机械结构设计中抗磨损改造措施

摘要：随着科学技术的日新月异，特别是自动化技术的快速发展，机械自动化已得到广泛的应用，无论是生产型企业还是应用型企业，都对机械设备的品质提出了更高的要求。机械设备经长期服役后，磨损现象在所难免。磨损问题得不到遏制，必将对设备的安全使用造成威胁。因此，采取科学合理的抗磨损措施十分必要。抗磨损技术的合理运用，可以进一步优化机械设备的应用性能，最大限度降低设备故障率。传动结构是机械设备的核心部分，作用是传输各种动能，保障设备正常运行，并在局部上协调设备的操控性能。磨损过度是机械设备长期服役的主要障碍，因此需要对机械结构进行抗磨损设计改造，全面提升机械结构性能，延长设备使用寿命。

关键词：机械结构;设计;抗磨损;改造措施

引言

随着经济科技的进一步发展，我国机械化程度也越来越高，同时机械设备的磨损情况也越来越突出，故如何降低机械设备的磨损程度是现代企业亟待解决的问题之一。企业只有缓解这个问题才可以从根本上提高工作效率。

一、机械结构抗磨损改造设计的重要性

在机械设备的日常运行过程中，磨损现象一直存在，且随着时间的推移以及机械设备服役时间的延长，磨损现象会越来越严重，磨损程度也日趋严重，直到设备无法正常使用。同时，在机械设备的日常使用过程中，各零部件在不停地接触，进而产生摩擦力，零部件磨损现象随之产生。若磨损严重，会直接危及设备的安全运行，降低设备使用寿命。单纯依赖设备的日常维护和保养，如更换零件等措施来降低机械磨损，虽然能起到一定作用，但成本高且耗时耗力。做好机械抗磨损改造工作，提升机械设备的使用寿命和应用水平，是降低设备磨损的关键，已成为机械设计发展的必然趋势。

二、机械结构磨损带来的影响

2.1机械性能降低。在企业生产中，若大型机械结构设计中没有制定有效的抗磨损方案，机械在长时间运转下，必然会出现机械结构受损状况，而影响机械设备运转，使机械设备工作效率降低。甚至导致机械难以正常工作，或出现机械性能下降，而影响企业经济效益。

2.2机械运转安全受到影响。若机械结构中相互问的零件磨损，设备运转安全势必会受到影响，发生故障几率就会增加。机械设备是由多个零件组成的一个整体，当其中一个零件破损，则最终结果不仅是单个部件损坏，连带故障极易发生，影响机械整体运转，甚至危及操作人员的安全。

2.3机械生产效率受到影响。流水线生产时，一旦机械磨损影响到正常运转，将直接影响整个生产链的运转，即使相关人员及时发现磨损处并更换零件，也会导致整个生产线的中断，降低企业生产效率。另外，在出现轻微磨损时，机械设备并不会直接停止运转，而是表现为细微运作差别，此时若相关人员不能及时发现故障，则产品质量将难以保障。所以当机械结构出现磨损现象时，轻则导致机械运转出现差错，影响产品质量，重则导致单机故障或成套设备故障，导致生产线停产，影响了生产效能。

三、机械结构设计中抗磨损改造措施

3.1齿轮传动抗磨损设计改造

一般来说，齿轮传动由2个大小不同的齿轮配件构成，且依据一定的比例，对齿轮、齿槽、端面、法面、齿顶圆或者齿根圆等参数进行设计。齿轮主要用于传递动力，容易磨损并影响设备的操控性能，导致故障的发生。目前，齿轮主要分为闭式齿轮和开式齿轮两种，不同形式应采取合理的抗磨损设计方案。

3.1.1闭式齿轮设计改造

闭式齿轮，主要是指2齿轮相互接触传送。在机械运转中，齿轮之间不断接触摩擦，机械能转化为热能，齿轮温度升高，齿轮之间的磨损程度增加。对此，齿轮设计改造中，在增强齿轮硬度、提高齿轮抗摩能力的同时，应选择耐热性较强的齿轮。若成本允许，可挑选高强度金属材料作为齿轮原材料，以提高齿轮的抗摩能力以及机械设备的质量与寿命。

3.1.2开式齿轮设计改造

开式齿轮也是机械设备中常用的传动形式。由于开式齿轮完全暴露在外，在没有保护状态下运转，如果不做好保养和清理工作，齿轮产生灰尘和碎屑，容易导致齿轮磨损。主要抗磨损措施：一是结合企业生产实际，对模数进行一定的增加;二是进行润滑处理;三是相关材料应用热处理技术。

3.2链传动抗磨损设计改造

3.2.1链轮齿数设计改造

链传动抗磨损设计需要遵循2个原则：（1）确保链传动的平稳性;（2）确保链传动的荷载能力。机械设备链条和链轮之间的摩擦力直接受制于荷载的大小，因此需要适当降低链传动荷载，提升链轮的抗磨损能力。选取较高强度的金属材料作为原材料，应用合理工艺确保链传动的平稳性和安全性。此外，链条齿数为奇数，链节和链轮均能得到较好的啮合，并且能均匀分摊磨损，提升链条和链轮之间的抗磨损能力。若链轮齿数和链条的节数为质数，且链条节数为偶数，则需要对链条的承受力进行计算，选取适宜的链轮规格，既要保证设备的有效传输，还要提升设备的抗磨损水平。

3.2.2链条节距设计改造

链条节距增大，链传动结构能发挥更大的荷载性能，但实践中，随着节距的增加，链条和链轮的摩擦力也显著增加，在机械长期运转过程中，容易损害传动配件，进而影响设备的正常使用。因此，选取节距较小的链条，可以显著提升链传动的抗磨损性能。此外，对于机械设备抗磨损设计，链条节距涉及荷载性能和抗磨损能力。因此设计人员要结合机械设备实际应用状况，科学计算，选取合理的链条节距，确保链传动的高效性，降低链传动磨损水平。

3.3其他传动机构的抗磨损设计

3.3.1绳带传动

绳带传动主要借助摩擦力进行传动，主要构成部分为主动轮、动轮和传输带等。该传动形式结构简单、便于组装，稳定性高。若设备长期处于高速运转条状态，绳带传动同样会出现磨损现象，特别是皮带磨损会较为严重。抗磨损设计改造中，应结合主动轮和动轮的实际运行要求，选取高性能皮带，同时严格把控2个动轮之间的间距。

3.3.2蜗轮蜗杆传动

蜗轮蜗杆机构主要對两交错轴之间的运动和动力进行有效传递，其位于两交错轴中间平面内，类似于齿轮和齿条，形似螺杆。蜗轮蜗杆运用旋转螺旋结构，两组件配合运行，承受的荷载相对更大，蜗轮蜗杆更易出现磨损现象。在进行抗磨损改造设计时，使蜗杆长度和蜗轮的周长保持一致，降低过载传输现象，提升抗磨损性能。

四、结语

随着我国工业现代化水平的提升，机械设备应用范围日趋广泛，加强机械设备的抗磨损设计十分必要，也是机械设备发展过程中的必然趋势。机械设备抗磨损设计，主要从齿轮传动系统、链传动系统等角度出发，同时还需要关注绳带传动和蜗轮蜗杆传动结构，结合实际，科学合理计算设计，以全面提升机械设备的抗磨损性能，延长设备的使用寿命。

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作者简介：

吴楠（1981.12.15），性别：男;籍贯：重庆;民族：汉;学历：本科、学士;职称：助理工程师;研究方向：机械制造设计及其自动化;