俞 彬 沈順強(qiáng) 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(guó)工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì),科學(xué)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(jī)械自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)提供了極大的幫助,也讓現(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械智能化操控成為了可能。而在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)過程中機(jī)械結(jié)構(gòu)因其屬于各部分結(jié)構(gòu)的連動(dòng)而經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)磨損的情況,對(duì)于整套設(shè)備的運(yùn)行造成了極大的不利影響,必須要采取必要的方法進(jìn)行抗磨損的優(yōu)化與改造,以提高機(jī)械設(shè)備機(jī)構(gòu)的性能優(yōu)化水平,促進(jìn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)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(hù)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能夠首先要注意對(duì)結(jié)構(gòu)各部件、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)備的抗磨損性能的優(yōu)化和改善,作為機(jī)械設(shè)備核心部分傳動(dòng)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行各類機(jī)械部分動(dòng)力傳輸,這對(duì)于其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就必須要注重抗磨損改造。

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)磨損情況為機(jī)械設(shè)備帶來的影響分析

(一)功能與性能方面的影響。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是其主要的核心結(jié)構(gòu)部分,傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由于要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力傳輸而時(shí)刻發(fā)生著運(yùn)動(dòng),整個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中又以傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)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(dòng)結(jié)構(gòu)的磨損程度是整個(gè)機(jī)械設(shè)備中最為嚴(yán)重的,傳動(dòng)結(jié)構(gòu)發(fā)生磨損會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)行的動(dòng)力傳輸性能,使得傳動(dòng)調(diào)控的動(dòng)力大大降低,機(jī)械設(shè)備也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)指令的順利完成[1]。而且傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中包含了多個(gè)齒輪和鏈條部件,齒輪如果磨損程度較大,會(huì)直接致使齒輪間距誤差增大,齒輪咬合度降低,由此便會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行效率和動(dòng)力的降低。

(二)機(jī)械設(shè)備安全性的影響。機(jī)械設(shè)備的零部件發(fā)生磨損是導(dǎo)致其連接與運(yùn)行質(zhì)量下降的主要原因,同時(shí)還會(huì)降低機(jī)械設(shè)備的各部件聯(lián)動(dòng)的強(qiáng)度,會(huì)致使機(jī)械設(shè)備發(fā)生一些突發(fā)性故障,導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力傳輸發(fā)生停滯,進(jìn)而致使機(jī)械設(shè)備停滯運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)磨損尤其會(huì)造成機(jī)械設(shè)備運(yùn)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(dòng)力系統(tǒng)的帶動(dòng)而出現(xiàn)飛出的事故,對(duì)操作人員或機(jī)械設(shè)備造成極大的安全威脅,甚至帶來生命危險(xiǎn),后果極為嚴(yán)重[2]。

機(jī)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(jī)械設(shè)備發(fā)生故障或生產(chǎn)效率受到動(dòng)力降低或機(jī)械設(shè)備停滯運(yùn)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(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題,無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求,增大生產(chǎn)成本。

二、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗磨損設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用

(一)機(jī)械結(jié)構(gòu)中傳動(dòng)鏈條的抗磨損設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用。傳動(dòng)鏈條的主要核心部件是鏈條和帶動(dòng)齒輪,利用特定齒輪齒形來實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)鏈條進(jìn)行動(dòng)力傳輸,將動(dòng)力從齒輪傳輸?shù)芥湕l進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞,保證機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行。傳動(dòng)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(yán)密的咬合狀態(tài),如此才能夠提高動(dòng)力傳輸效果,但其咬合過程中會(huì)使鏈條與齒形之間發(fā)生磨損,致使鏈條發(fā)生松動(dòng)或位移,進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)力的傳遞無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),而且過緊的鏈條在高速的運(yùn)行下極為容易發(fā)生斷裂。所以其抗磨設(shè)計(jì)就需要針對(duì)鏈輪以及鏈條節(jié)距、中心距以及鏈條長(zhǎng)度上進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié),以達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行抗磨損性能的提高[3]。并且針對(duì)其中心距和鏈條長(zhǎng)度進(jìn)行必要調(diào)節(jié),以鏈輪受磨損程度進(jìn)行長(zhǎng)度與中心距的計(jì)算,依據(jù)科學(xué)的公式進(jìn)行節(jié)數(shù)、中心距、長(zhǎng)度的設(shè)定,并取其整數(shù)和偶數(shù)。

(二)機(jī)械結(jié)構(gòu)中齒輪傳動(dòng)的抗磨損設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用。齒輪是機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)中重要的動(dòng)力傳動(dòng)部件,通過多個(gè)尺寸的齒輪相互咬合進(jìn)行動(dòng)里的傳遞以及動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的調(diào)節(jié),使得機(jī)械設(shè)備可以按照操作人員的指令來調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出水平,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的調(diào)控[4]。一般對(duì)齒輪及迷你型設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)按照既定的比例進(jìn)行輪齒、齒槽、斷面等參數(shù)的設(shè)定進(jìn)而生產(chǎn)。按照齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)要求齒輪通常會(huì)分為閉式齒輪和開式齒輪兩種。對(duì)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(gè)齒輪表面接觸部分的摩擦力所導(dǎo)致的。而且齒輪運(yùn)行過程中持續(xù)動(dòng)力運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較高的熱量,過高的溫度放熱就會(huì)致使齒輪發(fā)生過度磨損,因此對(duì)齒輪部分的抗磨損設(shè)計(jì)需要進(jìn)行其結(jié)構(gòu)的抗疲勞強(qiáng)度的增大,選取材料質(zhì)量較好和強(qiáng)度較高的材料進(jìn)行齒輪的制造,并在齒根的設(shè)計(jì)時(shí)采用彎曲的設(shè)計(jì),維持齒根彎曲疲勞強(qiáng)度降低摩擦面和摩擦力,以此來達(dá)到抗磨損效果。此外還可以通過增強(qiáng)齒輪結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),選擇潤(rùn)滑油在齒輪表面進(jìn)行涂抹來降低齒輪的運(yùn)行磨損,進(jìn)而減小摩擦力[5]。

結(jié)束語(yǔ)

生產(chǎn)行業(yè)中對(duì)機(jī)械自動(dòng)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(jī)械自動(dòng)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(dòng)結(jié)構(gòu)部分,由于其是機(jī)械設(shè)備中負(fù)責(zé)進(jìn)行動(dòng)力傳輸和機(jī)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(jī)械設(shè)備使用中所常見的必然情況,要想提高機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命就必須采取科學(xué)的方法和技術(shù)進(jìn)行抗磨損設(shè)計(jì),通過加強(qiáng)齒輪結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、齒輪彎曲度、傳動(dòng)鏈條結(jié)構(gòu)的鏈輪齒數(shù)調(diào)整、鏈條節(jié)距的改進(jìn)以及鏈長(zhǎng)等方法進(jìn)行傳動(dòng)結(jié)構(gòu)抗磨損性能的提升,并緊隨機(jī)械設(shè)備的發(fā)展與研究以及新生產(chǎn)方式的應(yīng)用進(jìn)行不斷的創(chuàng)新抗磨損方法,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)步,推動(dòng)生產(chǎn)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。