Teknologi paten mesin Mingxu Analisis mendalam: Komponen yang dapat diandalkan-mandiri yang dapat diandalkan untuk perangkat medis (no paten: ZL 2023 2 3463961.x)

Latar belakang teknis dan titik nyeri industri

Dalam perangkat medis presisi (seperti perangkat traksi ortopedi dan lengan robot bedah invasif minimal), stabilitas pelumasan dinamis komponen yang dapat disesuaikan secara langsung mempengaruhi umur peralatan dan keselamatan operasional. Tradisional bantalan pelumas diri umumnya memiliki dua cacat utama:

l Kegagalan Struktural: Kekuatan ikatan antarmuka antara blok pelumas mandiri bubuk yang disinter dan substrat tidak mencukupi (biasanya ≤15 MPa), membuatnya rentan terhadap mikro-cracking dan detasemen di bawah beban bergantian (Sumber Data: J. Tribol. 2023, 145 (3), 031702).

l Kerusakan pelumasan: Pengisian pelumas bergantung pada pemeliharaan manual, dan setelah 300 jam operasi berkelanjutan, koefisien gesekan meningkat lebih dari 40% (uji standar ASTM G99).

Analisis Inovasi Teknologi Inti

I. Struktur Topologis Terkunci yang Tahan Terhadap Geser dan Detasemen

1.1 Sistem pembatas tiga dimensi

Modul pengunci cincin luar:

• Alur penempatan melingkar (101) disediakan di dinding luar bodi cincin penyesuaian (10), dengan 3 set lubang pembatas φ2.5mm (102) (toleransi ± 0,01mm) terdistribusi secara merata di dalam alur.

• Blok pelumas diri pertama (20) mengadopsi bahan komposit grafit-copper (Cu-15%SN-8%GR). Bagian annular (201) dan pin pembatas (202) dibentuk secara integral melalui pemesinan pelepasan listrik. Pin dan lubang pembatas mengadopsi transisi H7/G6 untuk mencapai kendala radial (lihat gambar di bawah).

Modul Penguatan Cincin Dalam:

Blok pelumas diri kedua (30) tertanam dalam alur instalasi (103), dengan pin pembatas kedua (301) menembus melalui dinding samping cincin penyesuaian untuk membentuk interlock aksial dengan lubang pembatas (102), membangun jaringan kendala tiga dimensi (lihat gambar di bawah).

1.2 Peningkatan sifat mekanik

• Analisis elemen hingga menunjukkan bahwa struktur ini meningkatkan kekuatan geser antarmuka menjadi 38,7 MPa (dibandingkan dengan 12,4 MPa untuk proses ikatan tradisional).

• Pengujian getaran (standar ISO 10816-1) mengungkapkan bahwa di bawah kondisi 50 Hz/5 g, perpindahan blok pelumas adalah <5 μm (rata-rata industri> 50 μm).

Ii. Desain sistem pelumasan mandiri

2.1 Arsitektur Panduan Minyak Microchannel

• Dua belas alur pemandu oli spiral (105) dengan lebar 0,8 mm dan kedalaman 0,5 mm dikerjakan di dinding bagian dalam cincin penyesuaian, memungkinkan pengisian grease secara otomatis melalui aksi kapiler.

• Alur pemandu oli terhubung ke alur instalasi (103), membentuk jaringan "jalur oli jalur minyak utama", yang meningkatkan kecepatan difusi pelumas sebesar 3,2 kali (lihat grafik awan simulasi kecepatan aliran di bawah).

2.2 Optimalisasi Bahan Sinergis

• Blok pelumas diri mengadopsi proses sintering gradien: Lapisan permukaan adalah lapisan grafit berpori (porositas 25% ± 2%), dan lapisan bawah adalah paduan tembaga padat, menyeimbangkan kapasitas penyimpanan minyak dan kekuatan mekanik.

• Setelah pengujian blok-on-ring (beban 200N, kecepatan 60rpm), koefisien gesekan stabil dalam kisaran 0,08-0,12, dengan laju keausan hanya 3,2 × 10⁻⁶ mm³/n · m (dibandingkan dengan 9,7 × 10⁻⁶ untuk struktur tradisional).

AKU AKU AKU. Mekanisme penyesuaian ergonomis

3.1 Peningkatan Posisi Gear

• Dinding luar dirancang dengan 12 alur penyesuaian berbentuk busur (104) dengan jari-jari kelengkungan r = 1,5mm, dipasangkan dengan bola baja yang dimuat pegas untuk mencapai akurasi pengindeksan ± 0,5 °.

• Tes torsi menunjukkan bahwa torsi pemindahan gigi adalah 0,15-0,25N · m (sejalan dengan standar ISO 10993 untuk pasukan operasional medis).

3.2 Desain Terganti Modular

• Blok pelumas diri dan basis secara mekanis saling bertautan alih-alih terikat secara kimia, mendukung penggantian in-situ (gaya penghapusan ≤20N, gaya instalasi ≥50N).

• Siklus pemeliharaan diperpanjang hingga 5.000 siklus (dibandingkan dengan 800 siklus untuk struktur tradisional).

Tabel perbandingan parameter teknis

Verifikasi Skenario Aplikasi Khas

Kasus 1: Putar sambungan perangkat traksi ortopedi

• Setelah operasi terus menerus selama 2000 jam di bawah beban dinamis 200N, tidak ada detasemen blok pelumas, dan fluktuasi torsi adalah <5% (struktur tradisional memiliki fluktuasi> 30%).

• Umpan balik klinis menunjukkan bahwa tingkat perbaikan peralatan telah menurun dari 1,2 kali/tahun menjadi 0,3 kali/tahun (Sumber Data: Laporan Departemen Peralatan dari Rumah Sakit Tersier di Cina Timur pada tahun 2023).

Kasus 2: Mekanisme penyesuaian sudut endoskop

• Dalam lingkungan dengan kelembaban RH 90%, tingkat retensi pelumas adalah> 85%(desain tradisional memiliki <60%).

• Akurasi operasional ditingkatkan menjadi ± 0,3 °, memenuhi standar EN 60601-2-18 untuk peralatan listrik medis.

Melalui tiga jalur teknis dari desain struktur interlocking topologi, kontrol pelumasan mikrofluida, dan rekayasa material gradien, paten kami telah mendefinisikan kembali standar keandalan untuk komponen yang dapat disesuaikan di perangkat medis. Menurut pencarian baru (Derwent Innovation), struktur ini secara internasional memimpin dalam hal kemampuan anti-pencabutan dan pemeliharaan diri.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut, silakan hubungi Mesin Mingxu Untuk mendapatkan laporan paten lengkap: [email protected]