俞 彬 沈順強 譚春蘇 劉曉琳

上海航天電子通訊設(shè)備研究所 上海 201109

我國工業(yè)生產(chǎn)的機械化是順應(yīng)時代的發(fā)展趨勢,科學技術(shù)和信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用為生產(chǎn)的機械自動化實現(xiàn)提供了極大的幫助,也讓現(xiàn)代生產(chǎn)機械智能化操控成為了可能。而在機械自動化生產(chǎn)過程中機械結(jié)構(gòu)因其屬于各部分結(jié)構(gòu)的連動而經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)磨損的情況,對于整套設(shè)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(shè)備機構(gòu)的性能優(yōu)化水平,促進機械設(shè)備運行穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率的提高,降低生產(chǎn)事故和故障的發(fā)生率。要想保護機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能夠首先要注意對結(jié)構(gòu)各部件、傳動結(jié)構(gòu)設(shè)備的抗磨損性能的優(yōu)化和改善,作為機械設(shè)備核心部分傳動結(jié)構(gòu)需要進行各類機械部分動力傳輸,這對于其結(jié)構(gòu)的設(shè)計就必須要注重抗磨損改造。

一、機械結(jié)構(gòu)磨損情況為機械設(shè)備帶來的影響分析

(一)功能與性能方面的影響。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中傳動結(jié)構(gòu)是其主要的核心結(jié)構(gòu)部分,傳動結(jié)構(gòu)由于要負責對整個機械設(shè)備的動力傳輸而時刻發(fā)生著運動,整個傳動結(jié)構(gòu)中又以傳動齒輪和傳動鏈條為主要的結(jié)構(gòu)部件,具有著傳輸、調(diào)節(jié)、協(xié)調(diào)、操控的作用。也正因如此,傳動結(jié)構(gòu)的磨損程度是整個機械設(shè)備中最為嚴重的,傳動結(jié)構(gòu)發(fā)生磨損會直接導(dǎo)致機械運行的動力傳輸性能,使得傳動調(diào)控的動力大大降低,機械設(shè)備也就無法實現(xiàn)指令的順利完成[1]。而且傳動結(jié)構(gòu)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(shè)備的運行效率和動力的降低。

(二)機械設(shè)備安全性的影響。機械設(shè)備的零部件發(fā)生磨損是導(dǎo)致其連接與運行質(zhì)量下降的主要原因,同時還會降低機械設(shè)備的各部件聯(lián)動的強度,會致使機械設(shè)備發(fā)生一些突發(fā)性故障,導(dǎo)致機械設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動力傳輸發(fā)生停滯,進而致使機械設(shè)備停滯運行。特別是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的鏈條傳輸連接與齒輪的運轉(zhuǎn)磨損尤其會造成機械設(shè)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(shè)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(shè)備結(jié)構(gòu)部件發(fā)生磨損造成的影響多表現(xiàn)在機械設(shè)備發(fā)生故障或生產(chǎn)效率受到動力降低或機械設(shè)備停滯運行而發(fā)生產(chǎn)含量下降的影響而發(fā)生降低的情況。并且產(chǎn)品也會出現(xiàn)質(zhì)量問題,無法達到生產(chǎn)標準要求,增大生產(chǎn)成本。

二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗磨損設(shè)計方法及應(yīng)用

(一)機械結(jié)構(gòu)中傳動鏈條的抗磨損設(shè)計方法與應(yīng)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(shè)計調(diào)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(diào)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(jié)構(gòu)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(diào)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(shè)定,并取其整數(shù)和偶數(shù)。

(二)機械結(jié)構(gòu)中齒輪傳動的抗磨損設(shè)計方法與應(yīng)用。齒輪是機械設(shè)備結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)頻率的調(diào)節(jié),使得機械設(shè)備可以按照操作人員的指令來調(diào)節(jié)動力輸出水平,實現(xiàn)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的調(diào)控[4]。一般對齒輪及迷你型設(shè)計時會按照既定的比例進行輪齒、齒槽、斷面等參數(shù)的設(shè)定進而生產(chǎn)。按照齒輪的運轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(dǎo)致的。而且齒輪運行過程中持續(xù)動力運行會產(chǎn)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(shè)計需要進行其結(jié)構(gòu)的抗疲勞強度的增大,選取材料質(zhì)量較好和強度較高的材料進行齒輪的制造,并在齒根的設(shè)計時采用彎曲的設(shè)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(jié)構(gòu)的潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)束語

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