機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗磨損的改造方案分析與研究

葛珊珊 廣東美的暖通設(shè)備有限公司

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗磨損的改造方案分析與研究

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機(jī)械元件在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象。如果對(duì)磨損現(xiàn)象不能準(zhǔn)確的預(yù)判及發(fā)現(xiàn)，將減少機(jī)械的壽命，造成危險(xiǎn)操作，降低生產(chǎn)質(zhì)量等。本文簡(jiǎn)單介紹了幾種類型磨損的原理及其危害，針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的磨損現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 抗磨損 改造方案

引言

機(jī)械磨損主要是指由于零件之間進(jìn)行相互摩擦運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)機(jī)械能量的消耗，使機(jī)械產(chǎn)生磨損的現(xiàn)象。根據(jù)摩擦的不同，主要分為黏著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損等。機(jī)械磨損是由多種原因造成的。所以建立相應(yīng)的機(jī)械模型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)磨損的位置和磨損程度，對(duì)機(jī)械進(jìn)行及時(shí)的維修和護(hù)理，能夠延長(zhǎng)機(jī)械壽命，并能夠提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

一、磨損的原理及其類型

（一）黏著磨損。黏著磨損主要是由于兩物體在相互接觸時(shí)發(fā)生滑動(dòng)而產(chǎn)生的磨損。在這種磨損的狀況下，通常會(huì)造成一種機(jī)械的磨損碎屑附著在另一機(jī)械上。長(zhǎng)此以往進(jìn)行黏著摩擦，將造成機(jī)械元件的過(guò)度摩擦，原料脫落。兩種原件最終無(wú)法很好的結(jié)合運(yùn)作，造成斷裂分離。

（二）表面疲勞磨損。表面疲勞磨損主要是指在機(jī)械表面接觸時(shí)，致使機(jī)械材料表面疲勞損失的狀況。表面疲勞磨損會(huì)造成接觸表面材料的變形、變質(zhì)等現(xiàn)象，這些都將造成機(jī)械運(yùn)作的效率。

（三）腐蝕磨損。腐蝕磨損主要是指在接觸摩擦?xí)r，機(jī)械原料，主要是金屬物質(zhì)，由于摩擦致使溫度的變化以及接觸外界環(huán)境中的介質(zhì)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕零件的現(xiàn)象。

二、傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)磨損的危害

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)模式都不斷的發(fā)展和改進(jìn)。為了提高生產(chǎn)效率，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，不斷引進(jìn)大量的自動(dòng)化設(shè)備。隨著自動(dòng)化設(shè)備的不斷增加，生產(chǎn)效率得到明顯的提高，但是機(jī)械設(shè)備也較快表現(xiàn)出磨損現(xiàn)象。機(jī)械設(shè)備的磨損會(huì)造成各種危害。

（一）機(jī)械性能的變化。在機(jī)械設(shè)備中，傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化的整體運(yùn)作具有非常重要的作用。傳統(tǒng)構(gòu)造由多種機(jī)械元件構(gòu)成，元件之間相互組合運(yùn)作，共同協(xié)調(diào)、傳輸，共同完成生產(chǎn)任務(wù)。但是由于傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)磨損嚴(yán)重，磨損嚴(yán)重的機(jī)械元件將無(wú)法安全高效的完成生產(chǎn)任務(wù)。部分影響整體，由于磨損現(xiàn)象，容易造成性能喪失或降低，無(wú)法完成作業(yè)。例如齒輪配合不緊密、齒間距離過(guò)大，都將降低設(shè)備的運(yùn)行效率。

（二）潛在安全隱患。由于機(jī)械零件的磨損，機(jī)械將會(huì)有無(wú)法正常運(yùn)行的狀況。但是如果磨損的表現(xiàn)不明顯，機(jī)械表現(xiàn)正常運(yùn)行。例如，由于齒輪與鏈條的磨損，鏈條容易斷裂，零件飛濺等現(xiàn)象。操作人員在機(jī)械運(yùn)作的情況下，肉眼無(wú)法識(shí)別一些磨損的狀況。這種情況下，人員一般無(wú)法快速應(yīng)對(duì)這種突發(fā)性故障，這些突發(fā)性故障存在各種安全隱患，對(duì)操作人員的生命安全造成威脅。

（三）降低生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。當(dāng)機(jī)械元件產(chǎn)生磨損時(shí)，機(jī)械設(shè)備將無(wú)法正常的運(yùn)作。對(duì)于流水的生產(chǎn)模式，發(fā)現(xiàn)磨損位置，進(jìn)行零件的維修或者更換，都將造成生產(chǎn)流水線的中斷。這將很大程度的降低生產(chǎn)效率。在機(jī)械磨損的狀況下，有時(shí)機(jī)械表現(xiàn)出細(xì)微的運(yùn)作差別，但不會(huì)被很明顯的被檢查出，表現(xiàn)為明顯的機(jī)械故障。在這種狀況下進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)下降。

三、機(jī)械結(jié)構(gòu)抗磨損設(shè)計(jì)

（一）齒輪抗磨損設(shè)計(jì)

1.閉式齒輪設(shè)計(jì)。閉式齒輪是指兩齒輪在相互接觸傳送。兩齒輪在大量的接觸摩擦運(yùn)作之后，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，造成溫度的升高。結(jié)合機(jī)械摩擦的原因，閉式齒輪要充分考慮齒輪的原料硬度，抗摩擦程度，以及原料的耐熱程度。在整體的設(shè)計(jì)中，也要考慮齒輪的尺寸。在成本允許的情況下，挑選優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)度金屬材料，提高抗疲勞強(qiáng)度。

2.開(kāi)式齒輪設(shè)計(jì)。開(kāi)式齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中重要的部分，其應(yīng)用廣泛，效率較高。因齒輪完全暴露，在沒(méi)有防塵措施的狀況下進(jìn)行運(yùn)作，容易降落灰塵、碎屑等污染物，產(chǎn)生機(jī)械磨損。針對(duì)磨損的原因，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用相應(yīng)的防磨損措施。首先，可以采用潤(rùn)滑的方法，使齒輪傳送時(shí)，摩擦降低。潤(rùn)滑介質(zhì)主要是潤(rùn)滑油。由于潤(rùn)滑油具有很高的黏著性，所以在使用時(shí)，要充分考慮齒輪的磨合狀況，以及周邊的環(huán)境，溫度、降水等狀況，減少顆粒的附著，減少灰塵和沉積物的侵蝕。

（二）鏈條傳動(dòng)抗磨損設(shè)計(jì)

1.鏈條的節(jié)距。鏈條的節(jié)距是通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算所得。根據(jù)鏈長(zhǎng)，和鏈條的齒數(shù)，確定連天平穩(wěn)傳送。不易脫落?？梢岳孟鄳?yīng)的作圖軟件，例如CAD，進(jìn)行模擬，確定最合理的鏈條的節(jié)距。鏈條的節(jié)距越大，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)就具有更高的荷載承擔(dān)性能。但是節(jié)距過(guò)大，也會(huì)造成沖擊力過(guò)大，傳送元件受到損傷。所以，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行計(jì)算，確定鏈條的節(jié)距大小。

2.鏈條的齒數(shù)。鏈條的齒數(shù)為奇數(shù)時(shí)，可以與鏈節(jié)的每個(gè)齒輪都能嚙合，使磨損均勻。當(dāng)鏈條齒數(shù)是偶數(shù)時(shí)，鏈條就會(huì)與齒數(shù)之間存在公約數(shù)，這樣就會(huì)有部分齒輪與鏈條無(wú)法接觸而造成磨損的不均勻，降低鏈條的壽命。鏈條的齒數(shù)要大于可允許的最少齒數(shù)。鏈輪的齒數(shù)相對(duì)齒輪除不盡時(shí)，才能使齒輪和鏈條均勻磨損。根據(jù)傳送的速度、工作條件等進(jìn)行計(jì)算，確定鏈條的齒數(shù)。傳動(dòng)比不是整數(shù)，鏈條的節(jié)數(shù)等來(lái)確定鏈條的齒數(shù)。同時(shí)也要考慮鏈條傳動(dòng)的平穩(wěn)性進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，減少磨損，保護(hù)機(jī)械零件，延長(zhǎng)壽命，提高生產(chǎn)效率。

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葛珊珊（1989-），女，漢族，河南省商丘市，廣東美的暖通設(shè)備有限公司，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，研究方向：空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。