机械结构设计中抗磨损的改造方案分析

林生财

摘要：机械运行的安全性、高效性以及高生产效率都与机械结构磨损有着密切的关联。机械结构在长期的磨损当中，不仅会缩短机械使用寿命，同时也成为了潜在的安全隐患炸弹，因此为抵抗磨损状况，本文从不同传动结构入手，专门设计抗磨损改造方案并作相应概述。

关键词：机械运转；结构设计；抗磨损改造；方案设计

引言：近年来，我国经济上升式发展带动了机械自动化发展步伐，从而使机械设备在我国经济发展当中占据重要地位，但需要注意的是不管是轻型机械设备还是重型机械设备，其机械结构难免存在磨损现象。潜在的机械磨损问题不仅威胁人身安全，同时也会造成企业重大的经济损失。改善以及维护机械磨损概况，一方面需要在前期的设计过程当中整合吸取以往经验，并结合设计过程当中存在的现实问题，采用材料科技、工艺技术统计分析相应数据，并应用于机械抗磨损改造中，从而获得最优改造方案并得以实施；另一方面是在后期的使用过程当中要着重关注机械的抗磨损维护。

一、磨损与抗磨损改造

机械结构内部零件在运转过程当中难免会产生摩擦现象，长时间的积累便会引发表面材料的磨损，这是造成机械结构产生磨损的主要原因。不管是单个的机械，还是成套机械设备，只要出现机械结构磨损问题，轻则影响工作效率或造成机械设备的报废，重则就会影响操作人员的生命安全，不管是哪一类情况，企业都需要承担高额的成本。

针对磨损问题的改善，首先需要分析机械传动结构以及磨损种类，针对不同类型问题，从前期的机械结构设计以及后期的机械投产后的正常维护保养入手，重点控制机械结构设计源头，通过优质设计方案改造机械磨损，优化传动结构。

二、磨损对机械传动结构的影响

（一）运转安全

磨损对于机械设备运转所带来的安全影响主要包含以下几点：第一，零部件的磨损，不仅会降低机械运转安全系数，同时也会提升机械发生故障的概率；第二，机械设备作为整体结构，当其中某一部位零件由于断裂停止运转，那么轻则导致单机故障停止运行，重则会产生连带效应，造成成套设备运转生产线停运，甚至瘫痪的现象；第三，机械设备是由相关工作人员操作。由磨损所带来的故障，会严重威胁工作人员生命安全。

（二）运转性能

在前期的机械结构设计阶段中，设计人员需要严格把握选用材料以及工业工艺技术的应用，平衡两者之间的关联，才能够有效规避结构磨损问题，因此所设计的抗磨损方案需要考虑力学性能、加工性能、制造成本等因素，并匹配最佳加工工艺，维持材料和性能两者之间的协调发展，才能够在这些设备投产之后获取较高的可行性和经济效益。

（三）生产效率

生产效率的影响也主要体现在轻和重两方面。轻型机械结构磨损会引发设备运转失灵、生产线成套设备运转质量下降问题；重型机械结构磨损可能会引发单机设备和成套设备故障，生产线因此无法正常生产，并且流程的突然中断可能会引发安全事故，造成机械设备生产效率低下现象。

三、机械抗磨损改造

（一）链传动结构的抗磨损设计

链传动结构包含链条、主动、从动链轮等相关构件。其中链条的主要作用是将主动链轮当中的动力传输至从动链轮，而两个链轮作为链条传动结构的受力载体，三者相辅相成，互相关联。关于链传动结构的抗磨损设计，最主要的是实现链条和链轮齿和运转的同步性，协调链轮齿数、链条节距、节宽，从而规避链条松动、打滑等不良现象。

1.链轮齿数的设计

关于设计链传动抗磨损性能，需要从两方面入手：一是必须保持链传动平稳性；二是为链传动提供充足的荷载能力。需要注意的是核载能力的大小，与机械设备链条和链轮所产生的摩擦力有着密切的关联。因此在设计过程当中，其原材料可选用高强度金属材料，采取合理的工艺技术，不仅可以有效改善链轮抗磨损能力，同时也可以使链传动荷载得到合理控制，从而能够在前期设计当中，为链传动的平稳安全性保驾护航。除此之外，链条齿数为奇数、链轮齿数和链条节数为质数以及偶数两种不同的设计方式。前者设计方式要优于后者，奇数链条齿数可以很好的齿合链接和链轮，提升两者之间的抗磨损能力，同时通过两者之间的相互配合能够对所产生的磨损均匀分摊；而后者当链条节数为偶数时，一方面要重新选择优质的链轮规格，同时还是要计算链条承受力，这样做的目的是稳定设备传输功能，从整体上提升设备抗磨损水平。

2.链条节距的设计

一般来说，如果所设计的链条具有较大的节距，那么随着节距的逐渐增大，链传动结构能够发挥自身逐渐增大的荷载性能。但是需要注意的是链轮也需要承受更大的冲击力和摩擦力。在长时间的运转过程中，配件会经过日积月累的磨损，最终会直接结束设备的正常使用寿命。针对此类问题，需要转而选择节距小的链条，通过这样的方式稳定链传动抗磨损性。除此之外，关于链条节距的选择需要结合现场实际的设备需求概况，进而使链条节距和在性能以及抗磨损能力得到最佳匹配，降低磨损发生概率，高效进行链条传动。

（二）齿轮传动结构的抗磨损设计

齿轮的传动结构包含两种：一是闭式传动；二是开式传动。齿轮和齿轮之间互相碰撞、摩擦不仅可以产生良好的啮合作用，用于动力传输，同时齿轮和齿轮之间的互相碰撞无可避免会造成磨损，轻则影响正常的运行，造成工作效率的迟缓，重则机械设备会发生锁死、损坏现象。因此对于齿轮传动结构的抗磨损设计，可以有效的改善机械设备磨损问题。

1. 闭式传动的抗磨损设计

相邻的两个齿轮之间互相碰撞、摩擦、传送动能便形成了闭式齿轮。齿轮和齿轮之间的互相摩擦会将机械能转化为热能，由于此轮之间的不间断工作，受高温影响加剧齿轮的物理磨损以及化学磨损。因此在设计阶段当中。需重点选择强耐热性的齿轮制作材料。例如，高强度金属材料以及新型复合材料等都可以应用于齿轮制造当中。虽然这两种材料的制作成本较高，但是却可以很好的强化齿轮齿根抗疲劳强度，改善齿轮耐温性能，在高质量的保证下，从而赋予机械设备更长的使用寿命，稳定传动结构。

2.开式传动的抗磨损设计

开式齿轮齿根拥有特殊的抗弯曲疲劳特性，开式齿轮外部没有布置相关的保护措施。因此其在运转过程当中，表面容易附着大量的灰尘和碎屑。这些物质会直接造成齿轮的磨损。为延长齿轮使用寿命，避免在后期需要投入大量的人力和物力进行机械设备的维护保养工作，在关于开始传动齿轮设计当中，一方面需要增加开始齿轮模数，但前提是需要结合企业所需真实生产要求；而另一方面，重点是做好齿轮润滑结构的优化工作，同时也需要采用优质的制作材料以及工艺处理技术，做好前期的设计改造工作。

（三）其他传动机构的抗磨损设计

1. 绳带传动

绳带传动包含主动轮、动轮、传输带等组成构件。此种传动方式的传输动力为摩擦力，并且具有易组装、结构简单、高稳定性的功能。但是在长时间的运转过程当中，皮带磨损是急需解决的问题。因此在实际的设计改造中，可运用高性能皮带替代普通皮带，控制好主动轮和动轮之间的距离。

2.蜗轮蜗杆传动

蜗轮蜗杆之间出现了磨损，主要是由于两种配件运行所需较大的荷载而导致的磨损。针对此类问题，需要设计相同周长的握杆长度和涡轮长度，这样可以有效的避免过载传输问题，才可以从根本上改善磨损问题。

四、结论

综上所述，设计和改造机械设备的抗磨损性，是目前机械设备应用当中急需解决的现状问题。其设计原则必须足够科学合理，才能够符合我国工业现代化所需水平需求，实现机械设备抗磨损性能质的改变，赋予机械设备更长的使用寿命。

参考文献：

[1]葛珊珊.机械结构设计中抗磨损的改造方案分析与研究[J]. 消费导刊，2017（13）：00075–00082.

[2]赵双领.探析机械结构设计中抗磨损的改造方案[J].大科技，2017（20）：083–086.