机械结构设计中抗磨损方法及运用简析

俞 彬 沈顺强 谭春苏 刘晓琳

上海航天电子通讯设备研究所 上海 201109

我国工业生产的机械化是顺应时代的发展趋势,科学技术和信息技术以及网络技术的发展和广泛应用为生产的机械自动化实现提供了极大的帮助,也让现代生产机械智能化操控成为了可能。而在机械自动化生产过程中机械结构因其属于各部分结构的连动而经常出现结构磨损的情况,对于整套设备的运行造成了极大的不利影响,必须要采取必要的方法进行抗磨损的优化与改造,以提高机械设备机构的性能优化水平,促进机械设备运行稳定性和生产效率的提高,降低生产事故和故障的发生率。要想保护机械设备的结构性能够首先要注意对结构各部件、传动结构设备的抗磨损性能的优化和改善,作为机械设备核心部分传动结构需要进行各类机械部分动力传输,这对于其结构的设计就必须要注重抗磨损改造。

一、机械结构磨损情况为机械设备带来的影响分析

(一)功能与性能方面的影响。在机械结构设计中传动结构是其主要的核心结构部分,传动结构由于要负责对整个机械设备的动力传输而时刻发生着运动,整个传动结构中又以传动齿轮和传动链条为主要的结构部件,具有着传输、调节、协调、操控的作用。也正因如此,传动结构的磨损程度是整个机械设备中最为严重的,传动结构发生磨损会直接导致机械运行的动力传输性能,使得传动调控的动力大大降低,机械设备也就无法实现指令的顺利完成[1]。而且传动结构中包含了多个齿轮和链条部件,齿轮如果磨损程度较大,会直接致使齿轮间距误差增大,齿轮咬合度降低,由此便会降低设备的运行效率和动力的降低。

(二)机械设备安全性的影响。机械设备的零部件发生磨损是导致其连接与运行质量下降的主要原因,同时还会降低机械设备的各部件联动的强度,会致使机械设备发生一些突发性故障,导致机械设备内部结构的动力传输发生停滞,进而致使机械设备停滞运行。特别是其内部结构中的链条传输连接与齿轮的运转磨损尤其会造成机械设备运行的混乱,一旦部件发生崩坏或断裂则极为容易引起部件或链条被动力系统的带动而出现飞出的事故,对操作人员或机械设备造成极大的安全威胁,甚至带来生命危险,后果极为严重[2]。

机械设备结构部件发生磨损造成的影响多表现在机械设备发生故障或生产效率受到动力降低或机械设备停滞运行而发生产含量下降的影响而发生降低的情况。并且产品也会出现质量问题,无法达到生产标准要求,增大生产成本。

二、机械结构设计中抗磨损设计方法及应用

(一)机械结构中传动链条的抗磨损设计方法与应用。传动链条的主要核心部件是链条和带动齿轮,利用特定齿轮齿形来实现带动链条进行动力传输,将动力从齿轮传输到链条进而实现动力的传递,保证机械设备的运行。传动链条的磨损多发生在链条与齿形的连接部分,一般链条需要与齿形保持严密的咬合状态,如此才能够提高动力传输效果,但其咬合过程中会使链条与齿形之间发生磨损,致使链条发生松动或位移,进而导致动力的传递无法达到标准,而且过紧的链条在高速的运行下极为容易发生断裂。所以其抗磨设计就需要针对链轮以及链条节距、中心距以及链条长度上进行必要的设计调节,以达到抗磨损效果。首先要选择齿形的吃书与链条之间的配合度,链条节数要为偶数,并去掉过度接头,以使其磨损均匀,提高使用寿命。此外链条节距也要做到必要的调整,按照标准的要求要将节距做到减小,采取小节距多排链的结构进行抗磨损性能的提高[3]。并且针对其中心距和链条长度进行必要调节,以链轮受磨损程度进行长度与中心距的计算,依据科学的公式进行节数、中心距、长度的设定,并取其整数和偶数。

(二)机械结构中齿轮传动的抗磨损设计方法与应用。齿轮是机械设备结构中重要的动力传动部件,通过多个尺寸的齿轮相互咬合进行动里的传递以及动力运转频率的调节,使得机械设备可以按照操作人员的指令来调节动力输出水平,实现生产效率和生产质量的调控[4]。一般对齿轮及迷你型设计时会按照既定的比例进行轮齿、齿槽、断面等参数的设定进而生产。按照齿轮的运转环境和标准要求齿轮通常会分为闭式齿轮和开式齿轮两种。对于闭式齿轮的结构抗磨损原因主要是其咬合过程中两个齿轮表面接触部分的摩擦力所导致的。而且齿轮运行过程中持续动力运行会产生较高的热量,过高的温度放热就会致使齿轮发生过度磨损,因此对齿轮部分的抗磨损设计需要进行其结构的抗疲劳强度的增大,选取材料质量较好和强度较高的材料进行齿轮的制造,并在齿根的设计时采用弯曲的设计,维持齿根弯曲疲劳强度降低摩擦面和摩擦力,以此来达到抗磨损效果。此外还可以通过增强齿轮结构的润滑结构设计,选择润滑油在齿轮表面进行涂抹来降低齿轮的运行磨损,进而减小摩擦力[5]。

结束语

生产行业中对机械自动化设备的应用极为广泛,其也是生产效率与生产质量的有效保证。在机械自动化设备的应用中磨损程度较大的是其主要的核心设备,即传动结构部分,由于其是机械设备中负责进行动力传输和机械操控性协调的重要组成部分,其连接结构的磨损是机械设备使用中所常见的必然情况,要想提高机械设备的稳定性和使用寿命就必须采取科学的方法和技术进行抗磨损设计,通过加强齿轮结构的强度、齿轮弯曲度、传动链条结构的链轮齿数调整、链条节距的改进以及链长等方法进行传动结构抗磨损性能的提升,并紧随机械设备的发展与研究以及新生产方式的应用进行不断的创新抗磨损方法,进而实现机械自动化的进步,推动生产行业的持续发展。