姜薛起 張慶慶 楊國云 張志華 劉驥超 趙國輝
發(fā)射裝置傳動齒輪嚙合間隙調(diào)整的工藝改進
姜薛起 張慶慶 楊國云 張志華 劉驥超 趙國輝
(上海航天設(shè)備制造總廠有限公司,上海 200240)
針對發(fā)射裝置傳動結(jié)構(gòu),分析了發(fā)射裝置偏心盤安裝相位和傳動齒輪嚙合間隙之間的關(guān)系,提出了改進的偏心盤裝配工藝流程與調(diào)整方法。經(jīng)驗證,改進的工藝方法可一次試裝,實現(xiàn)偏心盤安裝相位和傳動齒輪嚙合間隙調(diào)節(jié),滿足設(shè)計指標(biāo)和使用要求,提高了裝配效率。
發(fā)射裝置;齒輪傳動;偏心盤;嚙合間隙
陸基或艦載的隨動式導(dǎo)彈發(fā)射裝置能夠?qū)崿F(xiàn)方位及高低兩個方向上的角度調(diào)節(jié)。一般動力源為伺服電機或液壓馬達,經(jīng)過減速器減速,帶動末級傳動齒輪轉(zhuǎn)動。以某型號傳動結(jié)構(gòu)為例,方位齒輪與回轉(zhuǎn)支承嚙合,高低傳動齒輪與高低齒弧嚙合,實現(xiàn)發(fā)射裝置轉(zhuǎn)塔整體的方位回轉(zhuǎn)運動及發(fā)射架的高低角度調(diào)節(jié)。齒輪副間的嚙合間隙對于傳動的精度、平穩(wěn)性、運行噪音和壽命均有很大的影響,故需將嚙合間隙調(diào)整至一定范圍內(nèi)。在通用的起重機中,也有采用偏心減速機的方式假設(shè)初始狀態(tài)為無側(cè)隙的方式直接計算[1],但難以直接應(yīng)用于單件或小批量生產(chǎn)模式的發(fā)射裝置裝配。
為了降低大型結(jié)構(gòu)件加工難度,方便調(diào)整齒輪副嚙合間隙,一般發(fā)射裝置在回轉(zhuǎn)基體和減速器之間設(shè)置轉(zhuǎn)接的偏心盤,結(jié)構(gòu)如圖1所示。偏心盤內(nèi)外圈圓心之間一般有0.5~1mm的偏移量,外圈可與基體定位并固連,內(nèi)圈與上部減速器定位并固連。偏心盤帶動減速器整體轉(zhuǎn)動時,可以改變傳動齒輪副的中心距,從而起到調(diào)節(jié)嚙合間隙的作用。但由于轉(zhuǎn)塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、空間狹小,反復(fù)試裝的調(diào)節(jié)費時費力,勞動強度較大、效率較低。
1—電機 2—減速器 3—偏心盤 4—基座 5—傳動齒輪 6—回轉(zhuǎn)支承
在發(fā)射裝置轉(zhuǎn)塔裝配中,為滿足傳動齒輪嚙合間隙,通常采用下述方法調(diào)整偏心盤的安裝相位:
a. 試裝法。直接通過多次安裝-測量-拆卸-再安裝,直到偏心盤的安裝相位滿足齒輪嚙合間隙的要求。該方法的缺點在于無法確定拆裝的次數(shù),工作量較大,尤其在轉(zhuǎn)塔空間緊湊、不便于操作的型號中更是如此。
b. 加施力棒法。在偏心盤法蘭邊處設(shè)置工藝螺紋孔,安裝工藝螺桿或螺釘形成旋轉(zhuǎn)偏心盤的施力點,故在不拆卸上部減速器和偏心盤的情況下實現(xiàn)偏心盤安裝相位的調(diào)節(jié)。該方法的缺點是部分型號的偏心盤結(jié)構(gòu)尺寸較小、安裝空間和施力空間狹窄、相關(guān)結(jié)構(gòu)件遮擋或干涉嚴重,難以實現(xiàn)偏心盤的連續(xù)調(diào)節(jié)。
在實際安裝過程中,一般采用上述兩種方式相結(jié)合的形式,直至齒輪嚙合間隙滿足設(shè)計指標(biāo)要求,裝配、調(diào)整過程費時費力、流程繁雜。
偏心盤實現(xiàn)調(diào)節(jié)嚙合間隙的原理是調(diào)整傳動齒輪副的中心距,而偏心盤的角度調(diào)整與齒輪副中心距變化關(guān)系可以通過發(fā)射裝置轉(zhuǎn)塔的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)計算,故除齒輪齒形制造誤差等因素外,通過嚙合間隙與偏心盤的安裝相位可通過理論計算的方式給出,形成便于操作的安裝工藝指導(dǎo)參數(shù)。通過首次安裝并使用塞尺精確測量最大嚙合間隙[2],計算理論調(diào)節(jié)角度后,按角度實施偏心盤相位調(diào)節(jié),即可實現(xiàn)嚙合間隙控制。
該改進方案不改變原零件,僅需拆裝一次,無需多次反復(fù)拆裝、工作量小,也無需設(shè)置工藝安裝孔及工藝螺桿,但需安裝前進行相關(guān)參數(shù)的計算準備、測量準備。
在安裝回轉(zhuǎn)支承后,即可進行其內(nèi)齒圈制造誤差、安裝誤差形成的跳動量的測量。跳動量在裝配環(huán)節(jié)無需準確測量出,一般只需找出最低點(此時為嚙合間隙最大位置)即可,故可采用較為簡易的測量方法。
1—基座 2—固定板 3—偏心盤 4—百分表 5—回轉(zhuǎn)支承 6—測量圓棒
在發(fā)射裝置轉(zhuǎn)塔上安裝偏心盤的位置處安裝百分表,安裝結(jié)構(gòu)如圖2所示,測量用的工藝固定板與轉(zhuǎn)塔基座固連,百分表朝向回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)齒圈。根據(jù)工藝要求,選擇回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈中6~8處測量點,在測量位置齒形中放置工藝測量圓棒,百分表測量圓棒外圓即可確認回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)一圈中的最低點。
某方位傳動齒輪與回轉(zhuǎn)支承的裝配結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系如圖3所示。
圖3 方位傳動齒輪嚙合示意圖
式(2)中,可由裝配完成后測量得出;為偏心盤的偏心量,由零件本身決定。以某發(fā)射裝置為例,=1mm,故上式中的分度圓最小距離減少量只由偏心盤安裝角度決定。齒輪嚙合間隙與分度圓最小距離之間則可以通過如下近似公式換算得到
式中,為嚙合間隙,為分度圓最小距離,α為齒輪的壓力角,一般為20°。
結(jié)合工藝改進方案和分析推導(dǎo)流程,傳動齒輪嚙合間隙調(diào)節(jié)可按如下的工藝流程進行:
a. 在偏心盤最厚邊處做標(biāo)記,裝配時保證其位于嚙合齒輪圓心的連線上,使嚙合間隙為最大值。
b. 在回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈最低點處作標(biāo)記,裝配時保證其位于嚙合齒輪圓心的連線上,使嚙合間隙為最大值。
c. 測量最大嚙合間隙1及圓心距;用1減去目標(biāo)嚙合間隙值0,得出嚙合間隙調(diào)整量,記為,代入式(2)算出法向間隙調(diào)整量,入式(3)中算出偏心盤調(diào)整角度。
d. 拆下減速器后調(diào)整偏心盤至指定角度,重新裝配并測量嚙合間隙是否符合要求。
某發(fā)射裝置裝配過程中,將回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈、偏心盤安裝位置調(diào)整為間隙最大處完成試裝,實測此時嚙合間隙為0.32mm。
目標(biāo)嚙合間隙為0.1~0.2mm,工藝計算取0.15mm,則嚙合間隙調(diào)整量為=1-0=0.32-0.15=0.17mm。分度圓最小距離調(diào)整量為Δ=/sin20°=0.497mm。
經(jīng)查設(shè)計圖樣并測量確認,=395mm,且=1mm,代入式(2)中,可得=59.7°。
將偏心盤調(diào)整至指定角度最接近處,按最接近螺孔位置對齊實際轉(zhuǎn)動角度為60°,復(fù)測圓周均布八處嚙合間隙值在0.12~0.18mm范圍內(nèi),符合設(shè)計要求。調(diào)試、驗收過程產(chǎn)品運行正常。
通過對發(fā)射裝置傳動結(jié)構(gòu)及偏心盤幾何參數(shù)的分析,得出偏心盤安裝相位與傳動齒輪和回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈的嚙合間隙關(guān)系。確認最大嚙合間隙位置后,一次試裝并測量間隙值,即可確定偏心盤安裝位置的調(diào)整角度。通過工藝改進,對發(fā)射裝置傳動齒輪的裝配工藝過程進行優(yōu)化與調(diào)整,僅試裝一次,即實現(xiàn)傳動齒輪嚙合間隙的準確調(diào)節(jié)。經(jīng)工藝驗證,按優(yōu)化后的工藝流程可滿足齒輪嚙合間隙的設(shè)計要求,保證了轉(zhuǎn)塔裝配的產(chǎn)品質(zhì)量,保證了發(fā)射裝置傳動的精度、噪音和運行平穩(wěn)性,且裝配的工作量大幅降低。該流程和方法具有通用性,為類似采用偏心盤調(diào)節(jié)方位傳動裝置的嚙合間隙調(diào)整工藝優(yōu)化提供了參考。
1 劉安. 回轉(zhuǎn)機構(gòu)側(cè)隙調(diào)整淺析[J]. 機械工程師,2012(9):104~105
2 常國強,高勇. 齒輪嚙合間隙測量方法探討[J]. 計量與測試技術(shù),2011 (38):38~39
Process Improvement on Adjustment of Meshing Clearance of Launcher Transmission Gears
Jiang XueqiZhang QingqingYang GuoyunZhang ZhihuaLiu JichaoZhao Guohui
(Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer Co., Ltd., Shanghai 200240)
For the transmission mechanism of the launcher, the relationship between the installation phase of the eccentric disc of the launcher and the meshing clearance of the transmission gears was analyzed. The improved eccentric disc assembly process and adjustment method were proposed. In the test, the adjustment of the eccentric disc installation phase and the transmission gear meshing clearance adjustment can be realized by the improved process at one time, which meet the design specifications and the use requirement. It is proved the improved process can be used to improve the productivity.
launcher;transmission gear;eccentric disc;meshing clearance
姜薛起(1989),碩士,機械電子工程專業(yè);研究方向:導(dǎo)彈發(fā)射車總裝工藝技術(shù)研究。
2018-11-14