汽车轮毂轴承模拟试验机加载方式探讨

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1、万方数据■洛阳轴承研究所有限公司／郑志功■洛阳哈博轴承试验科技有限公司，张培君■奇瑞汽车股份有限公司，王技汽车零部件生产专用设备汽车轮毂轴承模拟试验机加载方式探讨汽车轮毂轴承的质量直接关系到汽车安全性、寿命、转向平稳性和舒适度，因此必须对其进行模拟工况耐久性试验。轴承设计者为了试验轮毂轴承单元的综合性能，获得轮毂轴承在实际道路运行中的损坏形式，给主机提供可靠、真实的试验数据，通过对汽车在行驶过程中的受力方式进行分析，研制出新一代汽车轮毂轴承模拟试验机，其加载方式模拟了轮毂轴承的实际受力状态。该系列试验机可以完成汽车轮毂轴承一般耐久

2、性试验、强化疲劳试验、超速性能试验、抗烧蚀性高温试验、泥水喷溅试验及力矩刚性(角110度)人工测试等。对轮毂轴承进行试验，必须按正确的受力点对轴承施加一定大小和方向的载荷即轴向力和径向力，加载力必须满足力的三要素(位置、大／l、：lll方向)要求，轴承按一定转速运转，使其受力状态与轮毂轴承在汽车上的状态一致。在这样的状态下，按一定的载荷速度谱，进行模拟性能试验或强化试验，测试轴承的温升、振动等参数，直到达到试验要求。由此可以看出，研究轮毂轴承实际的受力方式是试验机研制的关键所在。轮毂轴承的外部载荷轮毂轴承的外部载荷是对其进行受力分

3、析、寿命计算和耐久性试验载荷谱设计的重要依据。影响轿车轮毂轴承外部载荷的情况非常复杂，这些因素包括路面状况、车速、轮胎特性、行驶路线以及驾驶习惯等。轮毂轴承的外部载荷等价于轮胎载荷，即轿车行驶过程中路面对轮胎的作用力，通常包括径向轮胎载荷和轴向轮胎载荷等。汽车在高速直线行驶中，轮毂轴承受到的外力为地面的支反力(此力称为径向外力)。该力的大小和轮轴承重有关，方向由轮胎着地点垂直向上并通过轴承回转中心，作用点为轮胎着地点。汽车在弯道行驶中，轮毂轴承除受到上述地面支反力外，还受到物体作圆周运动时受到的向心力的影响，该力的大小和向心力数值

4、有关，方向平行于轴线，指向弯道中心方向，作用点为轮胎着地点(此力称为轴向外力)。轮胎轮辋轴承组件受力分析如图l所示，路面对轮胎产生径向载荷Fz和轴向载荷F。(轴向载荷F。有正反两个方向，对应不同方向转弯)，此两力为地面对轮胎作用力，轮胎要保持平衡，由动静法得知，必然受到轮轴(或悬架)对轮胎轮辋轴承组件的方向相反、大小相等且作用于同一点的另一对作用力即径向载荷反力F，z和轴向载荷反力F，Y(轴向载荷反力F，Y有正反两个方向)，轮胎图1轮胎组件受力分析MC璃代零即件2们绰第7期∞www．mcl95Dtom万方数据MC溉p轮辋轴承组件重

5、力不计。试验施加力方式选择对轮毂轴承的试验加载力有两种形式。一种是以图1中径向载荷巴(单方向推力)和轴向载荷凡(双向力)为施加力，通过旋转的加载轴承直接加到轮毂轴承旋转圈上(加载轴承组件悬空，其主轴和轮毂轴承旋转圈固定在一起)，作用于轮胎着地点，在试验机上其平衡力为F2和F，Y(同样作用于轮胎着地点)。该平衡力通过轮毂轴承非旋转圈(非旋转圈和机座固定在一起)，最后由机座承受。另一种是以图1中径向载荷反力F，z(单方向拉力)和轴向载荷反力F0(双向力)为施加力，直接施加到轮毂轴承的非旋转圈上，作用于轮胎着地点，在试验机上其平衡力为F

6、：和F。(同样作用于轮胎着地点)。该力由轮毂轴承旋转圈加到承载轴系(轮毂轴承旋转圈和承载轴系主轴固定在一起)，由于承载轴系固定在基座上，最后平衡力Fz年llF。为机座承受。经过受力分析可以得出，第二种形式中，轮毂轴承旋转圈必然受到一个合力，该合力和第一种形式中径向载荷Fz(单方向推力)和轴向载荷R(双向力)的施加力一致。第一种加载方式直接，但加到着力点的径向力必须为推力，从着地点到轮毂轴承回转中心之间直接施加推力，在试验机上实现相对比较困难，国外有的试验机上该径向载荷实际为拉力，与轴承径向力方向不一致。第二种加载方式受力与第一种加

7、载方式完全等效，结构简单，径向力偏距及轮胎半径(轴向力加载半径)调整容易，轮毂轴承安装方便。需要说明的是，载荷谱中一般给定的载荷为Fz$IIF。，在试验时要对应调整载荷谱(主要调整轴向力方向和实际一致)。第二种加载方式可以根据不同的需要开发出同时试验两套轮毂轴承的双工位试验机，提高了试验效率。一般情况下，汽车左右轮毂轴承受力互不相同，仅在直线运动时受力一样，径向力各为轴重的一半，轴向力为零。因此，我们采用第二种方案，如图2(试验机俯视图)所示，试验机布置形式为卧式。传动同步带轮安装在试验主体(承载轴系)1壳体内中部，变频电动机布置

8、在床身内，通过同步带传动驱动承载轴系主轴旋转(图中未示出)，主体壳体两端为试验装置2，试验装置2中轮毂轴承的非旋转圈和承载体3固定在一起40201绰第7期MC理竹墨■件www．mcl950．Gom(其旋转圈通过试验工装和承载轴系主轴相连)，承载体3