機械結構設計中抗磨損方法及運用簡析

俞 彬 沈順強 譚春蘇 劉曉琳

上海航天電子通訊設備研究所 上海 201109

我國工業(yè)生產的機械化是順應時代的發(fā)展趨勢,科學技術和信息技術以及網絡技術的發(fā)展和廣泛應用為生產的機械自動化實現(xiàn)提供了極大的幫助,也讓現(xiàn)代生產機械智能化操控成為了可能。而在機械自動化生產過程中機械結構因其屬于各部分結構的連動而經常出現(xiàn)結構磨損的情況,對于整套設備的運行造成了極大的不利影響,必須要采取必要的方法進行抗磨損的優(yōu)化與改造,以提高機械設備機構的性能優(yōu)化水平,促進機械設備運行穩(wěn)定性和生產效率的提高,降低生產事故和故障的發(fā)生率。要想保護機械設備的結構性能夠首先要注意對結構各部件、傳動結構設備的抗磨損性能的優(yōu)化和改善,作為機械設備核心部分傳動結構需要進行各類機械部分動力傳輸,這對于其結構的設計就必須要注重抗磨損改造。

一、機械結構磨損情況為機械設備帶來的影響分析

(一)功能與性能方面的影響。在機械結構設計中傳動結構是其主要的核心結構部分,傳動結構由于要負責對整個機械設備的動力傳輸而時刻發(fā)生著運動,整個傳動結構中又以傳動齒輪和傳動鏈條為主要的結構部件,具有著傳輸、調節(jié)、協(xié)調、操控的作用。也正因如此,傳動結構的磨損程度是整個機械設備中最為嚴重的,傳動結構發(fā)生磨損會直接導致機械運行的動力傳輸性能,使得傳動調控的動力大大降低,機械設備也就無法實現(xiàn)指令的順利完成[1]。而且傳動結構中包含了多個齒輪和鏈條部件,齒輪如果磨損程度較大,會直接致使齒輪間距誤差增大,齒輪咬合度降低,由此便會降低設備的運行效率和動力的降低。

(二)機械設備安全性的影響。機械設備的零部件發(fā)生磨損是導致其連接與運行質量下降的主要原因,同時還會降低機械設備的各部件聯(lián)動的強度,會致使機械設備發(fā)生一些突發(fā)性故障,導致機械設備內部結構的動力傳輸發(fā)生停滯,進而致使機械設備停滯運行。特別是其內部結構中的鏈條傳輸連接與齒輪的運轉磨損尤其會造成機械設備運行的混亂,一旦部件發(fā)生崩壞或斷裂則極為容易引起部件或鏈條被動力系統(tǒng)的帶動而出現(xiàn)飛出的事故,對操作人員或機械設備造成極大的安全威脅,甚至帶來生命危險,后果極為嚴重[2]。

機械設備結構部件發(fā)生磨損造成的影響多表現(xiàn)在機械設備發(fā)生故障或生產效率受到動力降低或機械設備停滯運行而發(fā)生產含量下降的影響而發(fā)生降低的情況。并且產品也會出現(xiàn)質量問題,無法達到生產標準要求,增大生產成本。

二、機械結構設計中抗磨損設計方法及應用

(一)機械結構中傳動鏈條的抗磨損設計方法與應用。傳動鏈條的主要核心部件是鏈條和帶動齒輪,利用特定齒輪齒形來實現(xiàn)帶動鏈條進行動力傳輸,將動力從齒輪傳輸?shù)芥湕l進而實現(xiàn)動力的傳遞,保證機械設備的運行。傳動鏈條的磨損多發(fā)生在鏈條與齒形的連接部分,一般鏈條需要與齒形保持嚴密的咬合狀態(tài),如此才能夠提高動力傳輸效果,但其咬合過程中會使鏈條與齒形之間發(fā)生磨損,致使鏈條發(fā)生松動或位移,進而導致動力的傳遞無法達到標準,而且過緊的鏈條在高速的運行下極為容易發(fā)生斷裂。所以其抗磨設計就需要針對鏈輪以及鏈條節(jié)距、中心距以及鏈條長度上進行必要的設計調節(jié),以達到抗磨損效果。首先要選擇齒形的吃書與鏈條之間的配合度,鏈條節(jié)數(shù)要為偶數(shù),并去掉過度接頭,以使其磨損均勻,提高使用壽命。此外鏈條節(jié)距也要做到必要的調整,按照標準的要求要將節(jié)距做到減小,采取小節(jié)距多排鏈的結構進行抗磨損性能的提高[3]。并且針對其中心距和鏈條長度進行必要調節(jié),以鏈輪受磨損程度進行長度與中心距的計算,依據(jù)科學的公式進行節(jié)數(shù)、中心距、長度的設定,并取其整數(shù)和偶數(shù)。

(二)機械結構中齒輪傳動的抗磨損設計方法與應用。齒輪是機械設備結構中重要的動力傳動部件,通過多個尺寸的齒輪相互咬合進行動里的傳遞以及動力運轉頻率的調節(jié),使得機械設備可以按照操作人員的指令來調節(jié)動力輸出水平,實現(xiàn)生產效率和生產質量的調控[4]。一般對齒輪及迷你型設計時會按照既定的比例進行輪齒、齒槽、斷面等參數(shù)的設定進而生產。按照齒輪的運轉環(huán)境和標準要求齒輪通常會分為閉式齒輪和開式齒輪兩種。對于閉式齒輪的結構抗磨損原因主要是其咬合過程中兩個齒輪表面接觸部分的摩擦力所導致的。而且齒輪運行過程中持續(xù)動力運行會產生較高的熱量,過高的溫度放熱就會致使齒輪發(fā)生過度磨損,因此對齒輪部分的抗磨損設計需要進行其結構的抗疲勞強度的增大,選取材料質量較好和強度較高的材料進行齒輪的制造,并在齒根的設計時采用彎曲的設計,維持齒根彎曲疲勞強度降低摩擦面和摩擦力,以此來達到抗磨損效果。此外還可以通過增強齒輪結構的潤滑結構設計,選擇潤滑油在齒輪表面進行涂抹來降低齒輪的運行磨損,進而減小摩擦力[5]。

結束語

生產行業(yè)中對機械自動化設備的應用極為廣泛,其也是生產效率與生產質量的有效保證。在機械自動化設備的應用中磨損程度較大的是其主要的核心設備,即傳動結構部分,由于其是機械設備中負責進行動力傳輸和機械操控性協(xié)調的重要組成部分,其連接結構的磨損是機械設備使用中所常見的必然情況,要想提高機械設備的穩(wěn)定性和使用壽命就必須采取科學的方法和技術進行抗磨損設計,通過加強齒輪結構的強度、齒輪彎曲度、傳動鏈條結構的鏈輪齒數(shù)調整、鏈條節(jié)距的改進以及鏈長等方法進行傳動結構抗磨損性能的提升,并緊隨機械設備的發(fā)展與研究以及新生產方式的應用進行不斷的創(chuàng)新抗磨損方法,進而實現(xiàn)機械自動化的進步,推動生產行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。