軸孔配合間隙受溫度影響的研究

2024年4月2日發(作者：夫妻觀燈)

Sheji

yu

Fe*xi

?

設計與分析

軸孔配合間隙受溫度影響的研究

張智禺

（

中國空空導彈研究院

，

河南洛陽

471000

）

摘要:針對平臺穩定系統出現的振蕩現象

，

經過理論分析計算和試驗驗證

，

確定主要原因是軸孔配合間隙在高溫下減小導致雙

齒輪消隙機構失去作用

。

釆取了一系列有效可行的改進措施

，

嚴格控制配合面裝配過程

，

根據計算和試驗結果制定配合間隙范圍

。

通過

改進措施的行,該振蕩

了有效控制

。

關鍵詞:軸孔配合;振蕩

；

雙齒輪消隙

；溫度變化

；

間隙

0

引言

平臺穩定系統是密的控制系統

，

本文研究的穩定平臺

齒輪傳動機構中釆用常見的雙齒輪消隙方式消除系統傳動

空回

。

消隙齒輪

配合軸的

一致

，

因

的

現象

，

在高溫下

軸消隙齒輪孔間隙減小

，

雙齒輪

消隙作用消失

，

傳動機構

，

出現了穩定平臺振蕩現象

。

1

溫度變化對軸孔尺寸影響

溫

時軸孔的

下

：

1.1

外環軸直徑

!軸

的膨脹

（收縮

）

量

軸

軸隨溫

的理論值為

：

!

"

軸

=

!

軸

！

！

"

軸

式中

，

！

軸

制

軸的

系

，

約為

2.2

X

10

"%

/

,

。

計算得

"

3

0

的鋁制外環軸從

20

/到

40

匸膨脹量為

0.0132mm

，

從

20

2

到

60

°C

膨脹量為

0

.026

4

mm

。

對

4

只

"

30

的軸在

20

6

>40

7

和

60

8

溫度下

"

30

外徑尺寸

進行

，

1

所示

。

表

1

軸尺寸變化量

編號

外徑

溫

20

T

外

溫

40

U

20

Q

外徑

40

R

60

S

外徑

徑變化量

外徑變化量

1

29.992

mm

30.005

mm

30.02

mm

+0.013

mm

+0.028

mm

2

29.995

mm

30.006

mm

30.022

mm

+0.011

mm

+0.027

mm

3

29.994

mm

30.009

mm

30.021

mm

+0.015

mm

+0.027

mm

4

29.992

mm

30.005

mm

30.021

mm

+0.013

mm

+0.029

mm

試驗中,"

30

的軸從

20

9

升高到

40

°C

時

，

尺寸變化量平均

為

0.013

mm

20

；

升高

60

匸時

，

平

J

0.028

mm

。

理論軸

。

1.2

齒輪孔直徑

!孔

的膨脹

（收縮

）

量

孔

理論

!

"

孔

*

!

（

1+

!

孔

！

！

）

2

"

孔孔

！

TD

2

""

孔

式中

，

a

孔為鋼制齒輪孔的

系

，

1.05

X

10-

%

/

>

；

D

為

鋼制齒輪外徑

。

計算

"

30

的制大齒輪孔

20

匸到

40

@膨脹量為

0.003

mm

,

從

20

A

到

60

°C

膨脹量為

0.006

mm

。

對

5

只

"

30

的大齒輪孔在

20

C

、

40

D

和

60

E

溫度下

"

30

內

進行

，

2

。

試驗中,

"

3

0

的

齒輪孔

20

F

升高到

40

°C

時

，

尺寸變化

量平均為

0.003

mm

20

H

高到

60

I

，

平均

0.008

mm

。

理論孔

本

。

表

2

孔尺寸變化量

編號

內

溫

40

Z

20

V

內徑

40

W

內徑

60

X

內徑

溫

20

Y

徑變化量

內徑變化量

1

30.014

mm

30.019

mm

30.022

mm

0.005

mm

0.008

mm

2

30.015

mm

30.017

mm

30.021

mm

0.002

mm

0.006

mm

3

30.008

mm

30.013

mm

30.02

mm

0.005

mm

0.012

mm

4

30.014

mm

30.014

mm

30.022

mm0

mm

0.008

mm

5

30.011

mm

30.016

mm

30.018

mm

0.005

mm

0.007

mm

2

配合間隙對穩定系統的影響

外環軸規定尺寸為"

300

0

0

皿

mm

,齒輪內環孔規定尺寸為

"

300

皿

mm

，

"

30H7

/

h6

的小間隙配合

（

該配合的

間隙

0.034

mm

，

小間隙

0

）

,

軸孔

面輕微

因

齒輪消隙

。

試驗

可見

，

從

20

L

常溫到

60

M

高溫下齒輪

內環

"

30

孔與外環

"

30

軸尺寸變化均值分別為

0.008

mm

和

0.028

mm

,

配合間隙減少

0.02

mm

；

從

20

N

常溫到

40

O

高溫

下大齒輪

"

30

孔

合件"

30

軸

分

J

0.003

mm

和

0.013

mm

,

配合間隙減少

0.01

mm

。

與理論計算相符

。

對

29

裝配的軸孔

進行測量統計

，

配合間隙

1

。

如圖

1

所示

，

原裝配式軸孔的配合間隙主要集中在

0.012

?

0.017

mm

,但是存在

配合間隙較小的情況

。

常溫下軸孔配合間隙小

，

在溫

高過程中

，

配合間

隙

減小

0

mm

,

齒輪和軸無法相對

動

，

溫度進一步

高

，

減

機構中

齒輪

合中

，

了齒隙

。

對

平臺穩定系統

，

只要有傳動空

，

持

振蕩

。

當

振蕩

幅

對

應

的

角

超

過定的振

靜態誤

的

指

標

要

求

，

持

振蕩是

伺服

系統允許

的

，

但

長

間

幅

的振

蕩

造

機

械磨損

，

增加

控制

誤

，

因

須

對穩定系統的自

持

振蕩進行控制

。

（

下轉第

127

頁

）

機電信息

2019

年第

15

期總第

585

期

123

Sheji

yu

Fenxi

?

設計與分析

對車間的各個設備進行邏輯控制

。本項目

PLC

對變頻和電磁流

模擬信號的采集以及

PLC

模擬

輸出控制頻的頻率

，

其模擬量輸入

輸出信號均采用

4

?

20

mA

的標準電流信號

。

輸

圖8可以

PLC

對

1

污泥泵頻數據采集

、

處理和

塊

，

經

A

D

轉換為整形數(存放于

PIW304

"，

在

PLC

程序內

部對相應的信號進行處理之前

，

需要將整形數轉換成對應

變頻器量程的實際物理值MO_HZ_OUT

(位于

DB1

數據塊內)

,

/

首先頻

4

?

20

mA

輸信號輸入

PLC

的

AI

模

/

#

是實現控

實現

i

FIX

上位機監控件與西門子

PLC

的通信

，

通常是使

h

OPC

務器收集現設備

PLC

的數字信號和模擬信號

，

通過標準的OPC

接口把數據信息

門子

S7

300

400

PLC

的通信是通過

Simatic

Net

OPC

服務器來

現的

-

/

OPC

客

iFIX

和西

4

結語

污處理自動控制術是

大

的

保生態

環境的

術

，污處理廠作為

生產和

污處理

此時需要

FC105

功能塊現其功能

。

然后

，

當實際物理處理

完畢輸出時,需要把實際的物理值

MO_HZ_OUT

轉換為整形數

((

放于

PQW320

中"

，

此時需要

FC106

功能塊實現其功能

，

經

AO

模塊的

D

A

轉換將數字信號轉換為

4

?

20

mA

標準信號輸

頻

，

頻

頻

的

/

的

部門

，

對

的保和污的環用

了常

的用

。

本結合際污處理項目

，

系統的整結

構

、

件配

，

設備的工作流程圖

、

控制程序以及

上位

面運行現

方面

，

對污水處理控制系統

控制污泥

的設進行了

面

本項目中的污處理控制系統達

了

果

，

對整污處理生產

運行

、

可

[參考文獻]

泵設備

現了

控和

FC105

的功能是將一個整形

St

(0-27648)

轉換成上下限之間的實際工?值

,

結果寫到

OUT

中.

RET_VAL

返回值判斷是否轉換成功

Scaling

Values

PIW304

-

IN

5.000

OOOel-

001

—

HIJUM

0.000000^

000

—

20

EN

FC105

"SCALE

”

END

RET

VAL

18

?E

”

—

MO_WORD2

DB1XJBD60

OUT

—

"E

”

MO

HZ

"E"

MOJBIT2

—

BIPOLAR

FC106

的功能是將一個實敦轉換成上下限之間的實際工程值

〈

致據類型為整

形數

0-27648)

,

結果寫到

OUT

FC106

Unaling

Values

"UNSCALB"

END

DB1J3BX16

DB1DBXD8

EN

"E

”

RET_VAL

MO_WORD1

MO_HZ_OUT

—

IN

5.000

OOOel-

OUT

FQW320

001

—

injjM

0.000

OOOcH-

000

—

LO_LIM

20

屈

”

MO_Brri

—

BIPOLAR

理

。

整個控制系統己安裝調試完畢并順利投產

，

且

[1]

郝佳

，

劉軍.基于

PLC

的污水

處理

自動控制系統研

制

[J]

.

自動化技術與應用

，

2017

,

36

(5

)

:

68-71.

⑵劉增祥.一種基于

DCS

的污水處理自控系統

[J].

電氣時代

，

2007(3

):

78-79.

圖

8

'#

變頻器模擬量輸入

/

輸出量程轉換程序

3.4

上位機監控系統設計

上位

控

面是本污

處理控制系統

的人

收稿日期

：

2019-04-09

作者簡介

:林鵬(

1986

—

)

，男

，

上海人,工程師

，

研究方向:機電

面

。

污

控制系統設

項目

用的上位

件為

GE公司的

iFIX4.0

,

現了生產現的可視化

。

技術控制系統

。

(上接第

123

頁)

3

改進措施

為了防止穩定系統在高溫下產生自持振蕩現象,對大齒

輪孔和軸外環配合面進行控制

，防止由于間隙較小

、

表面損傷

[參考文獻]

或多余物的引入導致配合面在高溫下不能正常相對運動而卡

滯

：

(

1

)

裝配前用

20

倍以上顯微鏡檢查零件外觀

，

確保表面無

明顯缺陷

；

(

2)

配前用

600

或

800

金相砂紙打磨配合面

，

進一

表面缺陷

；

(

3

)

#

#

[1]

高新緒.電動伺服系統中減速器最佳傳動比的選擇

[J].

航空

兵器

，

1994

(5

)

：

19-23.

[2]

[3]

，

，

，

[J].

，

等

.

外熱源作用下機翼油箱邊界溫度

，

2014

(1

):

48-52.

軸的配合間隙受溫差影

，

2012

，

31

(

27

):

37-38.

的

[4]

[5]

明

.

金配

[J].

軸孔

行配

，

保常溫下配

合間隙在

0.015

mm

以上

。

大量的裝配試驗結果驗證

，

改進措施實施后尚

.

孔軸零件能

，

2016.

械

，

2017(2

)

：

73-74.

[D].

合肥:合肥工業大

虎

.

鉆機配油套與主軸密封間隙變化的研究

[J].

煤礦機

未出現類

4""""

結語

穩定系統

現的振蕩現象

軸孔配合間隙的

[6]

高

衛

.

環

境

溫度對齒輪傳動機構空程誤差的影響

[J].

火

控

雷

達技術

，

1999

(3

)

：

49-52.

[7]

肖其

.

高低溫對電液伺服閥性能影響

[J]

機械工程師

，

2008(10

):

21-23.

，

當配合面間隙較小或在缺陷時

，

導致消隙齒輪與軸無

相對運動而無正常隙

，

在于軸孔

不一致

，

溫

，

配合間隙

小

控制配合面裝配

，

控制

和

結果制定配合間隙

，

對裝配件進行

了

收稿日期

：

2019-05-05

作者簡介:

張智禺

(

1992

—

)

，

女

，

河南洛陽人

，

助理工程師，研

配

，

打磨

在顯微鏡下檢查裝配面

，

振蕩

究方向

：

結

構設

機電信息

2019

年第

15

期總第

585

期

127