機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗磨損改造措施

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，特別是自動化技術(shù)的快速發(fā)展，機械自動化已得到廣泛的應(yīng)用，無論是生產(chǎn)型企業(yè)還是應(yīng)用型企業(yè)，都對機械設(shè)備的品質(zhì)提出了更高的要求。機械設(shè)備經(jīng)長期服役后，磨損現(xiàn)象在所難免。磨損問題得不到遏制，必將對設(shè)備的安全使用造成威脅。因此，采取科學(xué)合理的抗磨損措施十分必要。抗磨損技術(shù)的合理運用，可以進(jìn)一步優(yōu)化機械設(shè)備的應(yīng)用性能，最大限度降低設(shè)備故障率。傳動結(jié)構(gòu)是機械設(shè)備的核心部分，作用是傳輸各種動能，保障設(shè)備正常運行，并在局部上協(xié)調(diào)設(shè)備的操控性能。磨損過度是機械設(shè)備長期服役的主要障礙，因此需要對機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗磨損設(shè)計改造，全面提升機械結(jié)構(gòu)性能，延長設(shè)備使用壽命。

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

引言

隨著經(jīng)濟科技的進(jìn)一步發(fā)展，我國機械化程度也越來越高，同時機械設(shè)備的磨損情況也越來越突出，故如何降低機械設(shè)備的磨損程度是現(xiàn)代企業(yè)亟待解決的問題之一。企業(yè)只有緩解這個問題才可以從根本上提高工作效率。

一、機械結(jié)構(gòu)抗磨損改造設(shè)計的重要性

在機械設(shè)備的日常運行過程中，磨損現(xiàn)象一直存在，且隨著時間的推移以及機械設(shè)備服役時間的延長，磨損現(xiàn)象會越來越嚴(yán)重，磨損程度也日趨嚴(yán)重，直到設(shè)備無法正常使用。同時，在機械設(shè)備的日常使用過程中，各零部件在不停地接觸，進(jìn)而產(chǎn)生摩擦力，零部件磨損現(xiàn)象隨之產(chǎn)生。若磨損嚴(yán)重，會直接危及設(shè)備的安全運行，降低設(shè)備使用壽命。單純依賴設(shè)備的日常維護和保養(yǎng)，如更換零件等措施來降低機械磨損，雖然能起到一定作用，但成本高且耗時耗力。做好機械抗磨損改造工作，提升機械設(shè)備的使用壽命和應(yīng)用水平，是降低設(shè)備磨損的關(guān)鍵，已成為機械設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。

二、機械結(jié)構(gòu)磨損帶來的影響

2.1機械性能降低。在企業(yè)生產(chǎn)中，若大型機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中沒有制定有效的抗磨損方案，機械在長時間運轉(zhuǎn)下，必然會出現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)受損狀況，而影響機械設(shè)備運轉(zhuǎn)，使機械設(shè)備工作效率降低。甚至導(dǎo)致機械難以正常工作，或出現(xiàn)機械性能下降，而影響企業(yè)經(jīng)濟效益。

2.2機械運轉(zhuǎn)安全受到影響。若機械結(jié)構(gòu)中相互問的零件磨損，設(shè)備運轉(zhuǎn)安全勢必會受到影響，發(fā)生故障幾率就會增加。機械設(shè)備是由多個零件組成的一個整體，當(dāng)其中一個零件破損，則最終結(jié)果不僅是單個部件損壞，連帶故障極易發(fā)生，影響機械整體運轉(zhuǎn)，甚至危及操作人員的安全。

2.3機械生產(chǎn)效率受到影響。流水線生產(chǎn)時，一旦機械磨損影響到正常運轉(zhuǎn)，將直接影響整個生產(chǎn)鏈的運轉(zhuǎn)，即使相關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)磨損處并更換零件，也會導(dǎo)致整個生產(chǎn)線的中斷，降低企業(yè)生產(chǎn)效率。另外，在出現(xiàn)輕微磨損時，機械設(shè)備并不會直接停止運轉(zhuǎn)，而是表現(xiàn)為細(xì)微運作差別，此時若相關(guān)人員不能及時發(fā)現(xiàn)故障，則產(chǎn)品質(zhì)量將難以保障。所以當(dāng)機械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象時，輕則導(dǎo)致機械運轉(zhuǎn)出現(xiàn)差錯，影響產(chǎn)品質(zhì)量，重則導(dǎo)致單機故障或成套設(shè)備故障，導(dǎo)致生產(chǎn)線停產(chǎn)，影響了生產(chǎn)效能。

三、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗磨損改造措施

3.1齒輪傳動抗磨損設(shè)計改造

一般來說，齒輪傳動由2個大小不同的齒輪配件構(gòu)成，且依據(jù)一定的比例，對齒輪、齒槽、端面、法面、齒頂圓或者齒根圓等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。齒輪主要用于傳遞動力，容易磨損并影響設(shè)備的操控性能，導(dǎo)致故障的發(fā)生。目前，齒輪主要分為閉式齒輪和開式齒輪兩種，不同形式應(yīng)采取合理的抗磨損設(shè)計方案。

3.1.1閉式齒輪設(shè)計改造

閉式齒輪，主要是指2齒輪相互接觸傳送。在機械運轉(zhuǎn)中，齒輪之間不斷接觸摩擦，機械能轉(zhuǎn)化為熱能，齒輪溫度升高，齒輪之間的磨損程度增加。對此，齒輪設(shè)計改造中，在增強齒輪硬度、提高齒輪抗摩能力的同時，應(yīng)選擇耐熱性較強的齒輪。若成本允許，可挑選高強度金屬材料作為齒輪原材料，以提高齒輪的抗摩能力以及機械設(shè)備的質(zhì)量與壽命。

3.1.2開式齒輪設(shè)計改造

開式齒輪也是機械設(shè)備中常用的傳動形式。由于開式齒輪完全暴露在外，在沒有保護狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，如果不做好保養(yǎng)和清理工作，齒輪產(chǎn)生灰塵和碎屑，容易導(dǎo)致齒輪磨損。主要抗磨損措施：一是結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際，對模數(shù)進(jìn)行一定的增加;二是進(jìn)行潤滑處理;三是相關(guān)材料應(yīng)用熱處理技術(shù)。

3.2鏈傳動抗磨損設(shè)計改造

3.2.1鏈輪齒數(shù)設(shè)計改造

鏈傳動抗磨損設(shè)計需要遵循2個原則：（1）確保鏈傳動的平穩(wěn)性;（2）確保鏈傳動的荷載能力。機械設(shè)備鏈條和鏈輪之間的摩擦力直接受制于荷載的大小，因此需要適當(dāng)降低鏈傳動荷載，提升鏈輪的抗磨損能力。選取較高強度的金屬材料作為原材料，應(yīng)用合理工藝確保鏈傳動的平穩(wěn)性和安全性。此外，鏈條齒數(shù)為奇數(shù)，鏈節(jié)和鏈輪均能得到較好的嚙合，并且能均勻分?jǐn)偰p，提升鏈條和鏈輪之間的抗磨損能力。若鏈輪齒數(shù)和鏈條的節(jié)數(shù)為質(zhì)數(shù)，且鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)，則需要對鏈條的承受力進(jìn)行計算，選取適宜的鏈輪規(guī)格，既要保證設(shè)備的有效傳輸，還要提升設(shè)備的抗磨損水平。

3.2.2鏈條節(jié)距設(shè)計改造

鏈條節(jié)距增大，鏈傳動結(jié)構(gòu)能發(fā)揮更大的荷載性能，但實踐中，隨著節(jié)距的增加，鏈條和鏈輪的摩擦力也顯著增加，在機械長期運轉(zhuǎn)過程中，容易損害傳動配件，進(jìn)而影響設(shè)備的正常使用。因此，選取節(jié)距較小的鏈條，可以顯著提升鏈傳動的抗磨損性能。此外，對于機械設(shè)備抗磨損設(shè)計，鏈條節(jié)距涉及荷載性能和抗磨損能力。因此設(shè)計人員要結(jié)合機械設(shè)備實際應(yīng)用狀況，科學(xué)計算，選取合理的鏈條節(jié)距，確保鏈傳動的高效性，降低鏈傳動磨損水平。

3.3其他傳動機構(gòu)的抗磨損設(shè)計

3.3.1繩帶傳動

繩帶傳動主要借助摩擦力進(jìn)行傳動，主要構(gòu)成部分為主動輪、動輪和傳輸帶等。該傳動形式結(jié)構(gòu)簡單、便于組裝，穩(wěn)定性高。若設(shè)備長期處于高速運轉(zhuǎn)條狀態(tài)，繩帶傳動同樣會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，特別是皮帶磨損會較為嚴(yán)重?？鼓p設(shè)計改造中，應(yīng)結(jié)合主動輪和動輪的實際運行要求，選取高性能皮帶，同時嚴(yán)格把控2個動輪之間的間距。

3.3.2蝸輪蝸桿傳動

蝸輪蝸桿機構(gòu)主要對兩交錯軸之間的運動和動力進(jìn)行有效傳遞，其位于兩交錯軸中間平面內(nèi)，類似于齒輪和齒條，形似螺桿。蝸輪蝸桿運用旋轉(zhuǎn)螺旋結(jié)構(gòu)，兩組件配合運行，承受的荷載相對更大，蝸輪蝸桿更易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。在進(jìn)行抗磨損改造設(shè)計時，使蝸桿長度和蝸輪的周長保持一致，降低過載傳輸現(xiàn)象，提升抗磨損性能。

四、結(jié)語

隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化水平的提升，機械設(shè)備應(yīng)用范圍日趨廣泛，加強機械設(shè)備的抗磨損設(shè)計十分必要，也是機械設(shè)備發(fā)展過程中的必然趨勢。機械設(shè)備抗磨損設(shè)計，主要從齒輪傳動系統(tǒng)、鏈傳動系統(tǒng)等角度出發(fā)，同時還需要關(guān)注繩帶傳動和蝸輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)，結(jié)合實際，科學(xué)合理計算設(shè)計，以全面提升機械設(shè)備的抗磨損性能，延長設(shè)備的使用壽命。

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作者簡介：

吳楠（1981.12.15），性別：男;籍貫：重慶;民族：漢;學(xué)歷：本科、學(xué)士;職稱：助理工程師;研究方向：機械制造設(shè)計及其自動化;