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論我國(guó)重大技術(shù)裝備軸承的自主安全可控(7)——高性能醫(yī)療器械軸承

7 高性能醫(yī)療器械軸承

7.1 醫(yī)療器械軸承概述

高性能醫(yī)療器械主要包括醫(yī)療檢測(cè)與試驗(yàn)分析,手術(shù)及服務(wù)器械與機(jī)器人等。目前應(yīng)用最廣泛的是大型醫(yī)療器械中的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備,包括醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備和醫(yī)學(xué)影像治療設(shè)備。以CT機(jī)為例研究醫(yī)療器械軸承的結(jié)構(gòu)、性能與技術(shù)要求。


醫(yī)用CT機(jī)主軸承應(yīng)用于固定CT機(jī)架和旋轉(zhuǎn)掃描部分之間的連接部位,是CT機(jī)旋轉(zhuǎn)掃描部分的關(guān)鍵部件,作用是傳遞并承受X線管、準(zhǔn)直儀、探測(cè)器、滑環(huán)等裝置產(chǎn)生的軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩,需滿足CT機(jī)較高轉(zhuǎn)速、低噪聲、高精度、低振動(dòng)和長(zhǎng)壽命的使用要求。


7.2 CT機(jī)主軸承的種類

CT機(jī)主軸承主要有鋼絲滾道軸承(圖21)、等截面薄壁軸承(圖22)、空氣軸承或其他先進(jìn)結(jié)構(gòu)軸承、主旋轉(zhuǎn)軸承等4類。其中,空氣軸承為懸浮類結(jié)構(gòu),主要用在第4代CT機(jī)上,目前尚在完善階段。

1,8—內(nèi)圈;2—鋼球;3,5—鋼絲滾道;4—外圈;6—彈性襯墊;7—保持架。

圖21 CT機(jī)鋼絲滾道軸承結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.21 Structure diagram of wire raceway bearing for CT machine

1—外圈壓板螺釘;2—外圈壓板;3—外圈;4—鋼球;5—軸承座;6—內(nèi)圈壓板;7—內(nèi)圈壓板螺釘;8—保持架;9—內(nèi)圈;10—CT機(jī)主軸。

圖22 CT機(jī)等截面薄壁軸承結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.22 Structure diagram of uniform section thin-walled bearing for CT machine

洛陽(yáng)LYC軸承有限公司針對(duì)國(guó)外鑲嵌式結(jié)構(gòu)軸承存在著零件加工難度大,生產(chǎn)成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題,研制出一種全新結(jié)構(gòu)的CT機(jī)主旋轉(zhuǎn)軸承(圖23),達(dá)到了簡(jiǎn)化工藝,降低成本和提高可靠性的效果。該軸承能夠滿足第3代CT機(jī)主軸承的使用要求,整體性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

圖23 CT機(jī)主旋轉(zhuǎn)軸承結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.23 Structure diagram of main rotary bearing for CT machine

7.3 CT機(jī)主軸承關(guān)鍵技術(shù)

7.3.1 鋼絲滾道軸承

1)鋼絲滾道軸承特性的接觸力學(xué)分析、失效機(jī)理、壽命評(píng)估與計(jì)算的理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù);

2)失效機(jī)理研究需要的大量數(shù)據(jù)及長(zhǎng)期的失效分析積累;

3)研究軸承服役壽命的評(píng)估與計(jì)算方法,建立數(shù)據(jù)仿真分析的物理模型及數(shù)學(xué)模型;

4)開(kāi)發(fā)鋼絲滾道的熱處理和機(jī)加工技術(shù);

5)在考慮原理與設(shè)計(jì),制造過(guò)程的技術(shù)水平和服役運(yùn)行的維護(hù)保養(yǎng)等因素的基礎(chǔ)上,研究確保精準(zhǔn)診斷的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲控制技術(shù);

6)影響CT機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)剛性的軸承游隙調(diào)整和裝配技術(shù)。


7.3.2 等截面薄壁軸承

1)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù);

2)加工技術(shù);

3)精密裝配技術(shù);

4)保持架結(jié)構(gòu)與材料研究;

5)密封結(jié)構(gòu)研究;

6)潤(rùn)滑劑研制;

7)套圈的非接觸測(cè)量技術(shù);

8)軸承綜合性能評(píng)價(jià)技術(shù)。


7.4 CT機(jī)主軸承的市場(chǎng)需求

2020年全球CT機(jī)產(chǎn)銷量為11 000臺(tái),每臺(tái)需配1套主軸承,洛陽(yáng)LYC軸承有限公司CT機(jī)主軸承全球市場(chǎng)份額約10%。由于國(guó)產(chǎn)CT機(jī)主軸承進(jìn)入市場(chǎng),CT機(jī)主軸承國(guó)內(nèi)售價(jià)已由每套3.5萬(wàn)元降為1.5萬(wàn)元。


醫(yī)用CT機(jī)配套軸承還將較長(zhǎng)時(shí)期保持鋼絲滾道和等截面薄壁這2種結(jié)構(gòu)型式,更優(yōu)秀的替代產(chǎn)品(氣懸浮結(jié)構(gòu))還不夠成熟。


(參考文獻(xiàn)略)

來(lái)源:《軸承》2022年1期(節(jié)選)


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