[发明专利]一种车轮芯轴螺栓预紧力检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及螺栓预紧力检测装置，尤其涉及一种车轮芯轴螺栓预紧力检测装置。

背景技术

目前，在第一代、第二代轮毂轴承单元中，轮毂轴承通过芯轴与芯轴螺栓配合锁紧，为了研究芯轴螺栓摩擦系数、芯轴与芯轴螺栓贴合面积与其预紧力的关系，需要轮毂轴承装车状态下的游隙或预紧力提供支持，因此需要检测芯轴螺栓的扭矩与预紧力的线性关系。现有技术中，常见的螺栓预紧力检测一般采用下述两种方案：第一种方案，在螺栓末端中心打孔，把敏感元件埋入螺栓内部，通过敏感元件感知螺栓的变形情况，对敏感元件输出的电信号进行分析处理，获取到预紧力，进行检测；第二种方案，在螺栓上没有螺纹的螺柱上加工出测量平面，把应变片粘贴于该测量平面，通过螺栓内孔引出信号线，利用应变片的应变来探测螺栓预紧力。对于第一种方案，有些螺栓自身硬度很高，不便于打孔，有些螺栓型号很小，打孔非常困难，同时孔与螺母的同轴度、孔内的光滑程度等都极难控制，从而导致检测精度低，检测困难；针对第二种方案，螺栓太小，也难以加工出平面，应变片缺乏安装位置，有些螺栓的螺柱整体都带有螺纹，加工平面后会影响螺栓的正常使用。综上，现在的螺丝轴向预紧力检测都对螺栓自身带有破坏性，而且检测环境、状态一致性很难控制，从而导致检测精度低，甚至完全无法检测。

中国专利授权公告号：CN202867494U，授权公告日2013年4月10日，公开了一种设有预紧力检测转头的螺栓，包括螺栓、检测转头、固定杆、弹簧、固定销及粘结剂，螺栓的轴心设有台阶孔、固定销孔及调节销孔，检测转头上设有摆动臂及调节销，固定杆上设有凸台及螺帽；固定杆设于台阶孔内，粘结剂将固定杆端头与台阶孔固连，检测转头套装在固定杆的凸台上，固定销嵌在固定销孔内，弹簧设于调节销与固定销之间。通过肉眼观测检测转头的位置，即可及早发现螺栓的预紧力降低或失效，具有结构简单，检测方便的优点。其不足之处是该种检测方式中需要在螺栓的轴心加工出台阶孔，一批螺栓上，每次螺栓都加工台阶孔，每个台阶孔的同轴度、深度、直径、粗糙度等都会有差异，因此预紧力检测精度低，一致性差。同时螺栓中心打孔还会降低螺栓自身强度，破坏螺栓自身结构。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的螺栓预紧力检测过程中会破坏螺栓自身结构，同时检测精度低的不足，提供了一种在不破坏螺栓自身结构的情况下，能够准确检测螺栓预紧力的车轮芯轴螺栓预紧力检测装置，该种装置检测方便，可用于车轮芯轴螺栓出厂检验以及维修时的检验，从而保证轮毂轴承单元性能稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车轮芯轴螺栓预紧力检测装置，包括基座、连接块和芯轴，连接块与基座连接，芯轴与连接块连接，芯轴的中心设有通孔，所述的通孔的轴线与基座垂直，所述的通孔的下端设有内螺纹，通孔内设有芯轴螺栓，芯轴螺栓的下端与通孔的下端螺纹连接，芯轴的上端外侧套设有支撑套，所述的支撑套与芯轴间隙配合，支撑套的上端高出芯轴上端，芯轴螺栓与支撑套的上端接触，支撑套的外侧面上贴有应变片组，应变片组与应变适配器连接，所述的应变适配器与工控机连接，芯轴螺栓的上端设有套筒，所述的套筒与扭矩扳手连接。套筒套在芯轴螺栓上，扭矩扳手与套筒连接，扭矩扳手转动后，芯轴螺栓与芯轴之间不断拧紧，芯轴螺栓挤压支撑套使得支撑套变形，支撑套上的应变片组也产生形变，芯轴螺栓的预紧力与支撑套的支撑力是一对作用力与反作用力，力的大小相等，扭矩扳手每转动一个特定的扭矩都会记载下来，同时观察工控机上对应的电压值，应变片组已经通过应变片标定装置标定过，因此每个电压都能对应一个压力值（该压力值等于芯轴螺栓的预紧力），从而得出扭矩与预紧力的关系，实现预紧力的检测，该种预紧力检测过程中不需要破坏螺栓自身结构，不会影响螺栓强度，整个检测装置结构简单，检测非常方便，检测结果准确。

作为优选，所述的支撑套包括上支撑套和下支撑套，所述的上支撑套的上端向外延伸形成上翻边，所述的下支撑套的下端向外延伸形成下翻边，所述的应变片组贴在下支撑套上。为了使得支撑套受压后能具有较大应变量，支撑套自身的长度较长而壁厚较薄，这样支撑套在受到较小的压力作用时也能形变，然而这样也导致支撑套受到压力较大时其中间部位可能沿径向拱起而导致应变片失效，因此把支撑套分为上支撑套和下支撑套，上支撑套和下支撑套自身长度都远小于单个支撑套的长度，因此受到较大的压力后其中间部位不易拱起，从而保持应变片组能够稳定的检测到应变量。

作为优选，所述的应变片组包括四个应变片，四个应变片采用全桥方式连接。全桥连接方式，检测精度高，