1)先談談爭取少磨損
(1)降低壓強
降低壓強可減少單位面積上承受的摩擦力,可采用加大接觸面和減輕負荷來降低壓強。例如:提高導軌面的直線度和細化表面粗糙度,可增強實際接觸的面積,適當加寬導軌面和加長動導軌的長度,也可加大接觸面,但必須與動導軌所在的支撐件的剛度相適應。否則受載后變形大,接觸不均,增大局部壓強,導軌雖寬雖長也不起作用。此外,導軌加長加寬也會增加工藝上的困難,減輕導軌的負荷還可采用卸荷的辦法。
(2)降低摩擦系數
用滾動摩擦副代替滑動摩擦副,則摩擦系數大大降低,磨損可大為減少,但目前在石材機械中使用較少。在滑動副中,正確選擇潤滑油,使摩擦性質成為混合系數,也可減低摩擦系數。此外還要注意保持潤滑油的清潔,不清潔的潤滑油會導致過大的磨料磨損,循環潤滑不僅能保證足夠的潤滑油而且還能起能冷卻和沖洗作用。為了使潤滑油在導軌面上均勻分布,保證充分的潤滑效果,必須在導軌面上開出油溝。正確選擇潤滑油的黏度可有效地降低摩擦系數。導軌潤滑油的黏度可根據導軌的工作條件和潤滑方式選擇,例如:低載花(壓強〈0.1MPa)高,中速的中、小型石材機械進給導軌,可采用20#機械油;中等載荷(壓強〉0.2MPa)的中、低速機械導軌(大多數機械的進給導軌屬此條件)可采用30#機械油或40#機械油;重型機械(壓強〉0.4MPa)的低速導軌,可用40#、50#或70#機械油;易被臟物污染的導軌,應采用黏度較低的潤滑油,以免臟物聚集而損壞導軌。
(3)正確選擇摩擦副的材料和熱處理
適當選擇摩擦副的材料可降低摩擦系數,熱處理可提高抗磨損能力。
(4)加強防護
加強防護是提高摩擦副耐磨性的有效措施,可避免灰塵、磨料屑、水霧等進入摩擦副,防止或減少導軌副磨損的重要方法之一,就是對導軌進行防護。據統計,有可靠防護裝置的導軌,比外露導軌的磨損量可減少60%左右。在設計和選定導軌的防護裝置時,應考慮下列要求:最好能使導軌面封閉起來,與各種磨料隔絕;如果不能封閉,防護裝置應能將落在導軌上的塵屑較徹底地排除,以防進入摩擦副;裝置應有防冷卻液浸蝕的能力;在結構上應便于裝卸以保證清洗導軌方便,還應具有一定的強度和剛度,尤其是重型機械的導軌防護裝置更應注意。此外,還要考慮制造容易,成本低,壽命長外形美觀等因素,現介紹幾種常用的防護方法。
刮板式
這種方法能刮除落在導軌上面上的塵屑,屬于間接的防護裝置。
蓋板式
蓋板式防護裝置多數是將蓋板固定在動導軌的兩端,當工作臺移動時,蓋板把將要外露的導軌面蓋住,以防止切屑掉在導軌面上,這種裝置通常與刮板式防護裝置同時采用。
伸縮式
當動導軌移到極限位置時,一側的防護板全部拉開,另一側全部迭起。這種裝置可以把導軌面全部封閉,在兩層蓋板之間還有橡膠或塑料墊,因而防護可靠。還有一種手風琴式伸縮防護裝置,一般用皮革,帆布或塑料(人造革)制成,結構較簡單,防護效果好,但容易損壞壽命短,成本也較高。
2)其次是爭取均勻磨損
磨損是否均勻對零部件的工作期限影響很大,例如橫梁導軌,如果磨損是均勻的,則對加工精度一般影響不大,而且可以補償。磨損不均勻的原因主要有兩個:在摩擦面上壓強分布不均,各個部分的使用機會不同。爭取均勻磨損有如下措施:力求使摩擦面上的壓強均勻分布,例如導軌的形狀和尺寸要盡可能對集中載荷對稱,盡量減少扭矩和顛覆力矩;保證支撐件有足夠的剛度;回轉運動導軌不宜太寬,以免線速度相差太大;摩擦副中全長上使用機會不均的那一件硬度應高一些。
3)還有一點是磨損后應能補償磨損量
磨損后間隙變大了,設計時應考慮在構造上能補償這個間隙,補償方法可以是自動的連續補償,也可以是定期的人工補償。自動連續補償可以靠自重,例如三角形和V形導軌,定期的人工補償可用粘貼聚四氟乙烯塑料,閉式導軌靠調整壓板等。
常見的磨損形式有以下幾種:
(1)磨料或硬粒的磨損
這種磨損經常發生在邊界摩擦和混合摩擦狀態。相對滑動的摩擦副之間的磨料(或硬粒)主要來源于:微觀狀態下不平的摩擦表面高點,在相對運動中被剪切下來而留在摩擦面之間,隨著潤滑油的進入導軌面間的硬顆粒;由于防護不好使落在導軌面上的切屑微粒進入摩擦副之間,在摩擦副之間微粒的受力可分解為垂直于摩擦面和沿摩擦面運動方向的兩個分力,垂直分力將磨料壓向金屬表面,力越大和磨粒越硬時,被壓入得越深;沿摩擦面的分力,將使磨粒與金屬表面產生相對滑動,“切削”導軌面,使摩擦面產生“劃傷”或出現“溝痕”。磨料的硬度越高,相對滑動速度越大,壓強越大,對摩擦副的危害也越大。磨料磨損是難以避免的,只能盡量減少。因此,設計時應盡量提高支撐導軌的硬度,并限制P*V(壓強與速度的乘積)值不超過材料的許用值。
(2)粘著磨損或咬焊
粘著磨損也稱為分子——機械磨損,當兩個摩擦表面相互接觸時,在高壓強下材料產生塑性變形,相對運動時的摩擦,又使表面層的氧化膜破壞,在新暴露出來的金屬表面之間就會產生分子之間的相互吸引與滲透,使接觸點粘結而發生咬焊。接觸面的相對運動又要將咬焊點拉開,就造成撕裂性破壞。咬焊是不允許發生的,為避免這種情況,設計時除應正確選擇材料、硬度和控制最大壓強外,還必須正確規定滑動面的平面誤差、表面粗糙度或接觸點的數量。
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