In mechanisch ontwerp zijn temperatuurveranderingen een onmisbare factor.die de oorspronkelijk precieze toleranties kunnen veranderen en zelfs de normale werking van de machine kunnen beïnvloedenAls tijdens het ontwerp niet adequaat rekening wordt gehouden met temperatuurfactoren, kunnen problemen optreden zoals losse montage, overmatige interferentie, verstopping of mechanische storingen.In dit artikel wordt onderzocht hoe temperatuurveranderingen van invloed zijn op toleranties en worden redelijke ontwerpstrategieën gegeven.

1Hoe beïnvloedt temperatuurverandering de deelgrootte?

De kernfactor die de grootteverandering beïnvloedt, is de coëfficiënt van lineaire uitbreiding (thermische uitbreidingscoëfficiënt, α),die als volgt wordt berekend::

onder andere:

ΔL: lengtewijziging

L0: oorspronkelijke lengte

α: lineaire uitbreidingscoëfficiënt van het materiaal (eenheid: 1/°C1/°C1/°C)

ΔT: temperatuurverandering (eenheid: °C)

De invloed van de tolerantie op temperatuurverandering

1. De interferentie kan worden een vrijstelling

Als de schacht zich meer uitbreidt dan het gat, kan de oorspronkelijke interferentie-fit veranderen in een losse ruimte-fit.onderdelen laten glijden of zelfs falenBijvoorbeeld in het geval van een in een stalen behuizing gemonteerde aluminiumlagersleeve, aangezien aluminium een veel hogere koëfficiënt van thermische uitbreiding heeft dan staal.de pas kan losser worden als de temperatuur stijgt.

2- De vrijheid kan een interferentie worden.

In een lage temperatuur omgeving zullen zowel de schacht als het gat samentrekken, als de samentrekking van de schacht kleiner is dan die van het gat.de oorspronkelijke vrijheidsinstallatie kan veranderen in een interferentie-installatieBijvoorbeeld bij de installatie van luchtvaartuigmotorenlagers in koude omgevingen kan het behuizinggat in het lager samentrekken, waardoor een goede installatie onmogelijk wordt gemaakt.

3Uitbreiding onder hoge temperatuur leidt tot verstopping.

In sommige toepassingen bij hoge temperaturen (zoals warmtebehandelingstoestellen, motoren) kan het leiden tot beperkte relatieve beweging tussen de twee delen als de twee delen zich anders uitbreiden.de pasvorm van een zuiger en een cilinder, indien de zuiger niet correct is ontworpen, kan de cilinder slijtage veroorzaken na een temperatuurstijging.

4De thermische spanning veroorzaakt door temperatuurverschillen beïnvloedt de sterkte van de structuur.

Als de temperatuurverdeling van een onderdeel ongelijkmatig is, kan thermische spanning optreden, waardoor het onderdeel vervormt of zelfs barst.met een vermogen van niet meer dan 50 W,, indien het temperatuurverschil te groot is, kunnen bouten en flenzen een spanningsconcentratie ondervinden als gevolg van verschillende coëfficiënten van thermische uitbreiding, wat leidt tot vermoeidheidsfalen.

3Hoe kunnen temperatuurfactoren in het ontwerp in aanmerking worden genomen?

✅1. Kies de juiste materialen

In een omgeving met grote temperatuurveranderingen moeten materialen met vergelijkbare uitbreidingscoëfficiënten zo veel mogelijk worden geselecteerd om de variatie van de coördinatie te verminderen.

Zo is het aandeel staal en aluminium stabieler dan dat van staal en aluminium.

In extreme temperatuuromgevingen (zoals de luchtvaart en de ruimte) kunnen lage uitbreidingslegeringen (zoals INVAR-legering, die een zeer lage uitbreidingscoëfficiënt heeft) worden gebruikt.

✅2. Gebruik temperatuurcompensatieontwerp

In belangrijke delen kan een uitbreidingsgap of compensatiestructuur worden ingesteld.

Bijvoorbeeld, de spindel van de werktuigmachine gebruikt meestal drijvende lagers of thermische compensatieringen om hoge temperatuurvervorming te voorkomen die de bewerkingsnauwkeurigheid beïnvloedt.

✅3. Berekenen en corrigeren van de toleranties

Bereken de uitbreiding van de onderdelen volgens het werktemperatuurbereik en stel de tolerantie van de onderdelen naar behoren aan.

Bijvoorbeeld voor een hoge temperatuur werkende interferentie-fit kan bij kamertemperatuur een iets grotere interferentie worden geselecteerd om het effect van hoge temperatuur uitbreiding te compenseren.

✅4. Gebruik een speciaal assemblageproces

Koud montage: voor onderdelen met interferentie-inrichting kan de as eerst worden afgekoeld (zoals vloeibare stikstofkoeling) en vervolgens in het gat worden geïnstalleerd,en de aanscherping wordt bereikt door de uitbreiding van de temperatuurherstel.

Warm monteren: Voor onderdelen die strak moeten worden gemonteerd, kan het gat eerst worden verwarmd om het uit te breiden, en dan wordt de as geïnstalleerd.

Gevalsanalyse: ontwerp van temperatuurcompensatie van spoorverbindingen

✅ Achtergrond: De rails van hogesnelheidstreinen worden in de zomer uitgebreid en in de winter samengewerkt.

✅ Rx:

Met Continuous Welded Rail (CWR) naadloze lijnen wordt de temperatuurstress gelijkmatig verdeeld over het spoorbevestigingsapparaat om de vervorming te verminderen.

Uitbreidingsgewrichten (Expansion Joint) worden aan het spoorgewricht geplaatst om het spoor vrij te laten uitbreiden en samentrekken bij temperatuurveranderingen.

Selecteer geschikte spoormaterialen om de structurele stabiliteit in een temperatuurverschil te waarborgen.

✅ Temperatuurschommelingen kunnen invloed hebben op de tolerantie, wat kan leiden tot losheid, verstopping of mechanische storingen; bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met temperatuurfactoren.✅ Verschillende materialen hebben verschillende koefficiënten van thermische uitbreiding✅ Met behulp van temperatuurcompensatie-ontwerpen, zoals het aanpassen van de passendheidstooleranties,het reserveren van uitbreidingsleugelsIn de technische praktijk kan de temperatuur effectief worden verminderd door gebruik te maken van speciale montagetechnieken.het rationele gebruik van de eigenschappen van thermische uitbreiding kan de assemblageprocessen optimaliseren en de mechanische betrouwbaarheid verbeteren.