本實(shí)用新型涉及機(jī)械工程領(lǐng)域與汽車行業(yè)，具體涉及到一種密封圈側(cè)唇壓力測量裝置。

背景技術(shù)：

目前，在研究輪轂軸承摩擦力矩的影響因素中，密封處的摩擦占輪轂軸承總摩擦的比例較大，而唇口壓力是密封處摩擦產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。當(dāng)前對(duì)于密封圈接觸壓力測量沒有直接的手段，大多數(shù)壓力數(shù)據(jù)的獲取仍采用理論計(jì)算或CAE仿真，存在較大的不確定性，需要實(shí)用新型一種直接壓力測量方法與測量裝置。本實(shí)用新型旨在解決該問題，研制一種專用于輪轂軸承密封圈側(cè)唇壓力測量裝置，并達(dá)到完全模擬輪轂軸承密封圈的實(shí)際安裝條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：

(1)模擬密封圈在實(shí)際軸承產(chǎn)品上的安裝狀態(tài)，滿足骨架與周邊以相同的粗糙度、硬度、過盈量配合，密封橡膠側(cè)唇與內(nèi)圈之間以相同的粗糙度、硬度、過盈量配合。

(2)測量側(cè)唇在不同過盈量下的接觸壓力，支撐軸承摩擦特性的研究。

(3)提供測量結(jié)果給設(shè)計(jì)人員進(jìn)行CAE分析方法的校準(zhǔn)。

本實(shí)用新型提供了一種密封圈側(cè)唇壓力測量裝置，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置包括底座、底板、彈性敏感元件、內(nèi)環(huán)、密封圈、外環(huán)、螺桿與固定螺母；

所述的底座與底板相連；所述的底板平面上與所述的內(nèi)環(huán)下表面相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有沉孔，所述的彈性敏感元件與底板和內(nèi)環(huán)上的沉孔呈微小間隙配合安裝；

所述的底板平面上設(shè)置有圓臺(tái)，所述的內(nèi)環(huán)在于底板所設(shè)平臺(tái)相對(duì)應(yīng)的地方設(shè)置有導(dǎo)向孔，所述的圓臺(tái)與所述的導(dǎo)向孔進(jìn)行微小間隙配合；

所述的內(nèi)環(huán)上表面為圓弧面，所述的密封圈上設(shè)置有唇口；所述的圓弧面與密封圈的唇口進(jìn)行貼合；

所述的密封圈上的骨架外元后面與所述外環(huán)的內(nèi)圓周進(jìn)行過盈配合；

所述外環(huán)中心開設(shè)有螺紋孔，所述的外環(huán)與所述底座橫架通過螺桿與固定螺母配合安裝。

優(yōu)選地，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置中的密封圈上的唇口為三個(gè)，分別為一個(gè)主唇與兩個(gè)側(cè)唇。

優(yōu)選地，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置中的底座中心設(shè)置有沉孔一，所述的底板中心下方設(shè)置有圓臺(tái)，所述的底座與底板通過沉孔一與圓臺(tái)進(jìn)行微小間隙配合。

優(yōu)選地，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置中的底板上平面與對(duì)應(yīng)的內(nèi)環(huán)下表面上的沉孔均為四個(gè)，所述的四個(gè)沉孔在同一圓周上每隔90度等角度分布。

優(yōu)選地，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置中的底板上平面上的圓臺(tái)為2個(gè)，呈180度分布設(shè)置；內(nèi)環(huán)圓周與兩個(gè)圓臺(tái)位置相對(duì)應(yīng)處設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)向孔。

優(yōu)選地，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置中的內(nèi)環(huán)的圓弧面的曲率半徑與粗超度與密封圈在輪轂軸承上的實(shí)際安裝狀態(tài)一致；所述外環(huán)的內(nèi)圓周面的內(nèi)徑、粗糙度、邊緣倒角與密封圈在輪轂軸承上的實(shí)際安裝狀態(tài)一致。

優(yōu)選地，所述的密封圈側(cè)唇壓力測量裝置中的外環(huán)在圓周方向設(shè)置有4個(gè)減重孔。

一種密封圈側(cè)唇壓力測量方法，包括如下步驟：

步驟一、先測量外環(huán)與內(nèi)環(huán)零件軸向相對(duì)間隙c；測量密封圈側(cè)唇的伸出長度記為a；將密封圈壓入外環(huán)，測量密封圈的壓入深度，記為b；然后將外環(huán)與密封圈所組成的組件通過密封圈唇口與內(nèi)環(huán)進(jìn)行圓周方向的配合；

依據(jù)如下公式確定密封圈側(cè)唇過盈量△L：

△L＝a-b-c

步驟二、密封圈的安裝：從底座橫梁上部的中心螺栓孔旋入螺桿，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺桿的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，隨著螺桿的不斷下降，并與外環(huán)螺栓孔實(shí)現(xiàn)結(jié)合，選入外環(huán)的中心螺栓孔中，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外環(huán)的中心導(dǎo)向與定位；

通過固定螺母旋入螺桿中，固定螺母端面與底座橫梁上平面貼合，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿的固定；

步驟三、通過4個(gè)彈性敏感元件感應(yīng)來自密封圈軸向壓力變化，在未安裝所述密封圈5時(shí)，軸向壓力為0；

安裝所述密封圈后，每個(gè)彈性敏感元件軸向形變?yōu)棣膇，該軸向形變?yōu)棣膇通過特定的光柵或機(jī)械式刻度被讀取，被標(biāo)定的彈性敏感元件的彈性系數(shù)為Ki，通過求總和，能夠獲取軸向壓力，如下公式：

步驟四：旋轉(zhuǎn)外環(huán)實(shí)現(xiàn)密封圈在軸向?qū)崿F(xiàn)不同的過盈量改變，而最終獲取到不同側(cè)唇過盈量下的軸向壓力。

具體地，

該密封圈側(cè)唇壓力測量裝置包括底座、底板、彈性敏感元件、內(nèi)環(huán)、密封圈、外環(huán)、螺桿、固定螺母。

底座中心開有一個(gè)沉孔一，底板中心下方設(shè)有一個(gè)圓臺(tái)；底座與底板通過各自的中心沉孔與圓臺(tái)進(jìn)行匹配連接，采用微小的間隙配合，保證滿足兩者的同心；底板上平面分別開設(shè)有4個(gè)沉孔與2個(gè)圓臺(tái)，4個(gè)沉孔在同一圓周上每隔90度等角度分布，2個(gè)圓臺(tái)呈180度對(duì)稱分布；彈性敏感元件總共有4個(gè)，依次與所述底板上的4個(gè)沉孔進(jìn)行微小間隙配合；內(nèi)環(huán)中心開有一個(gè)大的減重中心孔，內(nèi)環(huán)在下表面開設(shè)4個(gè)沉孔，4個(gè)沉孔在同一圓周上每隔90度等角度分布，4個(gè)沉孔分別與所述彈性敏感元件的4個(gè)元件進(jìn)行微小間隙配合，內(nèi)環(huán)在圓周上開設(shè)2個(gè)180度對(duì)稱分布的導(dǎo)向孔，分別與所述底板的圓臺(tái)進(jìn)行微小間隙配合；內(nèi)環(huán)上表面的邊緣被加工成圓弧面，圓弧面與密封圈的3個(gè)橡膠唇口進(jìn)行貼合，內(nèi)環(huán)的圓弧面被加工出與實(shí)際輪轂軸承內(nèi)圈圓弧面相同的曲率半徑與粗糙度，從而保證相同的接觸壓力效果。

密封圈上的骨架外圓周面與外環(huán)的內(nèi)圓周進(jìn)行過盈配合，外環(huán)的內(nèi)圓周面上的內(nèi)徑、粗糙度、邊緣倒角分別與實(shí)際輪轂軸承中外圈內(nèi)圓周面內(nèi)徑、粗糙度、邊緣倒角相同，從而保證所述密封圈與外環(huán)之間的配合(過盈量與壓入深度)與真實(shí)安裝狀態(tài)有相同的效果；外環(huán)在中心開設(shè)有一個(gè)螺紋孔，螺紋孔與所述螺桿實(shí)現(xiàn)螺紋副配合，可實(shí)現(xiàn)圓周方向的螺旋運(yùn)動(dòng)；外環(huán)在圓周方向開設(shè)4個(gè)大型減重孔。

螺桿與底座橫梁上的螺紋孔實(shí)現(xiàn)螺紋副配合，螺桿螺紋上連接有所述固定螺母，固定螺母緊貼于橫梁上平面，用于旋緊固定螺桿。

整個(gè)密封圈側(cè)唇壓力測量裝置的工作過程：

首先，把內(nèi)環(huán)通過2個(gè)180對(duì)稱分布的中心孔與所述底板的2個(gè)180度分布的圓臺(tái)對(duì)接匹配，同時(shí)通過所述4個(gè)彈性敏感元件連接所述外環(huán)與所述底板。

其次，先把密封圈側(cè)唇的伸出長度a通過測量儀器測得；通過特定壓裝工裝把密封圈壓入外環(huán)，同時(shí)測量密封圈的壓入深度b，然后把所述外環(huán)與密封圈所組成的組件通過密封圈唇口與所述內(nèi)環(huán)進(jìn)行圓周方向的配合；此時(shí)，從所述底座橫梁上部中心螺栓孔旋入螺桿，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺桿的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，隨著螺桿的不斷下降，并與所述外環(huán)螺栓孔實(shí)現(xiàn)結(jié)合，選入所述外環(huán)的中心螺栓孔中，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外環(huán)的中心導(dǎo)向與定位。

再次，通過所述固定螺母旋入所述螺桿中，所述固定螺母端面與所述底座橫梁上平面貼合，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿的固定。

至此，完成所述密封圈的安裝。

最后，測量時(shí)，通過所述4個(gè)彈性敏感元件感應(yīng)來自密封圈軸向壓力變化，在未安裝所述密封圈時(shí)，軸向壓力為0。安裝所述密封圈后，每個(gè)彈性敏感元件軸向形變?yōu)棣膇，該軸向形變?yōu)棣膇通過特定的光柵或機(jī)械式刻度被讀取，被標(biāo)定的彈性敏感元件的彈性系數(shù)為Ki，通過求總和，能夠獲取軸向壓力，如下公式(1)：

先測量所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)零件軸向相對(duì)間隙c，依據(jù)如下公式2確定密封圈側(cè)唇過盈量：

△L＝a-b-c (2)

另外，可旋轉(zhuǎn)所述外環(huán)實(shí)現(xiàn)所述密封圈在軸向?qū)崿F(xiàn)不同的過盈量改變，而最終獲取到不同側(cè)唇過盈量下的軸向壓力。

本實(shí)用新型采用一種圓周對(duì)稱敏感元件設(shè)計(jì)，并采用平均算法消除圓周平面不平度對(duì)測量結(jié)果的影響；采用完全符合原始安裝條件的工裝設(shè)計(jì)，使得測量結(jié)果能夠真實(shí)反映輪轂軸承密封圈安裝狀態(tài)的壓力特征。對(duì)工裝上不涉及匹配面的部分進(jìn)行輕量化處理，消除自重質(zhì)量引起的測量累積誤差?？舍槍?duì)組合式側(cè)唇密封圈進(jìn)行組合壓力測試，也可剖分進(jìn)行單獨(dú)測試，從而獲取每個(gè)側(cè)唇唇口壓力。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型的測量裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為密封圈在輪轂軸承上的實(shí)際安裝狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為內(nèi)環(huán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為外環(huán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為密封圈過盈量參數(shù)a，b，c示意圖。

圖6為根據(jù)不同過盈量所得到的壓力變化曲線。

標(biāo)號(hào)說明：1、底座；2、底板；21、底座沉孔；3、彈性敏感元件；4、內(nèi)環(huán)；41、內(nèi)環(huán)沉孔；5、密封圈；51、主唇；52、骨架；53、側(cè)唇二；54、側(cè)唇一；6、外環(huán)；7、螺桿；8、固定螺母；9、減重孔；10、導(dǎo)向孔；11、圓臺(tái)；12、沉孔一；13、底板圓臺(tái)；14、內(nèi)環(huán)中心螺紋孔；15、內(nèi)圈；16、外圈；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例：

本實(shí)用新型提供了一種密封圈側(cè)唇壓力測量裝置，見附圖1，包括底座1、底板2、彈性敏感元件3、內(nèi)環(huán)4、密封圈5、外環(huán)6、螺桿7、固定螺母8；如圖2，密封圈5包括主唇51、骨架52、側(cè)唇二53、側(cè)唇一54。

底座1中心開有一個(gè)沉孔一12，所述底板2中心下方設(shè)有一個(gè)底板圓臺(tái)13。所述底座1與所述底板2通過各自的中心沉孔與圓臺(tái)進(jìn)行匹配連接，采用微小的間隙配合，保證滿足兩者的同心。所述底板2上平面分別開設(shè)有4個(gè)沉孔21與2個(gè)圓臺(tái)11，4個(gè)沉孔在同一圓周上每隔90度等角度分布，2個(gè)圓臺(tái)呈180度對(duì)稱分布。所述彈性敏感元件3總共有4個(gè)，依次與所述底板2上的4個(gè)沉孔進(jìn)行微小間隙配合。

所述內(nèi)環(huán)4中心開有一個(gè)大的減重中心孔，所述內(nèi)環(huán)4在下表面開設(shè)4個(gè)沉孔，4個(gè)沉孔在同一圓周上每隔90度等角度分布，4個(gè)沉孔分別與所述彈性敏感元件3的4個(gè)元件進(jìn)行微小間隙配合，所述內(nèi)環(huán)4的俯視圖見附圖3，所述內(nèi)環(huán)4在圓周上開設(shè)2個(gè)180度對(duì)稱分布的導(dǎo)向孔10，分別與所述底板2的圓臺(tái)11進(jìn)行微小間隙配合。所述內(nèi)環(huán)4上表面的邊緣被加工成圓弧面，圓弧面與所述密封圈5的3個(gè)橡膠唇口進(jìn)行貼合，所述內(nèi)環(huán)4的圓弧面被加工出與附圖2中內(nèi)圈15圓弧面相同的曲率半徑與粗糙度，從而保證相同的接觸壓力效果。

所述密封圈5上的骨架外圓16周面與所述外環(huán)6的內(nèi)圓周進(jìn)行過盈配合，所述外環(huán)6的內(nèi)圓周面上的內(nèi)徑、粗糙度、邊緣倒角分別與附圖2中外圈內(nèi)圓周面內(nèi)徑、粗糙度、邊緣倒角相同，從而保證所述密封圈5與外環(huán)6之間的配合(過盈量與壓入深度)與附圖2中的真實(shí)安裝狀態(tài)有相同的效果。所述外環(huán)6在中心開設(shè)有一個(gè)中心螺紋孔14，螺紋孔與所述螺桿7實(shí)現(xiàn)螺紋副配合，可實(shí)現(xiàn)圓周方向的螺旋運(yùn)動(dòng)。所述外環(huán)6在圓周方向開設(shè)4個(gè)大型減重孔9，所述外環(huán)6的俯視圖見附圖4。

所述螺桿7與所述底座1橫梁上的螺紋孔實(shí)現(xiàn)螺紋副配合，所述螺桿7螺紋上連接有所述固定螺母8，所述固定螺母8緊貼于橫梁上平面，用于旋緊固定所述螺桿7。

整個(gè)密封圈側(cè)唇壓力測量裝置的工作過程：

首先，參照附圖2把所述內(nèi)環(huán)4通過2個(gè)180對(duì)稱分布的中心孔與所述底板2的2個(gè)180度分布的圓臺(tái)對(duì)接匹配，同時(shí)通過所述4個(gè)彈性敏感元件3連接所述外環(huán)4與所述底板2。

其次，參照附圖5先把密封圈5側(cè)唇的伸出長度a通過測量儀器測得。再參照附圖2通過特定壓裝工裝把密封圈5壓入外環(huán)6，依據(jù)附圖5同時(shí)測量密封圈的壓入深度b，然后把所述外環(huán)6與密封圈5所組成的組件通過密封圈5唇口與所述內(nèi)環(huán)4進(jìn)行圓周方向的配合。此時(shí)，從所述底座1橫梁上部中心螺栓孔旋入螺桿7，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺桿的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，隨著螺桿的不斷下降，并與所述外環(huán)6螺栓孔實(shí)現(xiàn)結(jié)合，選入所述外環(huán)6的中心螺栓孔中，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述外環(huán)6的中心導(dǎo)向與定位。

再次，通過所述固定螺母8旋入所述螺桿7中，所述固定螺母8端面與所述底座1橫梁上平面貼合，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺桿7的固定。

至此，完成所述密封圈5的安裝。

最后，測量時(shí)，通過所述4個(gè)彈性敏感元件3感應(yīng)來自密封圈軸向壓力變化，在未安裝所述密封圈5時(shí)，軸向壓力為0。安裝所述密封圈5后，每個(gè)彈性敏感元件軸向形變?yōu)棣膇，該軸向形變?yōu)棣膇通過特定的光柵或機(jī)械式刻度被讀取，被標(biāo)定的彈性敏感元件的彈性系數(shù)為Ki，通過求總和，能夠獲取軸向壓力，如下公式(1)：

依據(jù)附圖5先測量所述外環(huán)6與內(nèi)環(huán)4零件軸向相對(duì)間隙c，依據(jù)如下公式2確定密封圈側(cè)唇過盈量：

△L＝a-b-c (2)

另外，可旋轉(zhuǎn)所述外環(huán)6實(shí)現(xiàn)所述密封圈5在軸向?qū)崿F(xiàn)不同的過盈量改變，而最終獲取到不同側(cè)唇過盈量下的軸向壓力。

參照附圖5，先把密封圈5側(cè)唇的伸出長度a通過測量儀器測得：a＝2.3mm。參照附圖2，通過特定壓裝工裝把密封圈5壓入外環(huán)6，依據(jù)附圖5同時(shí)測量密封圈的壓入深度b，測量結(jié)果b＝0.7mm。參照圖2與以上整個(gè)密封圈側(cè)唇壓力測量裝置的工作過程，進(jìn)行所述類型密封圈5的安裝。參照附圖5，測量所述外環(huán)6與內(nèi)環(huán)4零件軸向相對(duì)間隙c，測量值c＝1.3mm。依據(jù)公式(2)計(jì)算得到側(cè)唇軸向過盈量△L＝2.3-0.7-1.3＝0.3mm。

所述4個(gè)彈性敏感元件3的彈性系數(shù)經(jīng)過標(biāo)定后的值依次為K1＝1.05N/mm，K2＝1.02N/mm，K3＝1.05N/mm，K4＝1.08N/mm。完成所述密封圈5的安裝后，0.3mm特定過盈量下的4個(gè)敏感元件的彈性變形與對(duì)應(yīng)的壓力依次如下表1：

表1壓力測量結(jié)果表

旋轉(zhuǎn)所述外環(huán)6實(shí)現(xiàn)所述密封圈5在軸向?qū)崿F(xiàn)不同的過盈量改變，而最終獲取到不同側(cè)唇過盈量下的軸向壓力。如圖6為根據(jù)不同過盈量所得到的壓力變化曲線。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實(shí)用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。