机械制造新技术之无磨损旋转运动副

                 唐尔海编

摧毁机械瓶颈,开辟装备制造新通道

                                     ————唐尔海

前        言

在机械领域中，有两条权威的理论，其一：有运动就有摩擦，有摩擦就必然有磨损。其二：任何机械加工的形式都不可避免的会产生一定的误差，所以轴心线的重合是不可能的。

笔者认为：就是这两条权威理论，圈定了自有机械以来机械领域最漫长的理论瓶颈与技术瓶颈，故谓之瓶颈理论和瓶颈技术。

因为是权威的理论，所以无人去求证其真实性，科学性。从此，人们的思维就在这技术瓶颈里萎缩、僵化、遗传…….

这是科学技术发展史的悲哀！不

笔者并未考证过瓶颈理论的遗传史，不知道有多少白了少年头的学者教授们，犹如唱诗班的信徒站在高等学府的讲台上，年复一年，代复一代，面对年轻的学子，虔诚的讲述着误人子弟的瓶颈理论。。。。。。

这是机械科学教育的悲哀！

笔者将用最简单的理论，最直观的工艺与生产实践经验论证瓶颈理论与瓶颈技术是伪科学。为轴心线重合技术在现代机械装备制造中的轮回做出诠释，为应用无磨损旋转运动副技术开辟装备制造技术新通道。

（一）论证篇

对于瓶颈理论的第一条理论：

迄今为止，“有运动就有摩擦，有摩擦就必然有磨损”，所以磨损就成为机械运动的必然。这一理论已经成为机械领域的广泛认知，机械设计与机械制造领域所认同的“公理”。

笔者提出了“有运动，不接触，无摩擦即无磨损”的无磨损旋转运动副的机械原理的定义，无磨损旋转运动副机械原理的定义为：在旋转运动副中，当轴与套的轴心线重合时，轴与套不产生摩擦，即无磨损。

无磨损旋转运动副的存在证明：在特定条件下“磨损不是机械运动的必然，接触才是摩擦的起因。”简言之，接触产生磨损。

这一论据证明了“有运动就有摩擦，有摩擦就必然有磨损”这一理论的不准确性。取而代之的理论应该是：“磨损不是机械运动的必然，接触才是摩擦的起因，接触产生磨损”。

对于瓶颈理论的第二条理论：

“任何机械加工的形式都不可避免的会产生一定的误差，所以轴心线的重合是不可能的。”

论据1：轴心线是圆柱形，圆锥形零件的专有名词。圆锥形零件只能用车镗完成，铣刨的加工形式只与轴心线有关。轴心线的定义是：通过圆柱形或圆锥形零件的两端面圆心连接的一条直线。是不看见，摸不着的，只能画在图纸上。圆柱形和圆锥形零件只能用车加工才能生产出来。镗床的应用为支撑座孔的加工提供了方便，只有车镗两种方式，与轴心线重合有关而不是任何机械加工形式。

中心线的定义则是：能把一物体切分成两个对称的半体的直线。是看得见，摸得着的。不仅能画在图纸上，而且能画在实物的表面上。轴心线只有一条，而中心则可以是多条。其共同点是都用相同的点划线表示。只有两线不分的人才会认为所有的加工形式都与轴心线有关。

论据2：生产实践证明，任何形式的机械加工，无论是车铣刨，还是钻磨镗都能生产出两个以上的具有相同公差的零件。这样的应用实例在机械加工车间里，比比皆是，无须赘述。

论据3：“误差”废品也！笔者现订正为公差。机械加工只能有公差不可有误差。虽是一字之差，却谬之千里。瓶颈理论出如此明显的错误，且能传诵至今，无人订正。足见瓶颈理论遗传者对机械加工的无知。

论据4：笔者的研究表明：“轴心线重合，古已有之，不然为什么在所有的机械装配图中，轴的轴心线与套的轴心线会是同一条重合的点划线？笔者正是沿着这条历史遗留的墨迹找到了决定轴心线重合的关键技术是以两端支撑座（轴承座）的中心高相等。中心高相等则轴线线必然重合。轴心线重合加工工艺。

论据5：笔者为论证“轴心线重合是不可能的”这一瓶颈理论是假理论、伪科学。设计了无磨损旋转运动副，这是由一个具有两端支承的非悬臂旋转轴[1]和两个端支承座轴心线重合的支承座[k1] 、[k2]的组合

通过封面图1，我们看到轴1的轴心线与两个端支撑座【K1、K2】的轴心线是同一条重合的点画线，且与底座平面F平行，根据平行线法则：两条平行线间距离相等，所以Y1=Y2。由此我们可以推论：若两个支撑座的中心高相等，两个支撑座的轴心线就会重合。通过封面图说明，应用古老的平行线法则，证明轴心线重合与否，只在中心高相等，与机械加工的公差无关，这是因为轴心线上（亦是中心等高线）以轴心线上任意两点为中心所做的圆都是同心圆，直径可以不同，公差可以不同，但都是同心圆，而同心圆是不产生摩擦的。为解决轴心线重合这一技术瓶颈，提供了理论支撑。同时也证明了机械装备图上，轴心线重合的画法，是古已有之。源自于轴心线重合技术。

镗床的应用为保证轴心线重合技术提供了可靠的设备。

为保证轴心线重合在生产实践中的可行性，本发明设计了端支撑座轴心线重合整体加工工艺和分体加工工艺。这就是笔者为轴心线重合技术所做的诠释。利用本工艺可在通用机床（无需精密机床）上完成保证支承座的轴心线重合的产品的加工制造。

论据5：

为了使所有技术人员都能明白轴心线重合是可行的，在具体实施方式中每一个工步都写的一清二楚：

论据6：端支承座轴心线重合整体加工工艺是这样实现的：

1.  两个端支座按技术要求固定在茬床面上。

2.  将工件在机床床面上找正后固定在床面上。

3.  依次镗两个轴承孔，

上述轴心线重合加工法是一种最直观的整体加工方法。这样加工后的两个端支承座的轴承孔的直径尺寸上有不等的偏差，但中心高相等，其轴心线是重合的。

  通过上述论证，笔者认为瓶颈理论的杜撰人不仅缺乏机械加工基本知识且毫无生产实践经验，所以瓶颈理论不过是“自己绝不小心求证，只管大胆胡说”的臆造而已。

实践是检验真理的唯一标准，生产实践同样是检验理论的唯一标准，瓶颈理论是未通过生产实践的理论。当然应归于假理论、伪科学之列。既是伪科学，就应摧毁，断其遗传基因，不再误人子弟。

二、创新篇

笔者总结生产实践经验，发明了可将机械摩擦系数，降到K≈0的微摩擦，在应用上可视为无摩擦无磨损旋转运动副机械结构，见封面图，其特征如下：这是由一个具有两端支撑的非悬臂旋转轴。【1】和两个轴心线重合的端支撑座【K1】、【K2】在支撑座内，装有向心滚动轴承（3）的组合，这样的设计在装备制造中，可获得如下的效果：

1、可消除因轴端的径向的跳动而产生的撞击与摩擦。2、可消除因轴心线达不到重合而产生的摩擦。3、选用向心滚动轴承可将摩擦系数K≈0。

2、笔者将用无磨损旋转运动副技术，为老设备的技术改造、升级换代、新产品的设计与制造，为所有应用向心滚动轴承的机械装备，都能获得最长的使用寿命，最低的动能消耗。提供了技术保障。

  现在让我们回顾一下专家们是如何认证无磨损旋转运动副技术及其应用的。早在2014年，长沙理工大学中国食品科学技术学会、食品机械分会及湘潭食品机械总厂的专家们在中国食品科学技术学会会刊《食品与机械》2014年第一期第98页上刊发了我们用无磨损旋转运动副技术改写的应用技术论文《无金属磨损挤压式膨化机的设计与制造》一文所写的摘要中这样评论道：摘要 常规的挤压式膨化机的螺杆结构是一段支撑的悬臂旋转轴，其径向跳动量很大，是造成机筒龟裂纹及磨损过快的主要原因。鉴于此，提出无磨损旋转运动副的概念，设计无金属磨损挤压式膨化机，采用具有两端支撑的非悬臂旋转螺杆，及空心平端螺旋套轴，可消除螺杆与机筒的撞击与摩擦，并提出“轴心线重合加工法”，即两端支撑座轴心线重合整体的加工工艺，专家们的认证证明了无磨损旋转运动副，与轴心线重合加工工艺的存在是真是的科学的且具有工业实用性。

本文同时也提出了新的理论：

1、无磨损旋转运动副的机械结构，其特征如下：必须是一个具有两端支承的非悬臂旋转轴与两个轴心线重合的端支承座的组合.

2、磨损不是机械运动的必然，接触才是摩擦的起因。简言之接触产生摩擦。

3、任何机械加工形式所产生的公差，都与轴心线重合无关。两端支承座的中心高相等，才是轴心线重合的技术关键。

2、无磨损旋转运动副的机械原理定义为：在旋转运动副中，当轴与套的中心线重合时，轴与套不产生摩擦，即无磨损。

新发明：无磨损旋转运动副的机械结构，其特征如下：必须是一个具有两端支承的非悬臂旋转轴与两个轴心线重合的端支承座的组合。

新工艺：端支撑座的整体加工工艺。

        端支撑座的单体分别加工工艺

（三）创新科技实例

第1个项目：无磨损挤压式膨化机参考论文“无金属磨损挤压式膨化机的设计与制造”《食品与机械》2014第一期98页

1、挤压式膨化机的工作原理，见图1

这是常规挤压式膨化机简图。物料（粮食）是粉状进入机筒，在螺杆的推动下被挤压前进，进入高温区（外加热圈）被继续推进直到喷出。在常温常压下物料中的水份突然汽化，使物料形成多孔状物料。这就是挤压式膨化机的工作原理。

2、图1简图这是一个一端支承的悬臂螺杆，与机筒组成了一个常规旋转运动副的组合，常规旋转运动副的组合是有缺陷的：无支承的一端在旋转下会产生径向跳动，悬臂愈是跳动量愈大，转速愈高跳动量愈大，悬臂旋转运动副所产生的离心力愈大。所以很多食品机械不能空转。因此本发明人不提倡使用如图1的设计还有一个明显的缺陷：由于螺杆的不等深，靠近尖端部分的重量远大于根部，这种大头沉的设计更加大了螺杆的径向跳动，这种跳动不断撞击机筒，当物料填入之后，便消除了撞击与摩擦的声音，这就是常规的挤压式膨化机造成螺杆与机筒的磨损太快，因其摩擦力加大了能耗，因其摩擦使膨化物中铁含量的超标。所以挤压式膨化机至今尚未能有应用于工艺化生产的挤压式膨化机。我们要创新的无磨损挤压机就是要应用于工业化生产的膨化机，为推应膨化技术造福人类。

3、本发明人应用无磨损旋转运动副新技术设计了螺杆直径分别为75mm和150mm两种无磨损挤压式膨化机，其机械结构创新如下，见装配图：

3.1改小端支承为两端支承，两端支承座的轴心线重合，消除了因螺杆跳动引起的与机筒的摩擦和撞击。

3.2改中心挤出为圆周挤出。

3.3被动轴的动力来源于螺杆前端与被动轴的项尖连接。

3.4在150mm螺杆内部设计了旋转轴内封闭区环式电热自动控温装置，使物料在高温区同时受到来自机筒与螺杆的双向回执，有效地提高单机产量。本项目已完成全部图纸设计与风险实验，可进行技术转让等合作方式。

第二项目：无磨损转子机械制造工艺

本发明旨在于提出一种机械加工工艺，使转子与定子的轴心线重合，消除电压波动，故称之无磨损转子不涉及电机制造技术。

    以电动机为例自有电机以来，转子的两端都是通过两端盖被吊挂在机壳两端的凸台上，由于两凸台在机械加工产生的不等公差，这样的装配结果，必然是一端高一端低的装配效果，转子与定子的轴心线就不能重合，在工作中产生电压波动。如果我们把转子比作转动的轴，定子比作是固定的套，转子与定子就组成一旋转运动副，应用无磨损旋转运动副技术，重新寻找其加工与安装基准，就能达到转子与定子的轴心线重合。

第三项：无磨损旋转运动副新技术在曲轴发动机制造中的应用

在曲轴发动机制造中有一技术瓶颈叫作侧切，就是活塞与汽缸孔的磨损，不是均匀的圆周表面磨损，而是倒向某一侧，这说明活塞轴心线的运动轨迹与缸体孔的轴心线是不重合的，即活塞轴心线的运动轨迹是偏离了汽缸孔的轴心线。所造成的连锁反应，使所有活塞与汽缸内磨损同一倒向。究其原因是装配后的曲轴轴心线不能与缸体孔的轴心线垂直，产生了交角，应用无磨损旋转运动副新技术可以解决曲轴两端轴承座轴心线重合，就可以消除侧切的发生。

在这三个实用项目中，第一项中所有结构设计的创新，都来自生产实践经验的总结。第二、第三项则是触类旁通，举一反三的技术延伸。

编后语

一位教授老师说，微磨损也是磨损，所以无磨损不成立，笔者曰常用数学中π=3.14难道不可称其为圆周率吗？

  一位科技公司的副总说：镗床床面也不都是平的，就是装校车间加工的平面也不绝对平面。笔者曰：如果镗床的平面不是平的，岂不是废品生产以绝对否决相对这是思维僵化。

  青山遮不住，毕竟东流去。

  尽管瓶颈理论与瓶颈技术为机械科技发展设置的重重障碍，为装备制造机电的种种未接的技术难题，但无磨损旋转运动副技术将为清除障碍破解技术难题开辟新通道。

  笔者愿同有识之士携手合作共同迎接装备制造的春天。