機械結構設計中抗磨損的改造措施研究

蔣濤濤

摘 要：眾所周知，只要機械在運轉，必然會產生機械的磨損問題。為了解決機械結構設計中的磨損問題，首先我們必須對磨損問題的危害引起重視，因為磨損不僅會對生產質量產生影響，還會使生產效率降低。針對機械結構設計中存在的磨損問題，我們要進行科學合理的抗磨損改造設計，從而使設備的故障率盡可能降低，使設備的使用時間更長。

關鍵詞：機械結構設計;抗磨損;改造措施

前言

在機械自動化生產的過程中，生產型企業對于機械設備的依賴性非常強。所以，對于這類企業而言，必須面對機械結構磨損問題，分析成套設備可能導致的影響，有針對性地設計抗磨損方法，對機械設備的應用性能進行改進。我們知道，在幾乎所有的機械結構設計中，傳動機構是設備中的非常關鍵的部件，這類部件傳輸動能為機構運轉提供動力。如果傳動機構出現磨損，那么就會使機械設備難以正常運行。筆者以傳動機構為例，對其抗磨損提出了改造措施。

1.傳動結構磨損導致的不良后果

為了認清機械結構設計中磨損的危害，我們有必要對傳動結構磨損導致的不良后果有較為清晰的認識。下面，我們將從三個方面進行分析。

1.1 降低安全系數

如果機械設備出現傳動結構磨損，那么其安全系數有可能會大幅度降低。這是因為如果出現磨損，時間一長，這個對應的傳動結構發生斷裂，機械設備出現故障的概率會大大提高。如果一套機械設備的某一部分元器件發生故障，甚至可能引發整個機械設備處于罷工狀態。所以，我們必須對傳動結構磨損導致安全系數降低這一不良后果引起重視。

1.2 降低運轉性能

對于一個優秀的機械結構設計而言，必須設計好抗磨損方案。否則，時間一長，我們無法對機械的動力系統準確地調節和控制，就會使生產企業的生產效率降低。更嚴重的是，我們可能無法接受到操作人員發出的操作指令。如果是這樣，那么生產經濟效益無疑會大大降低，我們生產企業的機械設備運轉性能無法得到有效保障。

1.3 降低生產質量

如果機械結構設計出現了磨損嚴重的情況，就會導致機械設備零部件的正常運轉受到影響，甚至會使設備的生產質量大大降低。鑒于此，如果設備生產出來的產品質量降低了，那么整條生產線的生產質量會降低，還可能會影響到生產線的生產效率。

2.傳動結構抗磨損設計

2.1 鏈傳動的抗磨損設計

對于機械抗磨損設計，第一要考慮的就是鏈傳動的抗磨損設計。為了減低鏈傳動的抗磨損，我們可以從鏈傳動結構組成進行分析。先對鏈輪進行抗磨損設計進行分析，我們知道，兩個鏈輪的受力分析是重點。鏈輪的狀態通常是固定的，當鏈條處于轉動狀態的時候，鏈輪可能發生松動，甚至可能發生位置的移動。另外，當鏈輪高速運轉的時候，鏈條可能發生急劇斷裂的情況。所以，我們在鏈傳動的抗磨損設計的時候，可以針對鏈條齒數和鏈條節距這兩個因素進行改造。

比如，我們對 鏈輪齒數數量設計的時候，可以使用兩種方案。第一種是由轉動過程中鏈條承擔的動力大小來確定，第二種是由鏈輪的型號來設定。我們在設計大鏈輪的齒數的時候，可以適當減少齒數，這樣可以更好地對動能進行傳遞。另外，對于小齒輪，可以適當增加齒數，這樣就使鏈傳動更加平穩，還能夠使鏈傳動負荷降低。

2.2齒輪傳動的抗磨損設計

在典型的機械設備傳動機構中，齒輪機構是其中非常典型的一種。通過對齒輪的結構分析，不難得知其主要配件就是齒輪，并且齒輪需要根據實際情況來設定比例。我們需要對一些重要參數進行設計，比如除了輪齒、齒槽之外，還需要對齒根圓、齒頂圓進行合理設計。在齒輪傳動抗磨損設計的時候，我們需要針對開式齒輪和閉式齒輪分別進行設計。

首先，我們對閉式齒輪傳動的抗磨損進行分析。眾所周知，齒輪傳動磨損產生的摩擦力主要來源于兩齒輪的表面接觸。當齒輪運行之后，機械能和熱能之間發生轉換，金屬配件會放熱，從而使其溫度升高，從而進一步加劇了對齒輪進行磨損作用。針對這類齒輪傳動，我們設計的側重點在于對其的抗疲勞強度的設計，我們要使齒輪的強度性能更好地發揮。比如，我們在選用齒輪設計材料的時候，可以選擇強度高的金屬材質。

其次，我們對開式齒輪傳統抗磨損進行分析。對于這種傳動結構抗磨損設計，其重點在于維持齒根彎曲疲勞強度。為此，當我們在對這類齒輪進行設計的時候，可以要求設計人員根據機械的作業載荷情況以及設備運行規模情況，對齒輪的模數合理設計。另外，對于這類齒輪結構，可以設計潤滑結構，通過這類結構的輔助作用，可以大幅度減少粗糙度，并降低齒輪運行過程中產生磨損。

2.3其他傳動機構的抗磨損設計

除了上文提到的鏈傳動和齒輪傳動，我們在對機械傳動機構抗磨損設計的時候，還需注意繩帶傳動、蝸輪蝸桿傳動的抗磨損設計。比如，蝸輪蝸桿傳動的抗磨損設計。我們首先要對蝸輪蝸桿的傳動原理進行分析，這種結構是通過傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。蝸輪相當于齒輪傳動中的齒輪，而蝸桿相當于齒輪傳動中的齒條。為降低蝸輪蝸桿的摩擦力，必須對其進行優化設計。其中，我們就可以考慮如何設計好蝸輪干的長度，盡量使其與蝸輪周長保持一致，使尺寸標準統一化，避免過載傳輸的情況發生。為了避免傳動磨損問題，蝸輪蝸桿改良設計，要考慮蝸輪桿的長度，保持與蝸輪周長一致，避免尺寸標準不一，造成的過載傳輸。

3.小結

在科學技術飛速發展的今天，我國工業化現代化水平不斷提高，機械設備應用范圍逐漸增大。為了提高機械設備的抗磨損設計，我們必須分析各個傳動機構的特點，針對它們的實際結構情況進行科學合理地設計，這樣才能使機械設備抗磨損性能處于最佳狀態，進而使設備的使用時間達到最長壽命。

參考文獻：

[1]姜曉陽. 齒輪傳動結構的機械特點及設計要點研究[J].中國重型裝備，2011，23（6）：17-18.

[2]何靜生. 機械傳動機構中鏈傳動與繩帶傳動性能的對比[J].青島科技大學學報，2011，30（7）：44-45

[3]劉廣平.工程機械磨損失效分析和抗磨措施[J].農業技術與裝備，2010（4）

[4]李利軍. 對機械結構設計之中抗磨損的改造手段分析[J]. 中國機械（4）：202-203.