防護罩密封圈或密封條的設計主要有兩個指標,一是外形設計,包括尺寸、選材等方面;另一個是使用壽命設計。由于不同類型的防護罩使用的密封條外形尺寸是不相同的,因此本文對密封條外形設計不做具體分析。但是防護罩密封條的材料大都相同,其使用壽命的計算是通用的,因而下面分析密封條的使用期限的參數計算方法。一般密封條的工作壽命主要防護罩和移動速度有關,移動速度越大壽命越短。目前,從機床的工作速度角度講,機床可分為普通機床和高速機床。普通機床的防護罩移動速度一般在1m/min~30m/min;高速機床的防護罩移動速度可達到30m/min~200m/min。在計算密封條使用壽命時,主要采用的是機床防護罩葉片之間的相對運動的平均速度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,假設機床防護罩由5片葉片組成,則機床防護罩的磨損量一般可計算為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間t=M/m=3315/1.12=2911h,其中M為可磨損的最大值。根據一般機床維修的期限為3~5年計算,防護罩密封條的使用壽命完全可以達到機床維修年限,可以在維修機床時更換密封條或密封圈。
有關防護罩參數的計算,本文采用了傳統機理計算公式進行計算的。其實,在實際計算過程中也可以借助計算機輔助設計各種參數。例如利用ANSYS WORKBENCH 分析軟件分析防護罩伸縮的動態響應情況,分析不同防護罩結構的動態性能,最后選擇性能最好的結構進行計算機輔助設計。另外,設計防護罩外形參數時,一定要考慮安裝等情況。因此,設計外形時需要留有足夠的冗余量,方便安裝,保證機床正常運行。例如,當設計機床防護罩最大伸長量時可以參照機床絲杠的長度,加長機床絲杠3-5倍的長度;計算防護罩最小收縮量時,可以在計算的基礎上再減少機床絲杠的3-5倍的長度為宜。本文采用的公式已經考慮了這種情況,但是如果設計大型加工中心的防護罩時還應根據實際情況進行調整,以滿足設計的要求。