機械結構設計中抗磨損改造措施

摘要：隨著科學技術的日新月異，特別是自動化技術的快速發展，機械自動化已得到廣泛的應用，無論是生產型企業還是應用型企業，都對機械設備的品質提出了更高的要求。機械設備經長期服役后，磨損現象在所難免。磨損問題得不到遏制，必將對設備的安全使用造成威脅。因此，采取科學合理的抗磨損措施十分必要。抗磨損技術的合理運用，可以進一步優化機械設備的應用性能，最大限度降低設備故障率。傳動結構是機械設備的核心部分，作用是傳輸各種動能，保障設備正常運行，并在局部上協調設備的操控性能。磨損過度是機械設備長期服役的主要障礙，因此需要對機械結構進行抗磨損設計改造，全面提升機械結構性能，延長設備使用壽命。

關鍵詞：機械結構;設計;抗磨損;改造措施

引言

隨著經濟科技的進一步發展，我國機械化程度也越來越高，同時機械設備的磨損情況也越來越突出，故如何降低機械設備的磨損程度是現代企業亟待解決的問題之一。企業只有緩解這個問題才可以從根本上提高工作效率。

一、機械結構抗磨損改造設計的重要性

在機械設備的日常運行過程中，磨損現象一直存在，且隨著時間的推移以及機械設備服役時間的延長，磨損現象會越來越嚴重，磨損程度也日趨嚴重，直到設備無法正常使用。同時，在機械設備的日常使用過程中，各零部件在不停地接觸，進而產生摩擦力，零部件磨損現象隨之產生。若磨損嚴重，會直接危及設備的安全運行，降低設備使用壽命。單純依賴設備的日常維護和保養，如更換零件等措施來降低機械磨損，雖然能起到一定作用，但成本高且耗時耗力。做好機械抗磨損改造工作，提升機械設備的使用壽命和應用水平，是降低設備磨損的關鍵，已成為機械設計發展的必然趨勢。

二、機械結構磨損帶來的影響

2.1機械性能降低。在企業生產中，若大型機械結構設計中沒有制定有效的抗磨損方案，機械在長時間運轉下，必然會出現機械結構受損狀況，而影響機械設備運轉，使機械設備工作效率降低。甚至導致機械難以正常工作，或出現機械性能下降，而影響企業經濟效益。

2.2機械運轉安全受到影響。若機械結構中相互問的零件磨損，設備運轉安全勢必會受到影響，發生故障幾率就會增加。機械設備是由多個零件組成的一個整體，當其中一個零件破損，則最終結果不僅是單個部件損壞，連帶故障極易發生，影響機械整體運轉，甚至危及操作人員的安全。

2.3機械生產效率受到影響。流水線生產時，一旦機械磨損影響到正常運轉，將直接影響整個生產鏈的運轉，即使相關人員及時發現磨損處并更換零件，也會導致整個生產線的中斷，降低企業生產效率。另外，在出現輕微磨損時，機械設備并不會直接停止運轉，而是表現為細微運作差別，此時若相關人員不能及時發現故障，則產品質量將難以保障。所以當機械結構出現磨損現象時，輕則導致機械運轉出現差錯，影響產品質量，重則導致單機故障或成套設備故障，導致生產線停產，影響了生產效能。

三、機械結構設計中抗磨損改造措施

3.1齒輪傳動抗磨損設計改造

一般來說，齒輪傳動由2個大小不同的齒輪配件構成，且依據一定的比例，對齒輪、齒槽、端面、法面、齒頂圓或者齒根圓等參數進行設計。齒輪主要用于傳遞動力，容易磨損并影響設備的操控性能，導致故障的發生。目前，齒輪主要分為閉式齒輪和開式齒輪兩種，不同形式應采取合理的抗磨損設計方案。

3.1.1閉式齒輪設計改造

閉式齒輪，主要是指2齒輪相互接觸傳送。在機械運轉中，齒輪之間不斷接觸摩擦，機械能轉化為熱能，齒輪溫度升高，齒輪之間的磨損程度增加。對此，齒輪設計改造中，在增強齒輪硬度、提高齒輪抗摩能力的同時，應選擇耐熱性較強的齒輪。若成本允許，可挑選高強度金屬材料作為齒輪原材料，以提高齒輪的抗摩能力以及機械設備的質量與壽命。

3.1.2開式齒輪設計改造

開式齒輪也是機械設備中常用的傳動形式。由于開式齒輪完全暴露在外，在沒有保護狀態下運轉，如果不做好保養和清理工作，齒輪產生灰塵和碎屑，容易導致齒輪磨損。主要抗磨損措施：一是結合企業生產實際，對模數進行一定的增加;二是進行潤滑處理;三是相關材料應用熱處理技術。

3.2鏈傳動抗磨損設計改造

3.2.1鏈輪齒數設計改造

鏈傳動抗磨損設計需要遵循2個原則：（1）確保鏈傳動的平穩性;（2）確保鏈傳動的荷載能力。機械設備鏈條和鏈輪之間的摩擦力直接受制于荷載的大小，因此需要適當降低鏈傳動荷載，提升鏈輪的抗磨損能力。選取較高強度的金屬材料作為原材料，應用合理工藝確保鏈傳動的平穩性和安全性。此外，鏈條齒數為奇數，鏈節和鏈輪均能得到較好的嚙合，并且能均勻分攤磨損，提升鏈條和鏈輪之間的抗磨損能力。若鏈輪齒數和鏈條的節數為質數，且鏈條節數為偶數，則需要對鏈條的承受力進行計算，選取適宜的鏈輪規格，既要保證設備的有效傳輸，還要提升設備的抗磨損水平。

3.2.2鏈條節距設計改造

鏈條節距增大，鏈傳動結構能發揮更大的荷載性能，但實踐中，隨著節距的增加，鏈條和鏈輪的摩擦力也顯著增加，在機械長期運轉過程中，容易損害傳動配件，進而影響設備的正常使用。因此，選取節距較小的鏈條，可以顯著提升鏈傳動的抗磨損性能。此外，對于機械設備抗磨損設計，鏈條節距涉及荷載性能和抗磨損能力。因此設計人員要結合機械設備實際應用狀況，科學計算，選取合理的鏈條節距，確保鏈傳動的高效性，降低鏈傳動磨損水平。

3.3其他傳動機構的抗磨損設計

3.3.1繩帶傳動

繩帶傳動主要借助摩擦力進行傳動，主要構成部分為主動輪、動輪和傳輸帶等。該傳動形式結構簡單、便于組裝，穩定性高。若設備長期處于高速運轉條狀態，繩帶傳動同樣會出現磨損現象，特別是皮帶磨損會較為嚴重。抗磨損設計改造中，應結合主動輪和動輪的實際運行要求，選取高性能皮帶，同時嚴格把控2個動輪之間的間距。

3.3.2蝸輪蝸桿傳動

蝸輪蝸桿機構主要對兩交錯軸之間的運動和動力進行有效傳遞，其位于兩交錯軸中間平面內，類似于齒輪和齒條，形似螺桿。蝸輪蝸桿運用旋轉螺旋結構，兩組件配合運行，承受的荷載相對更大，蝸輪蝸桿更易出現磨損現象。在進行抗磨損改造設計時，使蝸桿長度和蝸輪的周長保持一致，降低過載傳輸現象，提升抗磨損性能。

四、結語

隨著我國工業現代化水平的提升，機械設備應用范圍日趨廣泛，加強機械設備的抗磨損設計十分必要，也是機械設備發展過程中的必然趨勢。機械設備抗磨損設計，主要從齒輪傳動系統、鏈傳動系統等角度出發，同時還需要關注繩帶傳動和蝸輪蝸桿傳動結構，結合實際，科學合理計算設計，以全面提升機械設備的抗磨損性能，延長設備的使用壽命。

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作者簡介：

吳楠（1981.12.15），性別：男;籍貫：重慶;民族：漢;學歷：本科、學士;職稱：助理工程師;研究方向：機械制造設計及其自動化;