量结果给设计人员进行CAE分析方法的校准。

本实用新型提供了一种密封圈侧唇压力测量装置，所述的密封圈侧唇压力测量装置包括底座、底板、弹性敏感元件、内环、密封圈、外环、螺杆与固定螺母；

所述的底座与底板相连；所述的底板平面上与所述的内环下表面相对应的位置设置有沉孔，所述的弹性敏感元件与底板和内环上的沉孔呈微小间隙配合安装；

所述的底板平面上设置有圆台，所述的内环在于底板所设平台相对应的地方设置有导向孔，所述的圆台与所述的导向孔进行微小间隙配合；

所述的内环上表面为圆弧面，所述的密封圈上设置有唇口；所述的圆弧面与密封圈的唇口进行贴合；

所述的密封圈上的骨架外元后面与所述外环的内圆周进行过盈配合；

所述外环中心开设有螺纹孔，所述的外环与所述底座横架通过螺杆与固定螺母配合安装。

优选地，所述的密封圈侧唇压力测量装置中的密封圈上的唇口为三个，分别为一个主唇与两个侧唇。

优选地，所述的密封圈侧唇压力测量装置中的底座中心设置有沉孔一，所述的底板中心下方设置有圆台，所述的底座与底板通过沉孔一与圆台进行微小间隙配合。

优选地，所述的密封圈侧唇压力测量装置中的底板上平面与对应的内环下表面上的沉孔均为四个，所述的四个沉孔在同一圆周上每隔90度等角度分布。

优选地，所述的密封圈侧唇压力测量装置中的底板上平面上的圆台为2个，呈180度分布设置；内环圆周与两个圆台位置相对应处设置有两个导向孔。

优选地，所述的密封圈侧唇压力测量装置中的内环的圆弧面的曲率半径与粗超度与密封圈在轮毂轴承上的实际安装状态一致；所述外环的内圆周面的内径、粗糙度、边缘倒角与密封圈在轮毂轴承上的实际安装状态一致。

优选地，所述的密封圈侧唇压力测量装置中的外环在圆周方向设置有4个减重孔。

一种密封圈侧唇压力测量方法，包括如下步骤：

步骤一、先测量外环与内环零件轴向相对间隙c；测量密封圈侧唇的伸出长度记为a；将密封圈压入外环，测量密封圈的压入深度，记为b；然后将外环与密封圈所组成的组件通过密封圈唇口与内环进行圆周方向的配合；

依据如下公式确定密封圈侧唇过盈量△L：

△L＝a-b-c

步骤二、密封圈的安装：从底座横梁上部的中心螺栓孔旋入螺杆，旋转运动转化为螺杆的执行运动，随着螺杆的不断下降，并与外环螺栓孔实现结合，选入外环的中心螺栓孔中，实现对所述外环的中心导向与定位；

通过固定螺母旋入螺杆中，固定螺母端面与底座横梁上平面贴合，实现对螺杆的固定；

步骤三、通过4个弹性敏感元件感应来自密封圈轴向压力变化，在未安装所述密封圈5时，轴向压力为0；

安装所述密封圈后，每个弹性敏感元件轴向形变为δi，该轴向形变为δi通过特定的光栅或机械式刻度被读取，被标定的弹性敏感元件的弹性系数为Ki，通过求总和，能够获取轴向压力，如下公式：

步骤四：旋转外环实现密封圈在轴向实现不同的过盈量改变，而最终获取到不同侧唇过盈量下的轴向压力。

具体地，

该密封圈侧唇压力测量装置包括底座、底板、弹性敏感元件、内环、密封圈、外环、螺杆、固定螺母。

底座中心开有一个沉孔一，底板中心下方设有一个圆台；底座与底板通过各自的中心沉孔与圆台进行匹配连接，采用微小的间隙配合，保证满足两者的同心；底板上平面分别开设有4个沉孔与2个圆台，4个沉孔在同一圆周上每隔90度等角度分布，2个圆台呈180度对称分布；弹性敏感元件总共有4个，依次与所述底板上的4个沉孔进行微小间隙配合；内环中心开有一个大的减重中心孔，内环在下表面开设4个沉孔，4个沉孔在同一圆周上每隔90度等角度分布，4个沉孔分别与所述弹性敏感元件的4个元件进行微小间隙配合，内环在圆周上开设2个180度对称分布的导向孔，分别与所述底板的圆台进行微小间隙配合；内环上表面的边缘被加工成圆弧面，圆弧面与密封圈的3个橡胶唇口进行贴合，内环的圆弧面被加工出与实际轮毂轴承内圈圆弧面相同的曲率半径与粗糙度，从而保证相同的接触压力效果。

密封圈上的骨架外圆周面与外环的内圆周进行过盈配合，外环的内圆周面上的内径、粗糙度、边缘倒角分别与实际轮毂轴承中外圈内圆周面内径、粗糙度、边缘倒角相同，从而保证所述密封圈与外环之间的配合(过盈量与压入深度)与真实安装状态有相同的效果；外环在中心开设有一个螺纹孔，螺纹孔与所述螺杆实现螺纹副配合，可实现圆周方向的螺旋运动；外环在圆周方向开设4个大型减重孔。

螺杆与底座横梁上的螺纹孔实现螺纹副配合，螺杆螺纹上连接有所述固定螺母，固定螺母紧贴于横梁上平面，用于旋紧固定螺杆。

整个密封圈侧唇压力测量装置的工作过程：

首先，把内环通过2个180对称分布的中心孔与所述底板的2个180度分布的圆台对接匹配，同时通过所述4个弹性敏感元件连接所述外环与所述底板。

其次，先把密封圈侧唇的伸出长度a通过测量仪器测得；通过特定压装工装把密封圈压入外环，同时测量密封圈的压入深度b，然后把所述外环与密封圈所组成的组件通过密封圈唇口与所述内环进行圆周方向的配合；此时，从所述底座横梁上部中心螺栓孔旋入螺杆，旋转运动转化为螺杆的执行运动，随着螺杆的不断下降，并与所述外环螺栓孔实现结合，选入所述外环的中心螺栓孔中，实现对所述外环的中心导向与定位。

再次，通过所述固定螺母旋入所述螺杆中，所述固定螺母端面与所述底座横梁上平面贴合，实现对螺杆的固定。

至此，完成所述密封圈的安装。

最后，测量时，通过所述4个弹性敏感元件感应来自密封圈轴向压力变化，在未安装所述密封圈时，轴向压力为0。安装所述密封圈后，每个弹性敏感元件轴向形变为δi，该轴向形变为δi通过特定的光栅或机械式刻度被读取，被标定的弹性敏感元件的弹性系数为Ki，通过求总和，能够获取轴向压力，如下公式(1)：

先测量所述外环与内环零件轴向相对间隙c，依据如下公式2确定密封圈侧唇过盈量：

△L＝a-b-c (2)

另外，可旋转所述外环实现所述密封圈在轴向实现不同的过盈量改变，而最终获取到不同侧唇过盈量下的轴向压力。

本实用新型采用一种圆周对称敏感元件设计，并采用平均算法消除圆周平面不平度对测量结果的影响；采用完全符合原始安装条件的工装设计，使得测量结果能够真实反映轮毂轴承密封圈安装状态的压力特征。对工装上不涉及匹配面的部分进行轻量化处理，消除自重质量引起的测量累积误差。可针对组合式侧唇密封圈进行组合压力测试，也可剖分进行单独测试，从而获取每个侧唇唇口压力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的测量装置整体结构示意图。

图2为密封圈在轮毂轴承上的实际安装状态结构示意图。

图3为内环俯视结构示意图。

图4为外环俯视结构示意图。

图5为密封圈过盈量参数a，b，c示意图。

图6为根据不同过盈量所得到的压力变化曲线。

标号说明：1、底座；2、底板；21、底座沉孔；3、弹性敏感元件；4、内环；41、内环沉孔；5、密封圈；51、主唇；52、骨架；53、侧唇二；54、侧唇一；6、外环；7、螺杆；8、固定螺母；9、减重孔；10、导向孔；11、圆台；12、沉孔一；13、底板圆台；14、内环中心螺纹孔；15、内圈；16、外圈；

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例：

本实用新型提供了一种密封圈侧唇压力测量装置，见附图1，包括底座1、底板2、弹性敏感元件3、内环4、密封圈5、外环6、螺杆7、固定螺母8；如图2，密封圈5包括主唇51、骨架52、侧唇二53、侧唇一54。

底座1中心开有一个沉孔一12，所述底板2中心下方设有一个底板圆台13。所述底座1与所述底板2通过各自的中心沉孔与圆台进行匹配连接，采用微小的间隙配合，保证满足两者的同心。所述底板2上平面分别开设有4个沉孔21与2个圆台11，4个沉孔在同一圆周上每隔90度等角度分布，2个圆台呈180度对称分布。所述弹性敏感元件3总共有4个，依次与所述底板2上的4个沉孔进行微小间隙配合。

所述内环4中心开有一个大的减重中心孔，所述内环4在下表面开设4个沉孔，4个沉孔在同一圆周上每隔90度等角度分布，4个沉孔分别与所述弹性敏感元件3的4个元件进行微小间隙配合，所述内环4的俯视图见附图3，所述内环4在圆周上开设2个180度对称分布的导向孔10，分别与所述底板2的圆台11进行微小间隙配合。所述内环4上表面的边缘被加工成圆弧面，圆弧面与所述密封圈5的3个橡胶唇口进行贴合，所述内环4的圆弧面被加工出与附图2中内圈15圆弧面相同的曲率半径与粗糙度，从而保证相同的接触压力效果。

所述密封圈5上的骨架外圆16周面与所述外环6的内圆周进行过盈配合，所述外环6的内圆周面上的内径、粗糙度、边缘倒角分别与附图2中外圈内圆周面内径、粗糙度、边缘倒角相同，从而保证所述密封圈5与外环6之间的配合(过盈量与压入深度)与附图2中的真实安装状态有相同的效果。所述外环6在中心开设有一个中心螺纹孔14，螺纹孔与所述螺杆7实现螺纹副配合，可实现圆周方向的螺旋运动。所述外环6在圆周方向开设4个大型减重孔9，所述外环6的俯视图见附图4。

所述螺杆7与所述底座1横梁上的螺纹孔实现螺纹副配合，所述螺杆7螺纹上连接有所述固定螺母8，所述固定螺母8紧贴于横梁上平面，用于旋紧固定所述螺杆7。

整个密封圈侧唇压力测量装置的工作过程：

首先，参照附图2把所述内环4通过2个180对称分布的中心孔与所述底板2的2个180度分布的圆台对接匹配，同时通过所述4个弹性敏感元件3连接所述外环4与所述底板2。

其次，参照附图5先把密封圈5侧唇的伸出长度a通过测量仪器测得。再参照附图2通过特定压装工装把密封圈5压入外环6，依据附图5同时测量密封圈的压入深度b，然后把所述外环6与密封圈5所组成的组件通过密封圈5唇口与所述内环4进行圆周方向的配合。此时，从所述底座1横梁上部中心螺栓孔旋入螺杆7，旋转运动转化为螺杆的执行运动，随着螺杆的不断下降，并与所述外环6螺栓孔实现结合，选入所述外环6的中心螺栓孔中，实现对所述外环6的中心导向与定位。

再次，通过所述固定螺母8旋入所述螺杆7中，所述固定螺母8端面与所述底座1横梁上平面贴合，实现对螺杆7的固定。

至此，完成所述密封圈5的安装。

最后，测量时，通过所述4个弹性敏感元件3感应来自密封圈轴向压力变化，在未安装所述密封圈5时，轴向压力为0。安装所述密封圈5后，每个弹性敏感元件轴向形变为δi，该轴向形变为δi通过特定的光栅或机械式刻度被读取，被标定的弹性敏感元件的弹性系数为Ki，通过求总和，能够获取轴向压力，如下公式(1)：

依据附图5先测量所述外环6与内环4零件轴向相对间隙c，依据如下公式2确定密封圈侧唇过盈量：

△L＝a-b-c (2)

另外，可旋转所述外环6实现所述密封圈5在轴向实现不同的过盈量改变，而最终获取到不同侧唇过盈量下的轴向压力。

参照附图5，先把密封圈5侧唇的伸出长度a通过测量仪器测得：a＝2.3mm。参照附图2，通过特定压装工装把密封圈5压入外环6，依据附图5同时测量密封圈的压入深度b，测量结果b＝0.7mm。参照图2与以上整个密封圈侧唇压力测量装置的工作过程，进行所述类型密封圈5的安装。参照附图5，测量所述外环6与内环4零件轴向相对间隙c，测量值c＝1.3mm。依据公式(2)计算得到侧唇轴向过盈量△L＝2.3-0.7-1.3＝0.3mm。

所述4个弹性敏感元件3的弹性系数经过标定后的值依次为K1＝1.05N/mm，K2＝1.02N/mm，K3＝1.05N/mm，K4＝1.08N/mm。完成所述密封圈5的安装后，0.3mm特定过盈量下的4个敏感元件的弹性变形与对应的压力依次如下表1：

表1压力测量结果表

旋转所述外环6实现所述密封圈5在轴向实现不同的过盈量改变，而最终获取到不同侧唇过盈量下的轴向压力。如图6为根据不同过盈量所得到的压力变化曲线。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。