液压挖掘机工作装置用轴和轴承设计（二）

HEATS

　　二、轴的设计：

　　(1)、一般情况下轴的材料选用35＃以上优质碳素结构钢，也可加入合金元素提高其热处理性能，材料经调质、淬火等表面处理后，硬度超过轴承硬度即可收到比较理想的效果；当有硬物侵入时，就可把硬物嵌入轴承中，而不损伤轴；否则就会降低轴的疲劳寿命。

7 G. K" o V/ f3 M, l) I0 x8 {

　　(2)、轴的表面粗糙度较大时，轴与轴套的突起部分会切断油膜，造成两者直接接触。因此，提高轴的表面粗糙度，尽可能缩小油膜间隙，使其接近流体润滑状态，这样就可提高轴套的使用寿命，一般情况下轴的表面粗糙度应在Ral.6以上。

. H/ F9 X- n( d1 G 0 T+ z$ H- n1 W9 f# u

　　(3)、对不承受交变载荷的轴进行电镀，不仅可以提高其耐蚀性，而且可以有效防止粗糙磨损，提高润滑性能。

2 ]0 z) Z; T* h 1 i0 U( N' E0 u9 N, @

　　三、轴和轴承的公差配合：

o' c9 X; z+ S

　　在通常情况下，轴承的外圈和结构件之间为中型压入配合，轴承的内圈和轴为基孔制的间隙配合，轴承的内圈开有油槽，加润滑脂润滑。轴和轴承的配合间隙过大，则存在较大的冲击载荷，严重影响轴和结构件的使用寿命；轴和轴承的配合间隙过小，则难以形成稳定的润滑膜，所以轴和轴承之间的间隙在保证能形成稳定的润滑膜的基础上，应尽可能的小；其最小值可通过下面公式理论技术：

　　hmin＝hs＋y12＋Ral＋Ra2＋△L＋△LD＋△

8 U0 p' Q+ i2 a' N& c; @

　　hs：油膜厚度最小安全值(mm)

7 v% v0 J( p. ~; G, s% n

　　Y12：轴承两端面的相对挠曲变形量

: Y d. C- T2 z. I0 _" ?' \* `; F

　　Ra1：轴的表面粗糙度

5 S% }1 ], l* z' o8 i ' _& Y, e. I& |/ M) c5 t

　　Ra2：轴承的表面粗糙度

2 {* O! _+ I5 H, n' h- m( F 0 v1 T" {/ }( |& T# {8 a

　　△L：轴在轴承内一段的直线度

3 {& c9 ^3 E" n% b/ o. ]2 O/ U

　　△D：轴承内圈的圆度

& M% N, ^) A2 Z: `9 M3 z

　　△：装配后轴承内孔收缩量

　　现就徐工220LC-6型挖掘机动臂和斗杆连接处的轴和轴承做最小配合间隙的计算：

　　当直轴径为?90的轴的油膜厚度最小安全值hs＝6(μm)，对轴做挠度分析：其中液压系统的系统压力为：31.4×106Pa，油缸的缸径为140mm。

) i- b) e& f) G* X" W- F" f

　　油缸的推力为：F＝π×70×70×l0-6×31.4×106＝4.8×105(N)

9 i: j4 e, |' N( x* D

　　根据斗杆受力分析，Pl＝P2＝3.06×l05，则Rl＝R2＝3.06×105，

$ d" s! _: B0 {+ e! \" P4 x( {) o ( A! N. ^# G X7 c' r

　　轴的受力图可简化为

; [! m1 v; `* T2 K- [

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

0 |& B+ D% S/ M 7 \& i6 r' `5 h4 `

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

8 x2 r# E! y6 _6 o G ]% Z7 A' d

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

- `8 c4 t. n- G+ } Z" n* t

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

3 ]- x2 b: q, F: \2 M6 Q) G; t/ g 4 }, l: u* S. u2 e4 C

　　式中E＝270(GPa)

1 p0 K$ @/ g# ^$ s 5 }* ^' U D+ o. J" n

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

. J& V( u. a/ h* e+ u3 H4 Z+ B

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

, B4 l! L. ^- F+ p- F( t: d8 x9 @ ( v( L% P+ v6 H" W7 q4 d

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

5 @1 _1 g- _2 {; M) u1 m

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

' h+ [* s/ J! c$ x ~

　　＝6.625×10-5(mm)

6 Z/ w9 [6 Z6 @; @9 |- @; n

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm) - C2 S/ e9 [ K4 B _

6 Z/ G, Z. U5 ?! O N7 A9 W ' s& N" q8 @8 c2 U( v3 v. A; U( e