Tecnología de patentes de Mingxu Machinery Análisis en profundidad: componente ajustable auto lubricante de alta fiabilidad para dispositivos médicos (patente no.: ZL 2023 2 3463961.x)

Antecedentes técnicos y puntos de dolor de la industria

En dispositivos médicos de precisión (como dispositivos de tracción ortopédica y brazos robóticos quirúrgicos mínimamente invasivos), la estabilidad dinámica de lubricación de los componentes ajustables afecta directamente la vida útil del equipo y la seguridad operativa. Tradicional rodamientos de lubricantes generalmente tienen dos defectos principales:

l Falla estructural: la resistencia a la unión interfacial entre el bloque auto-lubricante sinterizado en polvo y el sustrato es insuficiente (típicamente ≤15 MPA), lo que lo hace propenso al microgriamiento y el desprendimiento bajo cargas alternativas (fuente de datos: J. Tribol. 2023, 145 (3), 031702).

l Deterioro de lubricación: la reposición de lubricantes se basa en el mantenimiento manual, y después de 300 horas de operación continua, el coeficiente de fricción aumenta en más del 40% (prueba estándar ASTM G99).

Análisis de innovación de tecnología central

I. Estructura topológica de enclavamiento resistente al corte y el desapego

1.1 Sistema de limitación tridimensional

Módulo de bloqueo del anillo exterior:

• Se proporciona una ranura de colocación circular (101) en la pared exterior del cuerpo del anillo de ajuste (10), con 3 conjuntos de agujeros limitantes de φ2.5 mm (102) (tolerancia ± 0.01 mm) distribuidos uniformemente dentro del surco.

• El primer bloque auto-lubricante (20) adopta un material compuesto de grafito-cobre (Cu-15%SN-8%GR). La parte anular (201) y los pines limitantes (202) se forman integralmente a través del mecanizado de descarga eléctrica. Los pasadores y agujeros limitantes adoptan un ajuste de transición H7/G6 para lograr una restricción radial (ver la figura a continuación).

Módulo de refuerzo del anillo interno:

El segundo bloque auto-lubricante (30) está incrustado en la ranura de instalación (103), con su segundo pasador limitante (301) que penetra a través de la pared lateral del anillo de ajuste para formar un enclavamiento axial con el orificio limitante (102), construyendo una red de restricción tridimensional (ver la figura a continuación).

1.2 Mejora de las propiedades mecánicas

• El análisis de elementos finitos muestra que esta estructura aumenta la resistencia al corte interfacial a 38.7 MPA (en comparación con 12.4 MPa para los procesos de unión tradicionales).

• Las pruebas de vibración (estándar ISO 10816-1) revela que bajo 50 Hz/5 g de condiciones, el desplazamiento del bloque lubricante es <5 μm (promedio de la industria> 50 μm).

II. Diseño del sistema de lubricación autosuficiente

2.1 Arquitectura de guía de aceite de microcanal

• Doce ranuras de guía de aceite espiral (105) con un ancho de 0.8 mm y una profundidad de 0.5 mm se mecanizan en la pared interna del anillo de ajuste, lo que permite la reposición automática de la grasa a través de la acción capilar.

• Las ranuras de guía de aceite están conectadas a las ranuras de instalación (103), formando una red de "ruta de aceite de rama de ruta de aceite principal", que aumenta la velocidad de difusión del lubricante en 3.2 veces (consulte el cuadro de nubes de simulación de velocidad de flujo a continuación).

2.2 Optimización de material sinérgico

• El bloque auto-lubricante adopta un proceso de sinterización de gradiente: la capa superficial es una capa de grafito porosa (porosidad 25% ± 2%), y la capa inferior es una aleación densa de cobre-tin, equilibrar la capacidad de almacenamiento de aceite y la resistencia mecánica.

• Después de las pruebas de bloqueo de bloqueo (carga 200n, velocidad 60 rpm), el coeficiente de fricción se estabiliza en el rango de 0.08-0.12, con una velocidad de desgaste de solo 3.2 × 10⁻⁶ mm³/n · m (en comparación con 9.7 × 10⁻⁶ para estructuras tradicionales).

Iii. Mecanismo de ajuste ergonómico

3.1 Posicionamiento de engranaje mejorado

• La pared externa está diseñada con 12 ranuras de ajuste en forma de arco (104) con un radio de curvatura de R = 1.5 mm, emparejado con bolas de acero cargadas de resorte para lograr una precisión de indexación de ± 0.5 °.

• Las pruebas de par muestran que el par de cambio de engranaje es 0.15-0.25N · m (en línea con el estándar ISO 10993 para las fuerzas operativas médicas).

3.2 Diseño modular reemplazable

• El bloque auto-lubricante y la base están enclavados mecánicamente en lugar de unir químicamente, lo que respalda el reemplazo in situ (fuerza de eliminación ≤20n, la fuerza de instalación ≥50n).

• El ciclo de mantenimiento se extiende a 5,000 ciclos (en comparación con 800 ciclos para estructuras tradicionales).

Tabla de comparación de parámetros técnicos

Verificación típica del escenario de la aplicación

Caso 1: Junta giratoria del dispositivo de tracción ortopédica

• Después de la operación continua durante 2000 horas bajo una carga dinámica de 200n, no hubo desprendimiento de bloques de lubricación, y la fluctuación del par fue <5% (las estructuras tradicionales tenían fluctuaciones> 30%).

• La retroalimentación clínica indica que la tasa de reparación del equipo ha disminuido de 1.2 veces/año a 0.3 veces/año (Fuente de datos: Informe del departamento de equipos de un hospital terciario en el este de China en 2023).

Caso 2: Mecanismo de ajuste de ángulo del endoscopio

• En un entorno con 90%de humedad HR, la tasa de retención de lubricantes fue> 85%(los diseños tradicionales tenían <60%).

• La precisión operativa se mejoró a ± 0.3 °, cumpliendo con el estándar EN 60601-2-18 para equipos eléctricos médicos.

A través de las tres vías técnicas del diseño de la estructura de enclavamiento topológico, el control de lubricación microfluídica y la ingeniería de materiales de gradiente, nuestra patente ha redefinido los estándares de confiabilidad para componentes ajustables en dispositivos médicos. Según una búsqueda de novedad (innovación de Derwent), esta estructura lidera internacionalmente en términos de capacidades anti-determinación y autodenominación.

Si desea obtener más información, comuníquese con Maquinaria mingxu Para obtener el informe de patente completo: [email protected]