CN108087565A - 一种高精度定量调整螺钉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度定量调整螺钉。包括有壳体，壳体内设有滚珠槽，滚珠槽内设有n≥7的奇数个圆弧槽，圆弧槽一侧的壳体上设有螺纹孔，螺纹孔经螺纹啮合连接有调整螺钉,调整螺钉一端内设有孔，孔两侧内分别设有滚珠，两侧的滚珠之间设有弹簧，调整螺钉一端设有密封垫，密封垫的一侧设有堵盖。本发明所述的调整螺钉，在普通的定量调节螺钉进行了设计改进，可实现对一圈调整量的14、18等以此类推的多等分，可明显缩小调整步长。解决了普通定量调节螺钉的调节步长大的问题，同时加工工艺简单，相对原8个等偶数个槽的调整螺钉，能够简单、快速、准确的对调节器进行高精度定量调节，是一种操作性很好的调整螺钉。

Description

一种高精度定量调整螺钉
技术领域
本发明涉及一种调整螺钉，特别是一种用于适用于航空发动机控制系统调节器中的调整部位，尤其适用于有定量调整需求且对调整精度要求较高的气压调节或燃油调节部位的高精度定量调整螺钉。
背景技术
目前，航空发动机控制系统调节器中普遍采用的调整螺钉，通常是通过旋转调节螺钉的角度，间接调节螺钉的轴向位移，最终将被调物理量调整至所需状态。本发明中所述的调整螺钉，应用于航空发动机控制系统调节器，可对高压空气或燃油等工作介质进行高精度的定量调整，以实现发动机对控制系统的高精度定量调整需求。
普通的定量调整螺钉，一般是在调整螺钉上设置弹簧和一对收口装配的钢珠，并在壳体的内孔设置偶数个槽，由于空间受限，一般设置为8个槽，最终达到对一圈调整量的8等分调节，即定量调整的步长为45°旋转角度。这个定量调节步长对精度要求较高的调整部位无法满足调整需求。例如，某型航空发动机控制系统调节器中，用于油气比调节的高压空气减压器的调整部位，使用调整步长为45°的调整螺钉无法满足高精度调整的需求。如使用上述普通的定量调整螺钉，则在实际性能调试过程中，会出现向内调整一响的减压比高于规定值，而外退一响的减压比靠近下限甚至低于规定值。普通的定量调整螺钉由于调整步长相对较大，调整精度无法满足调节器和发动机的调整使用需求。
综上所述，普通的定量调整螺钉由于调整步长相对较大，调整精度无法满足调节器和发动机的调整使用需求的技术问题。所以迫切需要设计一种调整步长小于45°的调整螺钉十分必要，一方面可以明显缩短调节器产品生产过程中调试的周期；另一方面，在调节器产品配装航空发动机使用过程的，可明显提高调整效率。为此，研发出一种调整步长明显小于45°，且可行、高效、准确的高精度定量调整螺钉。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高精度定量调整螺钉。本发明具有调整步长明显小于45°，且可行、高效、准确的高精度定量调整螺钉的特点。
本发明的技术方案：一种高精度定量调整螺钉，包括有壳体，壳体内设有滚珠槽，滚珠槽内设有n≥7的奇数个圆弧槽，圆弧槽一侧的壳体上设有螺纹孔，螺纹孔经螺纹啮合连接有调整螺钉,调整螺钉一端内设有孔，孔两侧内分别设有滚珠，两侧的滚珠之间设有弹簧，调整螺钉一端设有密封垫，密封垫的一侧设有堵盖。
前述的高精度定量调整螺钉，所述的圆弧槽的数量n＜[1.2π(D1-d0)]/d0,其中D1为滚珠滑动的滚道直径、d0为滚珠直径，圆弧槽的弧长≥滚珠直径d0的95%，且单个槽顶弧长≥单个圆弧槽的弧长的2/3，圆弧槽的圆弧直径d比滚珠直径d0大0.025～0.1mm。
前述的高精度定量调整螺钉，所述的滚珠滑动的滚道直径D1比调整螺钉安装滚珠处直径Dt1大0.3～0.5mm，滚珠滑动的槽底直径D2比调整螺钉安装滚珠后直径尺寸Dt2小0.2～0.8mm。
前述的高精度定量调整螺钉，所述的调整螺钉安装滚珠处直径Dt1取值比调整螺钉的螺纹Ma’的大径小0.1～0.3mm，调整螺钉安装滚珠后直径Dt2取值比调整螺钉安装滚珠处直径Dt1大滚珠直径d01/3～2/3，即，Dt2为Dt1+(d0)/3～Dt1+2(d0)/3；调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔径Dt3比滚珠的直径d0大0.07～0.1mm。
前述的高精度定量调整螺钉，所述的调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔口上的设有滚珠和弹簧的收口处S；调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的收口直径Dt4的取值比调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔径Dt3大滚珠直径d01/4～1/3，即，Dt4为Dt3+(d0)/4～Dt3+(d0)/3。
与现有技术相比，本发明通过调整螺钉通过螺纹安装在壳体的螺纹孔中，通过旋转调节螺钉右端的方头部位，可将调整螺钉与壳体的相对位置调整至所需位置，以实现将被调物理量调整至所需状态。通常在调整完毕后，通过安装密封垫和堵盖，以达到调整部位的密封要求；通过滚珠槽内设有n≥7的奇数个圆弧槽，圆弧槽的数量n＜[1.2π(D1-d0)]/d0,其中D1为滚珠滑动的滚道直径、d0为滚珠直径，可对一圈调整量等分为的2倍圆弧槽数量，实现调整步长明显小于45°解决了普通定量调节螺钉的调节步长大的问题；通过圆弧槽的弧长≥滚珠直径d0的95%，且单个槽顶弧长≥单个圆弧槽的弧长的2/3，圆弧槽的圆弧直径d比滚珠直径d0大0.025～0.1mm，实现圆弧槽与调整螺钉中滚珠相匹配；
通过滚珠滑动的滚道直径D1比调整螺钉安装滚珠处直径Dt1大0.3～0.5mm，滚珠滑动的槽底直径D2比调整螺钉安装滚珠后直径尺寸Dt2小0.2～0.8mm，实现滚珠滑动的槽与调整螺钉相匹配；通过调整螺钉安装滚珠处直径Dt1取值比调整螺钉的螺纹Ma’的大径小0.1～0.3mm，调整螺钉安装滚珠后直径Dt2取值比调整螺钉安装滚珠处直径Dt1大滚珠直径d01/3～2/3，即，Dt2为Dt1+(d0)/3～Dt1+2(d0)/3；调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔径Dt3比滚珠的直径d0大0.07～0.1mm，实现调整螺钉在壳体中的安装螺纹为Ma’，调整螺钉型面T与壳体孔D相匹配，以达到对被调参数的调整；调整螺钉安装滚珠处直径Dt1取值由螺纹Ma’的规格确定，调整螺钉安装滚珠后直径Dt2取值由滚珠5的直径d0确定，调整螺钉调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔径Dt3取值由滚珠5的直径d0确定；通过调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔口上的设有滚珠和弹簧的收口处S；调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的收口直径Dt4的取值比调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔径Dt3大滚珠直径d01/4～1/3，即，Dt4为Dt3+(d0)/4～Dt3+(d0)/3，实现收口后滚珠应能自由压入和弹出，弹簧的弹力值应能够保证在全工况下对钢球具有一定弹力，使钢球能够稳定锁止在壳体圆弧槽内，杜绝因振动等原因引起窜动。
综上所述，本发明在普通的定量调节螺钉进行了设计改进，可实现对一圈调整量的14、18等以此类推的多等分，可明显缩小调整步长，解决了普通定量调节螺钉的调节步长大的问题，同时加工工艺简单，相对原8个等偶数个槽的调整螺钉，能够简单、快速、准确的对调节器进行高精度定量调节，是一种操作性很好的调整螺钉。
附图说明
图1是调整螺钉组装的结构示意图；
图2是调整螺钉安装的壳体结构示意图；
图3是图2的A1-A1剖视图；
图4是调整螺钉组件的结构示意图；
图5是图4的B处局部放大视图。
附图中的标记为：1-壳体，2-调整螺钉，3-密封垫，4-堵盖，5-圆弧槽，6-弹簧，7-滚珠，8-螺纹孔，9-滚珠槽，Ma-壳体中安装调整螺钉的螺纹规格，Mb-壳体中安装堵盖的螺纹规格，L1-壳体中滚珠槽的长度，L2-壳体中滚珠槽与空刀槽之和的长度，L3-壳体中与调整螺钉调节型面配合位置的高度，D-壳体中与调整螺钉调节型面配合位置的孔径；D1-壳体中滚珠滑动的滚道直径，D2-壳体中滚珠滑动的槽底直径，n-滚珠滑道圆弧槽的个数，d-滚珠滑道圆弧槽的直径；Ma’-调整螺钉中与安装壳体配合的螺纹规格，T-调整螺钉中的调整型面，Dt1-调整螺钉安装滚珠处直径，Dt2-调整螺钉安装滚珠后直径，Dt3-调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的孔径；Dt4-调整螺钉上安装滚珠和弹簧处的收口直径；S-调整螺钉上安装滚珠和弹簧的收口处；d0-滚珠直径。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种高精度定量调整螺钉，构成如图1-5所示，包括有壳体1，壳体1内设有滚珠槽9，滚珠槽9内设有n≥7的奇数个圆弧槽5，圆弧槽5一侧的壳体1上设有螺纹孔8，螺纹孔8经螺纹啮合连接有调整螺钉2,调整螺钉2一端内设有孔，孔两侧内分别设有滚珠7，两侧的滚珠7之间设有弹簧6，调整螺钉2一端设有密封垫3，密封垫3的一侧设有堵盖4。
所述的圆弧槽5的数量n＜[1.2π(D1-d0)]/d0,其中D1为滚珠7滑动的滚道直径、d0为滚珠7直径，圆弧槽5的弧长≥滚珠7直径d0的95%，且单个槽顶弧长≥单个圆弧槽5的弧长的2/3，圆弧槽5的圆弧直径d比滚珠7直径d0大0.025～0.1mm。
所述的滚珠7滑动的滚道直径D1比调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1大0.3～0.5mm，滚珠7滑动的槽底直径D2比调整螺钉2安装滚珠7后直径尺寸Dt2小0.2～0.8mm。
所述的调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1取值比调整螺钉2的螺纹Ma’的大径小0.1～0.3mm，调整螺钉2安装滚珠7后直径Dt2取值比调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1大滚珠7直径d01/3～2/3，即，Dt2为Dt1+(d0)/3～Dt1+2(d0)/3；调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔径Dt3比滚珠7的直径d0大0.07～0.1mm。
所述的调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔口上的设有滚珠7和弹簧6的收口处S；调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的收口直径Dt4的取值比调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔径Dt3大滚珠7直径d01/4～1/3，即，Dt4为Dt3+(d0)/4～Dt3+(d0)/3。
本发明提出的调整螺钉2安装的壳体1设计如图2所示，其中，安装调整螺钉2的螺纹为Ma，安装堵盖4的螺纹为Mb；在L1段内设置多个圆弧槽5，在L2段内设置宽度为L2-L1的空刀槽；L3尺寸与调整螺钉2长度尺寸相匹配，孔径D尺寸与调整螺钉2配合部位的直径尺寸相匹配，以达到对被调整参数在需要范围内高精度定量可调。
如图3所示的壳体1的A1-A1剖视图中，均布设置有n个直径为d的圆弧槽5；n必须为奇数，一般n取值为7或7以上的奇数，如7,9,11等；当n为7时，可实现对一圈调整量的14等分；当n为9时，可实现对一圈调整量的18等分；当n为11时，可实现对一圈调整量的22等分；以此类推，当设置为n个槽时，可实现对一圈调整量的2×n等分；圆弧槽5的数量n＜[1.2π(D1-d0)]/d0,其中D1为滚珠7滑动的滚道直径、d0为滚珠7直径，圆弧槽5的弧长≥滚珠7直径d0的95%，且单个槽顶弧长≥单个圆弧槽5的弧长的2/3。圆弧直径d的取值，与调整螺钉2中滚珠7的球面直径相匹配，圆弧槽5的圆弧直径d比滚珠7直径d0大0.025～0.1mm。滚珠7滑动的滚道直径D1与调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1相匹配，滚珠7滑动的滚道直径D1比调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1大0.3～0.5mm。滚珠7滑动的槽底直径D2与调整螺钉2安装滚珠7后直径Dt2相匹配，滚珠7滑动的槽底直径D2比调整螺钉2安装滚珠7后直径尺寸Dt2小0.2～0.8mm。
本发明提出的调整螺钉2的设计如图4所示，其中，调整螺钉2在壳体1中的安装螺纹为Ma’；调整螺钉2型面T与壳体1孔D相匹配，以达到对被调参数的调整；调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1取值由螺纹Ma’的规格确定，调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1取值比调整螺钉2的螺纹Ma’的大径小0.1～0.3mm；调整螺钉2安装滚珠7后直径Dt2取值由滚珠7的直径d0确定，滚珠7尽可能选择标准件，调整螺钉2安装滚珠7后直径Dt2取值比调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1大滚珠7直径d01/3～2/3，即，Dt2为Dt1+(d0)/3～Dt1+2(d0)/3；调整螺钉2调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔径Dt3取值由滚珠75的直径d0确定，调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔径Dt3比滚珠7的直径d0大0.07～0.1mm。
如图5所示调整螺钉2的局部放大B视图中，滚珠7和弹簧6调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔口上的设有滚珠7和弹簧6的收口处S；收口直径Dt4的取值，调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的收口直径Dt4的取值比调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔径Dt3大滚珠7直径d01/4～1/3，即，Dt4为Dt3+(d0)/4～Dt3+(d0)/3；收口后滚珠7应能自由压入和弹出。弹簧6的弹力值应能够保证在全工况下对钢球具有一定弹力，使钢球能够稳定锁止在壳体1圆弧槽5内，杜绝因振动等原因引起窜动。
本发明所述的调整螺钉2，在普通的定量调节螺钉进行了设计改进，可实现对一圈调整量的14、18等以此类推的多等分，可明显缩小调整步长。解决了普通定量调节螺钉的调节步长大的问题，同时加工工艺简单，相对原8个等偶数个槽的调整螺钉2，能够简单、快速、准确的对调节器进行高精度定量调节，是一种操作性很好的调整螺钉2。
实施例2：
下面以某航空发动机使用的高压空气减压器为例，通过具体实施例来详细说明本发明的调整螺钉2。
某型航空发动机控制系统调节器中，用于油气比调节的高压空气减压器的调整部位，使用了本发明提出的高精度定量调整螺钉2。
高压空气减压器中调整螺钉2组装的结构如图1所示，由于该高压空气减压器工作介质为700℃、4MPa的高温高压空气，其密封垫33采用金属铜的密封。
高压空气减压器中调整螺钉2安装的壳体1孔结构如图2所示，其中，壳体1中安装调整螺钉2的螺纹规格Ma为M10×1，壳体1中安装堵盖4的螺纹规格Mb为M10×1.5，壳体1中滚珠7槽的长度L1为9.5mm，壳体1中滚珠7槽与空刀槽之和的长度L2为13mm，壳体1中与调整螺钉2调节型面配合位置的高度L3为35mm，壳体1中与调整螺钉2调节型面配合位置的孔径D为Φ7mm。壳体1的A-A剖视图如图3所示，其中，壳体1中滚珠7滑动的滚道直径D1为10.2mm，壳体1中滚珠7滑动的槽底直径D2为11.2mm，滚珠7滑道圆弧槽5的个数n为7个，滚珠7滑道圆弧槽5的直径d为Φ3.2mm。
高压空气减压器中调整螺钉2组件的结构如图4所示，其中，调整螺钉2中与安装壳体1配合的螺纹规格Ma’为 M10×1，调整螺钉2中的调整型面T根据性能需要设计为多段曲面，调整螺钉2安装滚珠7处直径Dt1为Φ10mm，调整螺钉2安装滚珠7后直径Dt2为Φ12mm，调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的孔径Dt3为Φ3.25mm；调整螺钉2上安装滚珠7和弹簧6处的收口直径Dt4为Φ4.1mm，滚珠7直径d0为Φ3.175mm，且为了满足高温工作需求，滚珠7选择氮化硅陶瓷滚动体的标准件。滚珠7安装处收口后滚珠7可自由压入和弹出。弹簧6的弹力值能够保证在700℃高温的工况下对钢球具有一定弹力，使钢球能够稳定锁止在壳体1圆弧槽5内，杜绝因振动等原因引起窜动。
目前生产中，高压空气减压器使用了本发明提出的调整螺钉2，该调整螺钉2可实现了对一圈调整量的14等分，相对普通的8等分，明显缩短了调整步长，本发明的调整螺钉2相对于普通的定量调整螺钉2，将调整步长由45°改善至25.7°，改善幅度达42.9%，改善效果明显。调整螺钉2每调整一响，两个滚珠7中，一个处于圆弧槽5的底部，另一个处于滚道圆弧，由于滚珠7在弹簧6作用下可灵活弹出，使调整螺钉2始终保持与壳体1孔同轴；另外，处于圆弧槽5的底部的滚珠7会使调整螺钉2锁止在当前位置，杜绝因振动等原因引起窜动。本发明提出的高精度定量调整螺钉2，对实际生产中产品调试明显提高了调试效率。
这种调整螺钉2的高精度量化调整的优点在于，易于实施，便于操作且调试精度高。

Claims (5)

1.一种高精度定量调整螺钉，其特征在于：包括有壳体（1），壳体（1）内设有滚珠槽（9），滚珠槽（9）内设有n≥7的奇数个圆弧槽（5），圆弧槽（5）一侧的壳体（1）上设有螺纹孔（8），螺纹孔（8）经螺纹啮合连接有调整螺钉（2）,调整螺钉（2）一端内设有孔，孔两侧内分别设有滚珠（7），两侧的滚珠（7）之间设有弹簧（6），调整螺钉（2）一端设有密封垫（3），密封垫（3）的一侧设有堵盖（4）。
2.根据权利要求1所述的高精度定量调整螺钉，其特征在于：所述的圆弧槽（5）的数量n＜[1.2π(D1-d0)]/d0,其中D1为滚珠（7）滑动的滚道直径、d0为滚珠（7）直径，圆弧槽（5）的弧长≥滚珠（7）直径d0的95%，且单个槽顶弧长≥单个圆弧槽（5）的弧长的2/3，圆弧槽（5）的圆弧直径d比滚珠（7）直径d0大0.025～0.1mm。
3.根据权利要求1所述的高精度定量调整螺钉，其特征在于：所述的滚珠（7）滑动的滚道直径D1比调整螺钉（2）安装滚珠（7）处直径Dt1大0.3～0.5mm，滚珠（7）滑动的槽底直径D2比调整螺钉（2）安装滚珠（7）后直径尺寸Dt2小0.2～0.8mm。
4.根据权利要求1所述的高精度定量调整螺钉，其特征在于：所述的调整螺钉（2）安装滚珠（7）处直径Dt1取值比调整螺钉（2）的螺纹Ma’的大径小0.1～0.3mm，调整螺钉（2）安装滚珠（7）后直径Dt2取值比调整螺钉（2）安装滚珠（7）处直径Dt1大滚珠（7）直径d01/3～2/3，即，Dt2为Dt1+(d0)/3～Dt1+2(d0)/3；调整螺钉（2）上安装滚珠（7）和弹簧（6）处的孔径Dt3比滚珠（7）的直径d0大0.07～0.1mm。
5.根据权利要求1所述的高精度定量调整螺钉，其特征在于：所述的调整螺钉（2）上安装滚珠（7）和弹簧（6）处的孔口上的设有滚珠（7）和弹簧（6）的收口处S；调整螺钉（2）上安装滚珠（7）和弹簧（6）处的收口直径Dt4的取值比调整螺钉（2）上安装滚珠（7）和弹簧（6）处的孔径Dt3大滚珠（7）直径d01/4～1/3，即，Dt4为Dt3+(d0)/4～Dt3+(d0)/3。
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