机械结构抗磨损设计实践应用

于海燕

摘要：本文首先阐述了机械传动机构磨损的危害，接着介绍了煤矿机械磨损失效分析几种方法，最后对常见的传动机构抗磨损设计改造及煤矿机械磨抗磨措施分析进行了探讨。

关键词：机械结构；抗磨损设计；实践应用

引言：

随着科学技术的飞速发展，特别是自动化技术的飞速发展，生产自动化与机械化得到了广泛的应用，各行各业对机械设备的质量提出了更高的要求。机械设备长期使用后，磨损是不可避免的，如果磨损问题得不到有效控制，机械设备的安全使用就得不到保障。因此，科学合理的耐磨损设计改造及工艺措施在机械设备中的应用就显得非常必要。

1机械传动机构磨损的危害

1.1功能缺失

传动机构是机械设备的核心部分。它的主要功能是传输、变化和调整。部件包括许多传动配件。在磨损失效的情况下，特别是在严重磨损的情况下，设备的运行性能将会显著降低，直到设备不能正常工作时才能实现控制功能。例如齿轮传动结构，由于齿顶的磨损，导致啮合齿轮副啮合部位间隙变大，无法紧密啮合，久而久之齿轮打滑，影响设备的正常运作。

1.2安全隐患

机械设备的许多零件在日常运行中容易磨损，磨损力的变化容易导致这些部件瞬间开裂，从而导致机械设备突然故障，磨损产生的碎片无规则运动，导致机械设备无法正常运行，严重的会伤及设备周边的人员。例如，链传动部件主要是链轮在单排链条或双排链条的驱动下连续运转，当链轮或链条出现磨损时，不仅不能很好地啮合，还可能引起链条断裂，对机械设备的正常运行产生不利影响，如果设备此时高速运转，破碎的金属链可能会砸坏设备其他零部件或高速飞出，威胁操作者的安全。

1.3降低生产效率

所有磨损对机械设备的运行会产生一定的影响，如铣加工中心主轴轴承内圈磨损，导致间隙变大，加工出来的工件有抖纹；上面提到的阀门闸板磨损，导致管道关闭不严，介质不能有效控制；传动机构磨损导致设备力矩不能有效传递，设备最终停止运行，等等。所有这些磨损映射到设备，导致设备最终失效，影响加工产品的质量或降低企业的生产效率，最终都影响企业的正常生产。

2煤矿机械磨损失效分析方法

2.1机械数据分析法

这种方法主要是基于机械和设备的应用。在运行时，系统中每个组件的原理和数据，对组件的失效进行分析，研究每个组件的实际功能、函数和力，并从生产过程的角度做了详细的评价。在应用机械数据分析方法时，必须记录所有数据并及时存储。

2.2宏观和微观测量法

用该法研究采煤机械设备的磨损和失效情况，从内部原因和外部特点入手，对设备进行准确测量，计算设备磨损位置，拍下所有的磨损情况。这是宏观分析。如果磨损位置不够明显，但现有磨损足以影响设备的正常运行，此时需要使用微测量方法，使用高倍率显微镜来观察、分析和完成肉眼无法完成的工作。

2.3磨损和碎片分析方法

该方法在煤矿机械设备磨损与失效研究中的应用主要是研究设备零件的磨损碎片，确定设备零件磨损老化的实际原因。一般来说，机械设备以钢为主，磁特性可以用来吸收和收集碎片。这种方法效率高，成本低。

3机械结构设计中抗磨损改造

3.1齿轮传动抗磨损设计改造

齿轮根据工作环境可分为闭齿轮和开齿轮两种。不同形式应采取合理科学的耐磨设计方案。

齿轮传动时由于齿轮长期接触产生摩擦，一些机械能将转化为热能，金属配件在释放机械能热量时也会产生更高的温度，封闭腔体温度不易散发，最终导致齿轮磨损。因此，提高齿轮的抗疲劳强度是提高齿轮耐磨性能的关键。

闭齿轮：闭齿轮除了摩擦产生磨损外，还有一种磨损为齿面接触疲劳磨损，由于齿面接触应力是交变的，应力经多次反复后，在节线附件靠近齿根部分的表面上，会产生若干小裂纹，封闭在裂纹中的润滑油，在压力的作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表面小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象通常称为点蚀。

闭齿轮工作在封闭的腔体内，通常为了降低摩擦，会在腔体内加入合适的润滑油，点蚀现象不可避免；对于闭齿轮，减轻或防止磨粒磨损的主要措施：1.提高齿面硬度，可通过热处理或耐磨金属提高齿轮的强度性能，从而可以达到耐磨效果；2.降低表面粗糙度；3.降低润滑系数，即加润滑油；4.注意润滑油的清洁和定期更换。

开放式齿轮的设计和改造。开放式齿轮也是机械设备中常用的传动形式。因为开放式齿轮运行时没有保护，完全暴露在外界环境下，减少外界颗粒的侵入及外界环境的清洁非常重要，如果不进行维护和清洁工作，外界的灰尘和碎片，容易导致齿轮磨损。主要措施：1.提高齿面硬度和降低表面粗糙度；2.在齿轮外面加遮挡板，防止外界颗粒侵蚀齿轮。

3.2链传动抗磨损设计改造

链条传动结构的受力载体主要是2个链轮。一般链轮处于固定状态，在传输过程中发生松动或移位，在高速运行过程中可能发生突然断裂。因此，链条传动的耐磨性设计主要考虑两个因素：链条齿轮的数量和链距。

链轮齿数的设计和改造。链条传动的耐磨设计需要遵循两个原则：保证链条驱动的稳定性，保证链条驱动的负载能力。机械设备链条与链轮之间的摩擦直接受载荷的影响，因此有必要适当降低链轮驱动载荷，提高链轮的耐磨性。选用高强度金属材料为原料，通过合理的工艺保证了链条传动的稳定性和安全性。此外，链齿数为奇数，链轮和链轮可以更好的啮合，磨损均匀，提高了链轮和链轮之间的耐磨性能。如果链中的齿轮数和链数是质数，链中的链数是偶数，需要计算链条的承载能力，选择合适的链轮规格，既要保证设备的有效传输，还要提升设备的抗磨损水平。链条节距设计改造。链条节距增大，链传动结构能发挥更大的荷载性能，在实际操作中，链条与链轮之间的摩擦随着链轮距离的增加而显著增加，在机械的长期运行中容易损坏传动部件。这反过来又会影响设备的正常使用。因此，选择一个较小的节距的链条可以显著提高链条传动的耐磨性能。此外，对于机械设备的耐磨性设计，链距涉及负载性能和耐磨性。因此，设计人员应根据机械设备的实际应用和科学计算，选择合理的链距，以保证链距驱动的高效率，降低链距驱动的磨损水平。

3.3其他传动机构的抗磨损设计

随着科学技术的飞速发展和机械自动化的显著进步，绳带传动与蜗轮蜗杆传动在大量的数控设备中得到了广泛的应用，为了保证这些数控设备精确运行，抗磨损设计非常重要。

绳带传动：绳带传动以摩擦驱动为主，主要部件为活动轮、动轮、传动带。该传动装置结构简单，装配方便，稳定性高。如果设备长时间处于高速运行带的状态，在索带传动中也会出现磨损现象，尤其是皮带磨损会更加严重。在抗磨设计和改造中，应结合驱动轮和动轮的实际操作要求选择高性能带，严格控制两个动轮之间的间距。

蜗轮蜗杆传动：蜗轮机构主要有效地传递了双锁轴之间的赫东里运动。它位于两个联锁轴的中间平面，类似于齿轮和齿条，类似于螺丝。蠕虫采用旋转螺旋结构，两个部件配合操作，承受较大的负荷，蠕虫更容易出现磨损现象。在抗磨改造设计中，蜗杆长度与蜗轮周长一致，减少了过载传递现象，提高了抗磨性能。

4煤矿机械磨抗磨措施分析

4.1加强煤矿机械设备的维护

煤矿机械设备的磨损故障与设备的日常维护和管理有关。采购人员在采购设备时，需要根据煤矿地下的条件分析煤层的硬度。所选用的设备必须符合煤矿井下作业的要求。工作人员能够做好对地下区域的监测，监测不同机械设备的磨损情况，分析磨损原因，了解煤矿机械设备的磨损和失效情况。从材料采购过程中提高设备质量。建议工作人员在日常工作中加强设备的维护和保养，防止出现问题，定期护理设备，记录设备的所有使用情况，并在发生损耗时，如果超过额定范围，通过维修在一定程度上减少磨损，就需要采取相应的措施来解决磨损问题。

4.2创新生产工艺与生产技术

煤矿机械设备在实际使用中，其生产技术和工艺对生产质量有重要影响。了解先进的生产技术，能有效抵抗设备的磨损，建议对设备的生产工艺进行优化调整。对机械设备零部件做好质量检查，是否应特别注意熔炼或冷却处理环节。因此，推动了煤矿机械设备磨损和失效的研究，以保证煤矿机械设备部件从生产之初就能达到高质量。提出引进国外先进的生产技术，进行创新，提高设备的耐磨性，实现企业的经济增长。

结束语：

随着我国工业现代化水平的提高，机械设备的应用越来越广泛。加强机械设备的耐磨性设计是必要的，也是机械设备发展的必然趋势。机械设备的抗磨设计主要基于齿轮传动系统和链条传动系统的角度。同时也要注意绳索传动和蜗杆传动结构，结合实际情况和科学合理的计算设计，全面提高机械设备的抗磨性能。延长设备的使用寿命。

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