Tehnologia de brevet a mașinilor Mingxu Analiza în profunzime: Componenta reglabilă auto-lubrifiantă pentru dispozitive medicale (brevet nr.: ZL 2023 2 3463961.x)

Istoric tehnic și puncte de durere din industrie

În dispozitivele medicale de precizie (cum ar fi dispozitivele de tracțiune ortopedică și brațele robotice chirurgicale minim invazive), stabilitatea dinamică a ungerii componentelor reglabile afectează în mod direct durata de viață a echipamentului și siguranța operațională. Tradiţional rulmenți auto-lubrifianți în general au două defecte majore:

l Eșec structural: rezistența de legătură interfațială între blocul auto-lubrifiat sinterizat de pulbere și substrat este insuficientă (de obicei ≤15 MPa), ceea ce îl face predispus la micro-cracking și detașare în sarcini alternative (sursa de date: J. Tribol. 2023, 145 (3), 031702).

l Deteriorarea lubrifierii: reînnoirea lubrifiantului se bazează pe întreținerea manuală, iar după 300 de ore de funcționare continuă, coeficientul de frecare crește cu peste 40% (testul standard ASTM G99).

Analiza inovației tehnologice de bază

I. Structura topologică de blocare rezistentă la forfecare și detașare

1.1 Sistem de limitare tridimensională

Modul de blocare a inelelor exterioare:

• O canelură de plasare circulară (101) este prevăzută pe peretele exterior al corpului inelului de reglare (10), cu 3 seturi de φ2.5mm găuri de limitare (102) (toleranță ± 0,01 mm) distribuite uniform în canelură.

• Primul bloc auto-lubrifiant (20) adoptă un material compozit cu copper grafit (Cu-15%SN-8%GR). Partea inelară (201) și pinii de limitare (202) sunt formate integral prin prelucrarea cu descărcare electrică. Pinii și găurile de limitare adoptă o tranziție H7/G6 potrivită pentru a obține constrângeri radiale (vezi figura de mai jos).

Modul de întărire a inelelor interioare:

Al doilea bloc auto-lubrifiant (30) este încorporat în canalul de instalare (103), cu cel de-al doilea pin de limitare (301) care pătrunde prin peretele lateral al inelului de reglare pentru a forma o interblocare axială cu gaura de limitare (102), construind o rețea de constrângere tridimensională (vezi figura de mai jos).

1.2 Îmbunătățirea proprietăților mecanice

• Analiza elementelor finite arată că această structură crește rezistența la forfecare interfațială la 38,7 MPa (comparativ cu 12,4 MPa pentru procesele tradiționale de legare).

• Testarea vibrațiilor (standardul ISO 10816-1) relevă că în condiții de 50 Hz/5 G, deplasarea blocului de lubrifiere este <5 μm (media industriei> 50 μm).

Ii. Proiectarea sistemului de lubrifiere auto-susținută

2.1 Arhitectură de ghidare a uleiului microcanal

• Doisprezece caneluri de ghidare a uleiului în spirală (105) cu o lățime de 0,8 mm și o adâncime de 0,5 mm sunt prelucrate pe peretele interior al inelului de reglare, permițând reîncărcarea automată a grăsimii prin acțiune capilară.

• Canelurile de ghidare a uleiului sunt conectate la canelurile de instalare (103), formând o rețea de „cale de ulei de ramură a traseului principal”, care crește viteza de difuzie a lubrifiantului de 3,2 ori (vezi graficul de cloud de simulare a vitezei de flux de mai jos).

2.2 Optimizarea materialelor sinergice

• Blocul auto-lubrifiant adoptă un proces de sinterizare a gradientului: stratul de suprafață este un strat de grafit poros (porozitate 25% ± 2%), iar stratul de jos este un aliaj dens de cupru, echilibrând capacitatea de stocare a uleiului și rezistența mecanică.

• După testarea bloc-on-ring (încărcare 200N, viteză 60rpm), coeficientul de frecare se stabilizează în intervalul 0,08-0,12, cu o rată de uzură de doar 3,2 × 10⁻⁶ mm³/n · m (comparativ cu 9,7 × 10⁻⁶ pentru structuri tradiționale).

Iii. Mecanism de ajustare ergonomică

3.1 Poziționarea îmbunătățită a angrenajului

• Peretele exterior este proiectat cu 12 caneluri de reglare în formă de arc (104) cu o rază de curbură de r = 1,5 mm, asociată cu bile de oțel încărcate cu arc pentru a obține o precizie de indexare ± 0,5 °.

• Testele de cuplu arată că cuplul de schimbare a angrenajului este de 0,15-0.25N · m (în conformitate cu standardul ISO 10993 pentru forțele operaționale medicale).

3.2 Design înlocuitor modular

• Blocul auto-lubrifiant și baza sunt interblocate mecanic în loc de legate chimic, susținând înlocuirea in situ (forța de îndepărtare ≤20N, forța de instalare ≥50N).

• Ciclul de întreținere este extins la 5.000 de cicluri (comparativ cu 800 de cicluri pentru structurile tradiționale).

Tabel de comparație al parametrilor tehnici

Verificarea tipică a scenariului de aplicare

Cazul 1: Îmbinarea rotativă a dispozitivului de tracțiune ortopedică

• După funcționarea continuă timp de 2000 de ore sub o sarcină dinamică de 200N, nu a existat o detașare a blocului de ungere, iar fluctuația cuplului a fost <5% (structurile tradiționale au avut fluctuații> 30%).

• Feedback -ul clinic indică faptul că rata de reparație a echipamentelor a scăzut de la 1,2 ori/an la 0,3 ori/an (sursa de date: raportul departamentului de echipamente de la un spital terțiar din China de Est în 2023).

Cazul 2: Mecanismul de reglare a unghiului endoscopului

• Într -un mediu cu umiditate RH 90%, rata de retenție a lubrifiantului a fost> 85%(proiectele tradiționale au avut <60%).

• Precizia operațională a fost îmbunătățită până la ± 0,3 °, respectând standardul EN 60601-2-18 pentru echipamente electrice medicale.

Prin cele trei căi tehnice ale proiectării structurii de blocare topologică, controlul lubrifierii microfluidice și inginerie de materiale gradient, brevetul nostru a redefinit standardele de fiabilitate pentru componentele reglabile în dispozitivele medicale. Conform unei căutări inedite (inovația Derwent), această structură este lider pe plan internațional în ceea ce privește capacitățile anti-detașare și auto-întreținere.

Dacă doriți să aflați mai multe, vă rugăm să contactați Mașini Mingxu Pentru a obține raportul complet de brevet: [email protected]