機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗磨損的改造措施研究

蔣濤濤

摘 要：眾所周知，只要機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)，必然會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的磨損問題。為了解決機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的磨損問題，首先我們必須對(duì)磨損問題的危害引起重視，因?yàn)槟p不僅會(huì)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生影響，還會(huì)使生產(chǎn)效率降低。針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的磨損問題，我們要進(jìn)行科學(xué)合理的抗磨損改造設(shè)計(jì)，從而使設(shè)備的故障率盡可能降低，使設(shè)備的使用時(shí)間更長。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗磨損;改造措施

前言

在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)型企業(yè)對(duì)于機(jī)械設(shè)備的依賴性非常強(qiáng)。所以，對(duì)于這類企業(yè)而言，必須面對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)磨損問題，分析成套設(shè)備可能導(dǎo)致的影響，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)抗磨損方法，對(duì)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用性能進(jìn)行改進(jìn)。我們知道，在幾乎所有的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是設(shè)備中的非常關(guān)鍵的部件，這類部件傳輸動(dòng)能為機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。如果傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)磨損，那么就會(huì)使機(jī)械設(shè)備難以正常運(yùn)行。筆者以傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為例，對(duì)其抗磨損提出了改造措施。

1.傳動(dòng)結(jié)構(gòu)磨損導(dǎo)致的不良后果

為了認(rèn)清機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中磨損的危害，我們有必要對(duì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)磨損導(dǎo)致的不良后果有較為清晰的認(rèn)識(shí)。下面，我們將從三個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 降低安全系數(shù)

如果機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)磨損，那么其安全系數(shù)有可能會(huì)大幅度降低。這是因?yàn)槿绻霈F(xiàn)磨損，時(shí)間一長，這個(gè)對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的概率會(huì)大大提高。如果一套機(jī)械設(shè)備的某一部分元器件發(fā)生故障，甚至可能引發(fā)整個(gè)機(jī)械設(shè)備處于罷工狀態(tài)。所以，我們必須對(duì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)磨損導(dǎo)致安全系數(shù)降低這一不良后果引起重視。

1.2 降低運(yùn)轉(zhuǎn)性能

對(duì)于一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，必須設(shè)計(jì)好抗磨損方案。否則，時(shí)間一長，我們無法對(duì)機(jī)械的動(dòng)力系統(tǒng)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)和控制，就會(huì)使生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率降低。更嚴(yán)重的是，我們可能無法接受到操作人員發(fā)出的操作指令。如果是這樣，那么生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益無疑會(huì)大大降低，我們生產(chǎn)企業(yè)的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能無法得到有效保障。

1.3 降低生產(chǎn)質(zhì)量

如果機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了磨損嚴(yán)重的情況，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備零部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)受到影響，甚至?xí)乖O(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量大大降低。鑒于此，如果設(shè)備生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量降低了，那么整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量會(huì)降低，還可能會(huì)影響到生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

2.傳動(dòng)結(jié)構(gòu)抗磨損設(shè)計(jì)

2.1 鏈傳動(dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)

對(duì)于機(jī)械抗磨損設(shè)計(jì)，第一要考慮的就是鏈傳動(dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)。為了減低鏈傳動(dòng)的抗磨損，我們可以從鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析。先對(duì)鏈輪進(jìn)行抗磨損設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，我們知道，兩個(gè)鏈輪的受力分析是重點(diǎn)。鏈輪的狀態(tài)通常是固定的，當(dāng)鏈條處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，鏈輪可能發(fā)生松動(dòng)，甚至可能發(fā)生位置的移動(dòng)。另外，當(dāng)鏈輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，鏈條可能發(fā)生急劇斷裂的情況。所以，我們?cè)阪渹鲃?dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以針對(duì)鏈條齒數(shù)和鏈條節(jié)距這兩個(gè)因素進(jìn)行改造。

比如，我們對(duì) 鏈輪齒數(shù)數(shù)量設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以使用兩種方案。第一種是由轉(zhuǎn)動(dòng)過程中鏈條承擔(dān)的動(dòng)力大小來確定，第二種是由鏈輪的型號(hào)來設(shè)定。我們?cè)谠O(shè)計(jì)大鏈輪的齒數(shù)的時(shí)候，可以適當(dāng)減少齒數(shù)，這樣可以更好地對(duì)動(dòng)能進(jìn)行傳遞。另外，對(duì)于小齒輪，可以適當(dāng)增加齒數(shù)，這樣就使鏈傳動(dòng)更加平穩(wěn)，還能夠使鏈傳動(dòng)負(fù)荷降低。

2.2齒輪傳動(dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)

在典型的機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，齒輪機(jī)構(gòu)是其中非常典型的一種。通過對(duì)齒輪的結(jié)構(gòu)分析，不難得知其主要配件就是齒輪，并且齒輪需要根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)定比例。我們需要對(duì)一些重要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如除了輪齒、齒槽之外，還需要對(duì)齒根圓、齒頂圓進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在齒輪傳動(dòng)抗磨損設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要針對(duì)開式齒輪和閉式齒輪分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

首先，我們對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)的抗磨損進(jìn)行分析。眾所周知，齒輪傳動(dòng)磨損產(chǎn)生的摩擦力主要來源于兩齒輪的表面接觸。當(dāng)齒輪運(yùn)行之后，機(jī)械能和熱能之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，金屬配件會(huì)放熱，從而使其溫度升高，從而進(jìn)一步加劇了對(duì)齒輪進(jìn)行磨損作用。針對(duì)這類齒輪傳動(dòng)，我們?cè)O(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)在于對(duì)其的抗疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，我們要使齒輪的強(qiáng)度性能更好地發(fā)揮。比如，我們?cè)谶x用齒輪設(shè)計(jì)材料的時(shí)候，可以選擇強(qiáng)度高的金屬材質(zhì)。

其次，我們對(duì)開式齒輪傳統(tǒng)抗磨損進(jìn)行分析。對(duì)于這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)抗磨損設(shè)計(jì)，其重點(diǎn)在于維持齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。為此，當(dāng)我們?cè)趯?duì)這類齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)機(jī)械的作業(yè)載荷情況以及設(shè)備運(yùn)行規(guī)模情況，對(duì)齒輪的模數(shù)合理設(shè)計(jì)。另外，對(duì)于這類齒輪結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)潤滑結(jié)構(gòu)，通過這類結(jié)構(gòu)的輔助作用，可以大幅度減少粗糙度，并降低齒輪運(yùn)行過程中產(chǎn)生磨損。

2.3其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的抗磨損設(shè)計(jì)

除了上文提到的鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，我們?cè)趯?duì)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)抗磨損設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需注意繩帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)。比如，蝸輪蝸桿傳動(dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)。我們首先要對(duì)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)原理進(jìn)行分析，這種結(jié)構(gòu)是通過傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪相當(dāng)于齒輪傳動(dòng)中的齒輪，而蝸桿相當(dāng)于齒輪傳動(dòng)中的齒條。為降低蝸輪蝸桿的摩擦力，必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，我們就可以考慮如何設(shè)計(jì)好蝸輪干的長度，盡量使其與蝸輪周長保持一致，使尺寸標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，避免過載傳輸?shù)那闆r發(fā)生。為了避免傳動(dòng)磨損問題，蝸輪蝸桿改良設(shè)計(jì)，要考慮蝸輪桿的長度，保持與蝸輪周長一致，避免尺寸標(biāo)準(zhǔn)不一，造成的過載傳輸。

3.小結(jié)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，我國工業(yè)化現(xiàn)代化水平不斷提高，機(jī)械設(shè)備應(yīng)用范圍逐漸增大。為了提高機(jī)械設(shè)備的抗磨損設(shè)計(jì)，我們必須分析各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，針對(duì)它們的實(shí)際結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，這樣才能使機(jī)械設(shè)備抗磨損性能處于最佳狀態(tài)，進(jìn)而使設(shè)備的使用時(shí)間達(dá)到最長壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜曉陽. 齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的機(jī)械特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究[J].中國重型裝備，2011，23（6）：17-18.

[2]何靜生. 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中鏈傳動(dòng)與繩帶傳動(dòng)性能的對(duì)比[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（7）：44-45

[3]劉廣平.工程機(jī)械磨損失效分析和抗磨措施[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2010（4）

[4]李利軍. 對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中抗磨損的改造手段分析[J]. 中國機(jī)械（4）：202-203.