防護(hù)罩密封圈或密封條的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)指標(biāo),一是外形設(shè)計(jì),包括尺寸、選材等方面;另一個(gè)是使用壽命設(shè)計(jì)。由于不同類型的防護(hù)罩使用的密封條外形尺寸是不相同的,因此本文對(duì)密封條外形設(shè)計(jì)不做具體分析。但是防護(hù)罩密封條的材料大都相同,其使用壽命的計(jì)算是通用的,因而下面分析密封條的使用期限的參數(shù)計(jì)算方法。一般密封條的工作壽命主要防護(hù)罩和移動(dòng)速度有關(guān),移動(dòng)速度越大壽命越短。目前,從機(jī)床的工作速度角度講,機(jī)床可分為普通機(jī)床和高速機(jī)床。普通機(jī)床的防護(hù)罩移動(dòng)速度一般在1m/min~30m/min;高速機(jī)床的防護(hù)罩移動(dòng)速度可達(dá)到30m/min~200m/min。在計(jì)算密封條使用壽命時(shí),主要采用的是機(jī)床防護(hù)罩葉片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平均速度V,因此,該速度并不是很大,一般在3m/min左右。
防護(hù)罩密封條主要采用聚氨酯阿克隆作為主要制造原料。該原料的磨損率可取0.05左右。因此,假設(shè)機(jī)床防護(hù)罩由5片葉片組成,則機(jī)床防護(hù)罩的磨損量一般可計(jì)算為m=(0.05/1.61x103)x(60V/5)=1.12 m3/h。由此也可以推斷出密封條的有效工作時(shí)間t=M/m=3315/1.12=2911h,其中M為可磨損的最大值。根據(jù)一般機(jī)床維修的期限為3~5年計(jì)算,防護(hù)罩密封條的使用壽命完全可以達(dá)到機(jī)床維修年限,可以在維修機(jī)床時(shí)更換密封條或密封圈。
有關(guān)防護(hù)罩參數(shù)的計(jì)算,本文采用了傳統(tǒng)機(jī)理計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算的。其實(shí),在實(shí)際計(jì)算過程中也可以借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)各種參數(shù)。例如利用ANSYS WORKBENCH 分析軟件分析防護(hù)罩伸縮的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況,分析不同防護(hù)罩結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能,最后選擇性能最好的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。另外,設(shè)計(jì)防護(hù)罩外形參數(shù)時(shí),一定要考慮安裝等情況。因此,設(shè)計(jì)外形時(shí)需要留有足夠的冗余量,方便安裝,保證機(jī)床正常運(yùn)行。例如,當(dāng)設(shè)計(jì)機(jī)床防護(hù)罩最大伸長量時(shí)可以參照機(jī)床絲杠的長度,加長機(jī)床絲杠3-5倍的長度;計(jì)算防護(hù)罩最小收縮量時(shí),可以在計(jì)算的基礎(chǔ)上再減少機(jī)床絲杠的3-5倍的長度為宜。本文采用的公式已經(jīng)考慮了這種情況,但是如果設(shè)計(jì)大型加工中心的防護(hù)罩時(shí)還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,以滿足設(shè)計(jì)的要求。