一种用于测试圆锥滚子轴承的测试台以及测试方法与流程

1.本发明涉及汽车传动系统的圆锥滚子轴承技术领域，尤其是涉及一种用于测试圆锥滚子轴承的测试台以及测试方法。


背景技术：

2.汽车传动系统选垫工艺是装配制造环节中的关键工艺之一，选垫结果对传动系统的效率、nvh、寿命有直接影响，而选垫工艺中，圆锥滚子轴承的选垫又较为复杂，因其轴承内圈、外圈为分体状态，测量时轴承内外圈需要合理贴合，但实际情况难以稳定，导致测量精度及稳定性无法保证。业内常用应对方法为：对轴承加载预紧力，再旋转磨合，使之处于相对稳态之后进行选垫测量，根据测量结果选用合适的垫片，在垫片厚度的补偿下，使轴承内外圈合理贴合。
3.但是，上述方法中加载力大小的目标值主要为供应商推荐，不考虑实际产品的应用场景，同时同型号标准圆锥滚子轴承的加载目标因品牌不同而存在差异，因而不能够结合实际使用，获取轴承的变形与负载之间的关系，从而不能在实际应用环节得到符合产品应用场景的选取垫片。
4.为此，需要提供一种根据实际使用需求来获取合适垫片的技术方案。


技术实现要素：

5.本发明提出一种用于测试圆锥滚子轴承的测试台以及测试方法，其可根据实际使用需求来获取合适垫片。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种用于测试圆锥滚子轴承的测试台，包括力加载机构、力测量机构、形变测量机构和测试工装；其中，测试工装包括加载座、基座以及位于基座和加载座之间的假轴，假轴和加载座限定出一用于放置圆锥滚子的第一装配空间，假轴和基座限定出一用于放置圆锥滚子的第二装配空间；
8.当力加载机构通过力测量机构施力于加载座时，第一装配空间内的圆锥滚子受到加载座和假轴的压力而发生形变，第二装配空间内的圆锥滚子受到假轴和基座的压力而发生形变；
9.力测量机构用于测量力加载机构的加载力，形变测量机构用于测量加载座和基座之间的距离变化。
10.在一实施方式中，加载座朝向假轴的一侧设有第一凹槽，假轴朝向加载座的一端设有第一轴肩部，假轴的端部与第一凹槽配合，第一装配空间由第一轴肩部的侧壁和第一凹槽的侧壁限定形成。
11.在一实施方式中，基座朝向假轴的一侧设有第二凹槽，假轴朝向基座的一端设有第二轴肩部，假轴的端部与第二凹槽配合，第二装配空间由第二轴肩部的侧壁和第二凹槽的侧壁限定形成。
12.在一实施方式中，还包括安装支架，安装支架包括沿直线依次排列的第一支架、第二支架、第三支架以及底座，力加载机构设于第一支架，力测量机构设于第二支架，加载座设于第三支架，基座设于底座，假轴的位置由加载座和基座限定。
13.在一实施方式中，第二支架包括第二支架台，第二支架台通过至少一个支撑杆连接于第三支架，且与第三支架间隔；
14.力测量机构包括上压头、与上压头间隔的下压头以及位于上压头和下压头之间的力传感器；上压头可沿自身轴向移动地与一设在第二支架台上的压头导向套配合，上压头和下压头之间通过力传感器连接；当力加载机构施力于上压头时，上压头可沿自身轴向移动，且带动力传感器和下压头，使下压头移向加载座并挤压加载座。
15.在一实施方式中，第三支架包括第三支架台，第三支架台通过至少一个支撑杆与底座连接，且与底座间隔；
16.加载座包括加载部以及与加载部连接的导向柱，第一装配空间由加载部和假轴限定形成，导向柱可沿自身轴向移动地与一设在第三支架台的衬套配合，力加载机构通过力测量机构施力于导向柱背向加载部的一端，以使导向柱沿自身轴向移动。
17.在一实施方式中，导向柱背向加载部的一端的端面设有推力滚针轴承，当力加载机构通过力测量机构施力于导向柱时，导向柱可相对于力测量机构发生转动。
18.在一实施方式中，力加载机构包括推力杆、可拆卸地设于推力杆一端的推头以及用于驱动推力杆沿自身轴向移动的驱动装置，推力杆通过推头施力于力测量机构。
19.一种上述的测试圆锥滚子轴承的测试台的测量方法，包括以下步骤：
20.s1：往第一装配空间和/或第二装配空间内装入待检测的圆锥滚子；
21.s2：力加载机构通过力测量机构施力于加载座，直到力测量机构感应到压力信号，力测量机构获取初始受力数据，形变测量机构测量并获得加载座和基座之间的初始距离数据；
22.s3：力加载机构的加载力多次递增，每增加一次加载力，力测量机构获取一次受力数据，形变测量机构获取一次距离数据；
23.s4：根据力测量机构获取的受力数据以及形变测量机构获取的距离数据生成分析曲线；
24.s5：将圆锥滚子在设计阶段的受力理论值输入分析曲线，获取对应的距离理论值，并且获取距离理论值与初始距离数据的差值；
25.s6：更换假轴，多次地重复s1-s5步骤的操作，获得每次操作所生成的差值；计算各差值的平均值，根据平均值选取对应的垫片。
26.在一实施方式中，在步骤s2和步骤s3之间，还包括以下步骤：
27.s21：力加载机构的加载力多次递增，每次增加一次加载力，力测量机构获取一次检测受力数据，形变测量机构获取一次检测距离数据；
28.s22：根据力测量机构获取的检测受力数据以及形变测量机构获取的检测距离数据生成检测分析曲线；力加载机构停止对力测量机构施加压力；
29.s23：多次重复步骤s21-s22的操作，获取每次操作所对应的检测分析曲线，当各检测分析曲线的重合度达标，则进行s3步骤。
30.本发明的有益效果是：本技术的力加载机构通过力测量机构施力于加载座，从而
在加载座、假轴以及基座的协调作用下对圆锥滚子产生挤压力，模拟出圆锥滚子在特定载荷下的实时变形量，从而根据实时变形量来选取的垫片，依此方式选取出来的垫片更加符合实际使用需求。
附图说明
31.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，
32.图1为本发明实施例测试台整体的结构关系示意图；
33.图2为本发明实施例力测量机构和力加载机构的组合结构示意图；
34.图3为本发明实施例测试工装的结构示意图。
35.附图标注说明：
36.10、力加载机构；11、壳体；12、推力杆；13、推头；
37.20、力测量机构；21、推拉头；22、上压头；23、下压头；24、力传感器；25、推力滚针轴承；
38.30、测试工装；31、加载座；311、导向柱；312、加载部；32、假轴；33、基座；
39.41、第一支架台；42、第二支架台；43、第三支架台；431、衬套；432、底座；
40.50、圆锥滚子。
具体实施方式
41.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
42.本实施例提供一种用于测试圆锥滚子轴承的测试台，其主要应用于测试圆锥滚子的形变量，从而根据形变量来选取合适的垫片。
43.请参阅图1-图3，本实施例的测试台包括安装支架，安装支架设有力加载机构10、力测量机构20、形变测量机构以及测试工装30。安装支架包括沿直线依次排列的第一支架、第二支架、第三支架以及底座432，具体的，第一支架、第二支架、第三支架以及底座432由上至下依次排列，第三支架包括第三支架台43，第三支架台43间隔地设于底座432的上方并且通过至少一个支撑杆与底座432固接。第二支架包括第二支架台42，第二支架台42间隔地设于第三支架台43的上方，且通过至少一个支撑杆与第三支架台43固接；第一支架包括第一支架台41，第一支架台41间隔地设于第二支架台42的上方，且通过至少一个支撑杆与第二支架台42固接。
44.力加载机构10包括推力杆12、可拆卸地设于推力杆12一端的推头13以及用于驱动推力杆12沿自身轴向移动的驱动装置。其中，驱动装置为涡轮蜗杆减速机，涡轮蜗杆减速机包括设在第一支架台41顶面的壳体11以及设于壳体11内的蜗轮，蜗轮通过一设于壳体11之外的手轮来驱动，壳体11还设有可供推力杆12由上至下穿过的装配孔，推力杆12为螺杆，推力杆12的螺纹与蜗轮的轮齿配合，推力杆12构成蜗轮蜗杆减速机的蜗杆；推头13设有螺纹孔，推力杆12的下端设有外螺纹，推力杆12的下端与推头13的螺纹孔螺纹连接，从而方便根据实际测量需求来更换推头13。当手动正反转动手轮时，蜗轮正反转动，从而带动推力杆12上下移动，当推力杆12往下移动时，推力杆12对力测量机构20施力，从而驱使力测量机构20
往下施力于加载座31。采用蜗轮蜗杆减速机来驱动推力杆12可以使推力杆12的位移较为精密，从而可以更加精确地控制推力杆12施加的力度。当然，在其他实施例中，推力杆12还可以由精度较高的直线模组或者伺服电机来驱动。
45.力测量机构20包括上压头22、与上压头22间隔的下压头23以及位于上压头22和下压头23之间的力传感器24。上压头22可沿自身轴向移动地与一设在第二支架台42上的压头导向套配合，导向套对上压头22起到导向作用，使上压头22移动较为平稳，有利于提高检测力度的精度以及提高形变测量机构测量形变的精度。上压头22的上端设有推拉头21，推拉头21设有内腔，内腔的顶壁开设有通孔，推力杆12的推头13的下端包括一膨胀部，膨胀部的直径大于内腔顶壁的通孔直径，推头13的膨胀部装配在内腔内，推头13的上端从内腔顶壁的通孔延伸至内腔外，并且与推力杆12的下端螺纹连接，这样结构简单，并且能使推头13既可以卡接在推拉头21上，以实现推拉头21和推头13同步上下移动，还可以使推头13相对于推拉头21发生转动，以便与推力杆12的自转过程相适应。上压头22的下端和下压头23之间通过力传感器24连接。
46.优选的，上压头22的下端面设有上凹槽，下压头23的上端面设有下凹槽，上压头22的下端插设在下压头23的下凹槽内，力传感器24设于上压头22的上凹槽内，力传感器24的上端和下端分别通过螺丝与上压头22的上凹槽侧壁和下压头23的下凹槽侧壁连接，这样可以利用上凹槽和下凹槽来保护力传感器24，降低力传感器24由于受到碰撞而失效的概率。工作时，推力杆12通过推头13施力于推拉头21，通过推拉头21来带动上压头22沿自身轴向移动，且上压头22带动力传感器24和下压头23移动，当下压头23往下移动时，下压头23移向测试工装30，并挤压测试工装30，对测试工装30施力。
47.测试工装30包括加载座31、基座33以及位于基座33和推杆之间的假轴32。加载座31、假轴32以及基座33沿上下方向依次排列，基座33固接在底座432的顶面。假轴32和加载座31限定出一用于放置圆锥滚子50的第一装配空间，假轴32和基座33限定出一用于放置圆锥滚子50的第二装配空间；当力加载机构10通过一力测量机构20施力于加载座31，第一装配空间内的圆锥滚子50受到加载座31和假轴32的压力而发生形变，第二装配空间内的圆锥滚子50受到假轴32和基座33的压力而发生形变。在其他实施例中，也可以只设置第一装配空间，或者只设置第二装配空间。在本实施例中，加载座31朝向假轴32的一侧设有第一凹槽，假轴32朝向加载座31的一端设有第一轴肩部，假轴32的端部与第一凹槽配合，第一装配空间由第一轴肩部的侧壁和第一凹槽的侧壁限定形成；基座33朝向假轴32的一侧设有第二凹槽，假轴32朝向基座33的一端设有第二轴肩部，假轴32的端部与第二凹槽配合，第二装配空间由第二轴肩部的侧壁和第二凹槽的侧壁限定形成。第一凹槽的侧壁和第一轴肩部的侧壁可以模拟用于装配圆锥滚子50的轴承圈，第二凹槽的侧壁和第二轴肩部的侧壁可以模拟用于装配圆锥滚子50的轴承圈，下压头23施加于加载座31的力相当于实际应用中圆锥滚子50受到的轴向力，这样可以使圆锥滚子50的测试过程更加接近实际应用场景，有利于提高测试准确度。
48.当力测量机构20的下压头23施力于加载座31时，假轴32被限定在下压头23和基座33之间，并且假轴32可以转动，这样可以使测试工装30更加接近圆锥滚子50的实际使用场景，有利于提高测量准确性。本实施例中的假轴32、加载座31、圆锥滚子50以及基座33可以相互分离，因而可以灵活地更换假轴32、加载座31以及圆锥滚子50，以便适配实际测试过程
以及适用于多种测试对象。
49.进一步的，加载座31包括加载部312以及与加载部312连接的导向柱311，第一凹槽设在加载部312的底面，导向柱311沿上下方向设置，导向柱311可沿自身轴向移动地与一设在第三支架台43的衬套431配合，衬套431可以对导向柱311起到导向作用，使导向柱311移动过程更加平稳，有利于提高力传感器24和形变测量机构的测量精度。
50.优选的，加载部312设在导向柱311的下端，导向柱311的上端可分离地与衬套431配合，这样方便根据实际需求来更换加载座31，以便使加载座31能够适配于多种类型规格的圆锥滚子50。进一步的，导向柱311背向加载部312的一端的端面设有推力滚针轴承25，当力加载机构10通过力测量机构20施力于导向柱311时，导向柱311可相对于力测量机构20发生转动。
51.形变测量机构设在测试工装30的一侧，用于测量加载座31与基座33之间的距离。当圆锥滚子50受力时，圆锥滚子50会产生形变，从而加载座31与基座33之间的距离也会发生变化，因而测量加载座31与基座33之间的距离变化数值，可以大致相当于测量圆锥滚子50的形变量，根据测量到的形变量，来确定圆锥滚子50在实际使用中所适配的垫片类型。形变测量机构可以是测高仪，在其他实施例中，形变测量机构可以是测距移、红外测量仪器等测量距离的仪器，在此不对形变测量机构的类型做出限制，只要其能够测量距离即可。
52.在本实施例中，测试圆锥滚子轴承的测试台的测量方法包括以下步骤：
53.s1：往第一装配空间和第二装配空间内装入待检测的圆锥滚子50；使下压头23与加载座31的导向杆相间隔，仅仅由加载座31的自身重力压在第一空间的圆锥滚子50上，然后手动转动假轴32，使假轴32和加载座31发生相对转动以及使假轴32和基座33发生相对转动，以使假轴32、圆锥滚子50、加载座31以及基座33之间均处于较为适合的装配状态，提高测量精度；
54.在其他实施例中，还可以手动转动加载座31或基座33，或者同时转动加载座31、假轴32以及基座33，只要能实现假轴32与基座33发生相对转动，以及使假轴32与加载座31发生相对转动即可。在其他实施例中，还可以采用驱动件来驱动假轴32或基座33或加载座31转动。此外，还可以采用形变测量机构来测量加载部312的底侧面与基座33的顶侧面之间的距离，以便确认加载座31、假轴32、圆锥滚子50以及基座33是否配合到位。如果加载座31、假轴32、圆锥滚子50以及基座33配合到位，则进行下一步步骤。
55.s2：力加载机构10通过力测量机构20施力于加载座31，直到力测量机构20感应到压力信号，力测量机构获取初始受力数据，形变测量机构测量并获得加载座31和基座33之间的初始距离数据；
56.具体的，手动转动手轮，使推力杆12下移，推力杆12通过推头13往下挤压推拉头21，从而使推拉头21施力于上压头22，由上压头22通过力传感器24推动下压头23下移并挤压导向柱311，导向柱311可以对上压头22产生反作用力，因而，当下压头23挤压导向柱311时，力传感器24受力而产生压力信号，当力传感器24产生压力信号时，停止转动手轮，也即力加载机构10停止施力，此时力传感器24获取初始受力数据，形变测量机构获取加载座31和基座33之间的初始距离数据。然后进行下一步骤。
57.s21：力加载机构10的加载力多次递增，每增加一次加载力，力测量机构20获取一次检测受力数据，形变测量机构获取一次检测距离数据；具体的，通过手轮来使推力杆12下
移，推力杆12下移特定的距离，则其对加载座31形成的压力也会适应性增大，反之，推力杆12上移，则其对加载座31形成的压力也会适应性减小。因此，在本实施例中，手轮每次转动特定圈数，然后对应推力杆12每次下移特定距离，最终对应每次的加载力。在本实施例的一个应用场景中，每次加载的力为100n，共加10次，因此，力传感器24测量到的检测受力数据为10个。
58.s22：根据力测量机构20获取的检测受力数据以及形变测量机构获取的检测距离数据生成检测分析曲线；检测受力数据为x轴变量，检测距离数据为y轴变量。与此同时，力加载机构10的推力杆12上移，推力杆12停止对力测量机构20往下施力，推力杆12带动力测量机构20的下压头23上移，并与加载座31分离。
59.s23：多次重复步骤s21-s22的操作，获取每次操作所对应的检测分析曲线，当各检测分析曲线的重合度达标，则进行s3步骤，如果各检测分析曲线的重合度不达标，则排查测试台的各部件是否配合达标或者结构是否达标，另外还要排查操作过程是否出现错误，待调整各部件结构以及配合关系，以及改正操作错误后，再进行前面各步骤操作，直到当各检测分析曲线的重合度达标。
60.例如各检测分析曲线对应位置的数值之间相差不超过0.1mm，则为重合度达标，重合度达标时，检测受力数据和检测距离数据呈固定的线性关系，该线性关系对应于检测分析曲线。该步骤的作用是检测测试台的工作性能是否能适用于后续的正式测试过程，如果不适用，则对测试台以及操作过程进行改善，以便后续的正式测试过程更加准确。
61.s3：力加载机构10的加载力多次递增，每增加一次加载力，力测量机构20获取一次受力数据，形变测量机构获取一次距离数据；例如，可以进行10次加载，每次加载500n，获取10次受力数据和10次距离数据，受力数据为x轴变量，距离数据为y轴变量。
62.s4：根据力测量机构20获取的受力数据以及形变测量机构获取的距离数据生成分析曲线；
63.s5：将圆锥滚子50在设计阶段的受力理论值输入分析曲线，获取对应的距离理论值，并且获取距离理论值与初始距离数据的差值；其中，受力理论值为设计人员预测的圆锥滚子50在实际工作场景中的受力值，不同工作场景，其受力值可能不同；由于经过s23的检验，检测受力数据和检测距离数据大致呈线性关系，因而，在同样的测试台测量下，得出的分析曲线也大致呈线性关系，因此输入受力理论值时，也可以获得对应的受力距离值，受力距离值与初始距离数据的差值即对应于圆锥滚子50的形变量。
64.s6：更换假轴32，多次地重复s1-s5步骤的操作，获得每次操作所生成的差值；计算各差值的平均值，这样是为了降低假轴32对测量结果的影响，差值的平均值更加接近实际场景中的圆锥滚子50形变量，根据平均值来选取对应的垫片，垫片可以更符合实际使用需求。
65.只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。