轴孔配合间隙受温度影响的研究

2024年4月2日发(作者：夫妻观灯)

Sheji

yu

Fe*xi

・

设计与分析

轴孔配合间隙受温度影响的研究

张智禺

（

中国空空导弹研究院

，

河南洛阳

471000

）

摘要:针对平台稳定系统出现的振荡现象

，

经过理论分析计算和试验验证

，

确定主要原因是轴孔配合间隙在高温下减小导致双

齿轮消隙机构失去作用

。

釆取了一系列有效可行的改进措施

，

严格控制配合面装配过程

，

根据计算和试验结果制定配合间隙范围

。

通过

改进措施的行,该振荡

了有效控制

。

关键词:轴孔配合;振荡

；

双齿轮消隙

；温度变化

；

间隙

0

引言

平台稳定系统是密的控制系统

，

本文研究的稳定平台

齿轮传动机构中釆用常见的双齿轮消隙方式消除系统传动

空回

。

消隙齿轮

配合轴的

一致

，

因

的

现象

，

在高温下

轴消隙齿轮孔间隙减小

，

双齿轮

消隙作用消失

，

传动机构

，

出现了稳定平台振荡现象

。

1

温度变化对轴孔尺寸影响

温

时轴孔的

下

：

1.1

外环轴直径

!轴

的膨胀

（收缩

）

量

轴

轴随温

的理论值为

：

!

"

轴

=

!

轴

！

！

"

轴

式中

，

！

轴

制

轴的

系

，

约为

2.2

X

10

"%

/

,

。

计算得

"

3

0

的铝制外环轴从

20

/到

40

匸膨胀量为

0.0132mm

，

从

20

2

到

60

°C

膨胀量为

0

.026

4

mm

。

对

4

只

"

30

的轴在

20

6

>40

7

和

60

8

温度下

"

30

外径尺寸

进行

，

1

所示

。

表

1

轴尺寸变化量

编号

外径

温

20

T

外

温

40

U

20

Q

外径

40

R

60

S

外径

径变化量

外径变化量

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

试验中,"

30

的轴从

20

9

升高到

40

°C

时

，

尺寸变化量平均

为

0.013

mm

20

；

升高

60

匸时

，

平

J

0.028

mm

。

理论轴

。

1.2

齿轮孔直径

!孔

的膨胀

（收缩

）

量

孔

理论

!

"

孔

*

!

（

1+

!

孔

！

！

）

2

"

孔孔

！

TD

2

""

孔

式中

，

a

孔为钢制齿轮孔的

系

，

1.05

X

10-

%

/

>

；

D

为

钢制齿轮外径

。

计算

"

30

的制大齿轮孔

20

匸到

40

@膨胀量为

0.003

mm

,

从

20

A

到

60

°C

膨胀量为

0.006

mm

。

对

5

只

"

30

的大齿轮孔在

20

C

、

40

D

和

60

E

温度下

"

30

内

进行

，

2

。

试验中,

"

3

0

的

齿轮孔

20

F

升高到

40

°C

时

，

尺寸变化

量平均为

0.003

mm

20

H

高到

60

I

，

平均

0.008

mm

。

理论孔

本

。

表

2

孔尺寸变化量

编号

内

温

40

Z

20

V

内径

40

W

内径

60

X

内径

温

20

Y

径变化量

内径变化量

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

配合间隙对稳定系统的影响

外环轴规定尺寸为"

300

0

0

皿

mm

,齿轮内环孔规定尺寸为

"

300

皿

mm

，

"

30H7

/

h6

的小间隙配合

（

该配合的

间隙

0.034

mm

，

小间隙

0

）

,

轴孔

面轻微

因

齿轮消隙

。

试验

可见

，

从

20

L

常温到

60

M

高温下齿轮

内环

"

30

孔与外环

"

30

轴尺寸变化均值分别为

0.008

mm

和

0.028

mm

,

配合间隙减少

0.02

mm

；

从

20

N

常温到

40

O

高温

下大齿轮

"

30

孔

合件"

30

轴

分

J

0.003

mm

和

0.013

mm

,

配合间隙减少

0.01

mm

。

与理论计算相符

。

对

29

装配的轴孔

进行测量统计

，

配合间隙

1

。

如图

1

所示

，

原装配式轴孔的配合间隙主要集中在

0.012

〜

0.017

mm

,但是存在

配合间隙较小的情况

。

常温下轴孔配合间隙小

，

在温

高过程中

，

配合间

隙

减小

0

mm

,

齿轮和轴无法相对

动

，

温度进一步

高

，

减

机构中

齿轮

合中

，

了齿隙

。

对

平台稳定系统

，

只要有传动空

，

持

振荡

。

当

振荡

幅

对

应

的

角

超

过定的振

静态误

的

指

标

要

求

，

持

振荡是

伺服

系统允许

的

，

但

长

间

幅

的振

荡

造

机

械磨损

，

增加

控制

误

，

因

须

对稳定系统的自

持

振荡进行控制

。

（

下转第

127

页

）

机电信息

2019

年第

15

期总第

585

期

123

Sheji

yu

Fenxi

♦

设计与分析

对车间的各个设备进行逻辑控制

。本项目

PLC

对变频和电磁流

模拟信号的采集以及

PLC

模拟

输出控制频的频率

，

其模拟量输入

输出信号均采用

4

〜

20

mA

的标准电流信号

。

输

图8可以

PLC

对

1

污泥泵频数据采集

、

处理和

块

，

经

A

D

转换为整形数(存放于

PIW304

"，

在

PLC

程序内

部对相应的信号进行处理之前

，

需要将整形数转换成对应

变频器量程的实际物理值MO_HZ_OUT

(位于

DB1

数据块内)

,

/

首先频

4

〜

20

mA

输信号输入

PLC

的

AI

模

/

#

是实现控

实现

i

FIX

上位机监控件与西门子

PLC

的通信

，

通常是使

h

OPC

务器收集现设备

PLC

的数字信号和模拟信号

，

通过标准的OPC

接口把数据信息

门子

S7

300

400

PLC

的通信是通过

Simatic

Net

OPC

服务器来

现的

-

/

OPC

客

iFIX

和西

4

结语

污处理自动控制术是

大

的

保生态

环境的

术

，污处理厂作为

生产和

污处理

此时需要

FC105

功能块现其功能

。

然后

，

当实际物理处理

完毕输出时,需要把实际的物理值

MO_HZ_OUT

转换为整形数

((

放于

PQW320

中"

，

此时需要

FC106

功能块实现其功能

，

经

AO

模块的

D

A

转换将数字信号转换为

4

〜

20

mA

标准信号输

频

，

频

频

的

/

的

部门

，

对

的保和污的环用

了常

的用

。

本结合际污处理项目

，

系统的整结

构

、

件配

，

设备的工作流程图

、

控制程序以及

上位

面运行现

方面

，

对污水处理控制系统

控制污泥

的设进行了

面

本项目中的污处理控制系统达

了

果

，

对整污处理生产

运行

、

可

[参考文献]

泵设备

现了

控和

FC105

的功能是将一个整形

St

(0-27648)

转换成上下限之间的实际工®值

,

结果写到

OUT

中.

RET_VAL

返回值判断是否转换成功

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

的功能是将一个实敦转换成上下限之间的实际工程值

〈

致据类型为整

形数

0-27648)

,

结果写到

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

。

整个控制系统己安装调试完毕并顺利投产

，

且

[1]

郝佳

，

刘军.基于

PLC

的污水

处理

自动控制系统研

制

[J]

.

自动化技术与应用

，

2017

,

36

(5

)

:

68-71.

⑵刘增祥.一种基于

DCS

的污水处理自控系统

[J].

电气时代

，

2007(3

):

78-79.

图

8

'#

变频器模拟量输入

/

输出量程转换程序

3.4

上位机监控系统设计

上位

控

面是本污

处理控制系统

的人

收稿日期

：

2019-04-09

作者简介

:林鹏(

1986

—

)

，男

，

上海人,工程师

，

研究方向:机电

面

。

污

控制系统设

项目

用的上位

件为

GE公司的

iFIX4.0

,

现了生产现的可视化

。

技术控制系统

。

(上接第

123

页)

3

改进措施

为了防止稳定系统在高温下产生自持振荡现象,对大齿

轮孔和轴外环配合面进行控制

，防止由于间隙较小

、

表面损伤

[参考文献]

或多余物的引入导致配合面在高温下不能正常相对运动而卡

滞

：

(

1

)

装配前用

20

倍以上显微镜检查零件外观

，

确保表面无

明显缺陷

；

(

2)

配前用

600

或

800

金相砂纸打磨配合面

，

进一

表面缺陷

；

(

3

)

#

#

[1]

高新绪.电动伺服系统中减速器最佳传动比的选择

[J].

航空

兵器

，

1994

(5

)

：

19-23.

[2]

[3]

，

，

，

[J].

，

等

.

外热源作用下机翼油箱边界温度

，

2014

(1

):

48-52.

轴的配合间隙受温差影

，

2012

，

31

(

27

):

37-38.

的

[4]

[5]

明

.

金配

[J].

轴孔

行配

，

保常温下配

合间隙在

0.015

mm

以上

。

大量的装配试验结果验证

，

改进措施实施后尚

.

孔轴零件能

，

2016.

械

，

2017(2

)

：

73-74.

[D].

合肥:合肥工业大

虎

.

钻机配油套与主轴密封间隙变化的研究

[J].

煤矿机

未出现类

4""""

结语

稳定系统

现的振荡现象

轴孔配合间隙的

[6]

高

卫

.

环

境

温度对齿轮传动机构空程误差的影响

[J].

火

控

雷

达技术

，

1999

(3

)

：

49-52.

[7]

肖其

.

高低温对电液伺服阀性能影响

[J]

机械工程师

，

2008(10

):

21-23.

，

当配合面间隙较小或在缺陷时

，

导致消隙齿轮与轴无

相对运动而无正常隙

，

在于轴孔

不一致

，

温

，

配合间隙

小

控制配合面装配

，

控制

和

结果制定配合间隙

，

对装配件进行

了

收稿日期

：

2019-05-05

作者简介:

张智禺

(

1992

—

)

，

女

，

河南洛阳人

，

助理工程师，研

配

，

打磨

在显微镜下检查装配面

，

振荡

究方向

：

结

构设

机电信息

2019

年第

15

期总第

585

期

127