对机械结构设计之中抗磨损的改造手段分析

李利军

摘要：在机械结构运行过程中，磨损是一个常见且危害较大的问题，如降低安全系数、运转性能以及生产质量等，所以，针对机械结构设计之中抗磨损问题予以探讨，并提出相应的改造手段便显得尤为重要了。

关键词：机械结构设计；抗磨损；改造手段

1.抗磨损改造的意义

在现代生产活动中，机械自动化的应用日益广泛，且发挥出了相当重要的作用。在机械结构运行过程中，磨损是一个常见且危害较大问题[1]，将会给成套设备的正常运行带来十分不利的影响，因而采取相应的抗磨损方法便显得尤为必要了。

对于机械设备而言，传动结构属于至关重要的核心组成部分，担负着动能有效传输的重任，发挥着支持结构运转的作用。磨损是机械设备运行过程中的一个常见问题，所以，在传动结构设计过程中，应基于抗磨损改造的目的，制定相应的优化设计方案。这关系到整套机械设备的安全运行和高效运行。本文将选取传动结构设计之中抗磨的损改造手段展开深入的探讨。

2.传动结构磨损导致的不良后果

降低安全系数。零配件磨损，可能导致突然性的脆裂，让机械设备在极短时间内发生故障，使动力传输秩序陷入瘫痪。如磨损导致链条断裂，那么飞出的链条将会危及人员及设备的安全；降低运转性能。传动结构受到严重磨损，将很难或者无法实现对动力的有效调控，如此一来，导致设备无法正常接收操作人员的指令，运转性能也就无从谈起了；降低生产质量。当传动结构出现磨损事故时，将会导致零配件正常工艺流程难以继续，有可能降低零配件的质量，还有可能降低整条产线的生产效率[2]。

3.抗磨损改造

3.1.链传动的抗磨损设计

链条和链轮是链传动的两大关键构件，通过链条可以将主动链轮所具有的动力有效传递给从动齿轮，其结构如图1所示。在链传动结构中，由于选择两个链轮作为受力载体，因而链轮的状态较为固定，传动时通常不会发生松动或者位移等不良问题。值得一提的是，链传动具有一定的磨损率，噪声偏大，振动较强，在高速传动过程中有可能发生突然断裂的问题。对链传动进行抗磨损设计时，通常从链轮齿数、链条节距、中心距和链长的改造入手。

3.1.1.链轮齿数

在确定齿数时，通常采用两种办法，一种是根据链传动所承担的荷载大小，另一种是结合链轮型号规定。大链轮，齿数相对偏少，从而为链条、齿轮的配合提供便利；小链轮，齿数相对偏多，一方面能够保证链传动的平稳性，另一方面能够降低链传动的动荷载。在抗磨损设计中，链条节数通常选择偶数，同时不采用过渡接头的组装方式。为提高磨损均匀性，保证使用寿命满足设计要求，建议链轮齿数、链节数互为质数[3]。

3.1.2.链条节距

理论研究发现，在链传动中，随着节距的增大，整个传动结构将具有更为优异的荷载承担性能。然而实际情况却并非如此，随着节距的增大，链轮将承受更大的冲击力，这将会给链传动构件带来更为严重的损耗。所以，在设计过程中，应尽量选择那些具有较小节距的链，尤其是重载状态下，小节距多排链的实际应用效果通常明显优于大节距单排链。

3.1.3.中心距及链长

机械传动的运行效率、链条和链轮相互间的摩擦力，主要取决于两点，一是链传动结构的中心距，二是链传动结构的链条长度，所以，在设计过程中，要重视并做好中心距、链长的合理控制，通常遵循“a=（30-50）p，最大中心距≤80p[4]”的原则来选择和确认中心距。链条长度通常使用链节数进行表示。根据带传动中求取带长的公式，可计算出所需的链节数，不仅要取整数，而且建议取偶数。

3.2.齿轮传动的抗磨损设计

在机械设备中，齿轮传动属于一种最为常见的传动结构，其传动机理是，两个齿轮的轮齿发生啮合作用，从而实现对动力及运动的有效传递。一个独立、完整的齿轮传动结构由两个直径不同的齿轮构成（详见图2），其重要参数主要包括：轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆等。齿轮传动结构运行过程中，有可能出现严重的磨损问题，将会给设备的操控性能带来不利影响，还会导致设备难以正常运转。现阶段，齿轮传动结构主要分为两种，一种是闭式传动，另一种是开式传动，因而在抗磨损设计的过程中，应结合具体情况采取相应的措施。

3.2.1.闭式齿轮传动

传动过程中，两齿轮由于存在表面接触，因而有摩擦力的生成，部分机械能将会被转化为热能，将会大幅提高齿轮表面温度，从而导致齿轮发生磨损。对闭式齿轮传动结构进行抗磨损设计时，应将改造重点放在如何提高齿轮本身的抗疲劳强度，从而保证齿轮在实际运行过程中能够具有理想的强度性能。如选用具有较高强度的金属制作材料，从而赋予齿根具有良好的抗疲劳强度，不会由于受热而发生弯曲；若两齿轮全部属于硬齿面，且二者硬度一致时，则需要根据实际情况来进行抗磨损设计。

3.2.2.开式齿轮传动

对于开式齿轮传动结构而言，其抗磨损改造的重点在于如何提高齿根弯曲疲劳强度，从而实现有效削弱磨损危害的目的。如结合机械设备的具体作业荷载、运行规模，根据实际需要对理论求得的模数予以适当增大，从而达到有效延长该类结构使用寿命的目的。另外，还可根据该类结构的特点设计相应的润滑结构，并为之配备合适的润滑油，从而有效削弱运行环节的磨损程度，也可对制作材料进行事先热化处理以有效减小齿轮表面的粗糙度[5]。

4.结束语

针对传统机械结构予以相应改造，能够明显提高机械的安全系数、运转性能以及生产质量等。对于机械传动结构而言，抗磨损设计属于常见的、典型的改造手段，因而设计人员有必要结合机械传动结构本身的性能和特点，充分做好抗磨损结构的优化改造工作。

参考文献：

[1]孙中巨，程洪飞. 浅谈煤矿机械磨损及减小煤矿机械磨损的方法[J]. 山东煤炭科技，2013，01：253+255.

[2]马力. 煤矿机械磨损失效分析研究[J]. 科技致富向导，2011，36：386+348.

[3]姜腾. 简论煤矿机械磨损失效的原因及应对措施[J]. 山西青年，2013，20：223.

[4]刘广平. 工程机械磨损失效分析和抗磨措施[J]. 农业技术与装备，2010，04：7-8.

[5]李珍. 工程机械设备早期磨损的保养和维修[J]. 科技与企业，2013，21：31.