機械結構設計中抗磨損的改造方案分析與研究

葛珊珊 廣東美的暖通設備有限公司

機械結構設計中抗磨損的改造方案分析與研究

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機械元件在經過長期使用后，會出現磨損的現象。如果對磨損現象不能準確的預判及發現，將減少機械的壽命，造成危險操作，降低生產質量等。本文簡單介紹了幾種類型磨損的原理及其危害，針對機械結構設計中的磨損現象進行分析，并提出相應的機械設計方案。

機械結構設計 抗磨損 改造方案

引言

機械磨損主要是指由于零件之間進行相互摩擦運動，進而引發機械能量的消耗，使機械產生磨損的現象。根據摩擦的不同，主要分為黏著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損等。機械磨損是由多種原因造成的。所以建立相應的機械模型，及時發現磨損的位置和磨損程度，對機械進行及時的維修和護理，能夠延長機械壽命，并能夠提高工作效率和產品質量。

一、磨損的原理及其類型

（一）黏著磨損。黏著磨損主要是由于兩物體在相互接觸時發生滑動而產生的磨損。在這種磨損的狀況下，通常會造成一種機械的磨損碎屑附著在另一機械上。長此以往進行黏著摩擦，將造成機械元件的過度摩擦，原料脫落。兩種原件最終無法很好的結合運作，造成斷裂分離。

（二）表面疲勞磨損。表面疲勞磨損主要是指在機械表面接觸時，致使機械材料表面疲勞損失的狀況。表面疲勞磨損會造成接觸表面材料的變形、變質等現象，這些都將造成機械運作的效率。

（三）腐蝕磨損。腐蝕磨損主要是指在接觸摩擦時，機械原料，主要是金屬物質，由于摩擦致使溫度的變化以及接觸外界環境中的介質，發生化學反應，腐蝕零件的現象。

二、傳統機構磨損的危害

隨著經濟的迅速發展，生產企業的生產方式和產業模式都不斷的發展和改進。為了提高生產效率，企業對生產設備進行改進，不斷引進大量的自動化設備。隨著自動化設備的不斷增加，生產效率得到明顯的提高，但是機械設備也較快表現出磨損現象。機械設備的磨損會造成各種危害。

（一）機械性能的變化。在機械設備中，傳統機構對機械自動化的整體運作具有非常重要的作用。傳統構造由多種機械元件構成，元件之間相互組合運作，共同協調、傳輸，共同完成生產任務。但是由于傳統機構磨損嚴重，磨損嚴重的機械元件將無法安全高效的完成生產任務。部分影響整體，由于磨損現象，容易造成性能喪失或降低，無法完成作業。例如齒輪配合不緊密、齒間距離過大，都將降低設備的運行效率。

（二）潛在安全隱患。由于機械零件的磨損，機械將會有無法正常運行的狀況。但是如果磨損的表現不明顯，機械表現正常運行。例如，由于齒輪與鏈條的磨損，鏈條容易斷裂，零件飛濺等現象。操作人員在機械運作的情況下，肉眼無法識別一些磨損的狀況。這種情況下，人員一般無法快速應對這種突發性故障，這些突發性故障存在各種安全隱患，對操作人員的生命安全造成威脅。

（三）降低生產效率和生產質量。當機械元件產生磨損時，機械設備將無法正常的運作。對于流水的生產模式，發現磨損位置，進行零件的維修或者更換，都將造成生產流水線的中斷。這將很大程度的降低生產效率。在機械磨損的狀況下，有時機械表現出細微的運作差別，但不會被很明顯的被檢查出，表現為明顯的機械故障。在這種狀況下進行生產，生產出的產品質量會下降。

三、機械結構抗磨損設計

（一）齒輪抗磨損設計

1.閉式齒輪設計。閉式齒輪是指兩齒輪在相互接觸傳送。兩齒輪在大量的接觸摩擦運作之后，會產生大量的熱量，造成溫度的升高。結合機械摩擦的原因，閉式齒輪要充分考慮齒輪的原料硬度，抗摩擦程度，以及原料的耐熱程度。在整體的設計中，也要考慮齒輪的尺寸。在成本允許的情況下，挑選優質的高強度金屬材料，提高抗疲勞強度。

2.開式齒輪設計。開式齒輪是機械傳動中重要的部分，其應用廣泛，效率較高。因齒輪完全暴露，在沒有防塵措施的狀況下進行運作，容易降落灰塵、碎屑等污染物，產生機械磨損。針對磨損的原因，在設計時應該采用相應的防磨損措施。首先，可以采用潤滑的方法，使齒輪傳送時，摩擦降低。潤滑介質主要是潤滑油。由于潤滑油具有很高的黏著性，所以在使用時，要充分考慮齒輪的磨合狀況，以及周邊的環境，溫度、降水等狀況，減少顆粒的附著，減少灰塵和沉積物的侵蝕。

（二）鏈條傳動抗磨損設計

1.鏈條的節距。鏈條的節距是通過相應的公式計算所得。根據鏈長，和鏈條的齒數，確定連天平穩傳送。不易脫落。可以利用相應的作圖軟件，例如CAD，進行模擬，確定最合理的鏈條的節距。鏈條的節距越大，傳動結構就具有更高的荷載承擔性能。但是節距過大，也會造成沖擊力過大，傳送元件受到損傷。所以，應該結合實際情況，進行計算，確定鏈條的節距大小。

2.鏈條的齒數。鏈條的齒數為奇數時，可以與鏈節的每個齒輪都能嚙合，使磨損均勻。當鏈條齒數是偶數時，鏈條就會與齒數之間存在公約數，這樣就會有部分齒輪與鏈條無法接觸而造成磨損的不均勻，降低鏈條的壽命。鏈條的齒數要大于可允許的最少齒數。鏈輪的齒數相對齒輪除不盡時，才能使齒輪和鏈條均勻磨損。根據傳送的速度、工作條件等進行計算，確定鏈條的齒數。傳動比不是整數，鏈條的節數等來確定鏈條的齒數。同時也要考慮鏈條傳動的平穩性進行合理設計。

四、結語

綜上所述，設計人員應該對傳統的機械結構進行合理設計，減少磨損，保護機械零件，延長壽命，提高生產效率。

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葛珊珊（1989-），女，漢族，河南省商丘市，廣東美的暖通設備有限公司，結構設計工程師，研究方向：空調結構設計。