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液压挖掘机工作装置用轴和轴承设计(二)

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发表于 2010-9-11 21:22:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  二、轴的设计:

: a1 E; X7 D" L8 j7 \1 J0 O; u& p % G: _8 W, p" }4 M

  (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。

2 Q) O/ ]/ V N0 N+ L6 x # q/ [ \5 W. Y' {$ L8 o

  (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。

4 w* z C4 \4 l* U1 H \& Z. l2 R/ M2 x$ I

  (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。

( s5 |0 W4 A, V \) c 3 S* E) T9 A; X6 m- [5 u7 _

  三、轴和轴承的公差配合:

0 Q% C4 a, e" V3 J6 S$ l 9 Y, W, J$ ~+ F

  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:

; }9 [" C. z" K2 Y/ G; s ]9 T4 h9 a

  hmin=hs+y12+Ral+Ra2+△L+△LD+△

7 `% L+ O& `0 O. E( r4 D4 T! k# q, C# v& d8 q/ ]

  hs:油膜厚度最小安全值(mm)

% f( [# T$ h8 d2 Z: O- _- g3 O ( q0 J3 e) |8 P, H4 r

  Y12:轴承两端面的相对挠曲变形量

& G& V7 f0 p8 v * Y+ p% M( M3 S0 j( l! Q, F

  Ra1:轴的表面粗糙度

2 J# h: w; g+ g1 |2 Z7 R3 A# ]( I3 ?: \; Y

  Ra2:轴承的表面粗糙度

( K; b, Z Q: ?+ X3 _9 Y) b1 K : y' G1 l( [- }6 @3 o

  △L:轴在轴承内一段的直线度

( P2 e. q. r! z4 Y( R; d ( g4 F( ]2 k3 o. F6 c

  △D:轴承内圈的圆度

8 s, u' s! m5 f0 ] . @6 p( A3 e T! _! r9 f

  △:装配后轴承内孔收缩量

* o# ~& v/ r4 l! \2 }$ G( i0 ^- d, K3 v

  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:

0 T' \' [+ c# C2 T( @ q8 i9 t& @" R5 I

  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。

4 `3 h1 S$ Q0 d- @+ H8 Y! K) J! e- H c, C; h$ q

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

9 s D# M( a" _7 }$ \1 w% G8 S. x4 v

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

9 L6 }2 A1 P% F. u ~4 { $ [# A; [% `& s( o

  轴的受力图可简化为

9 }* ]: c& i7 Y1 |5 P1 j5 z' I9 _' s# l" I5 i4 a

  轴的载荷呈对称分布,现当X在(0—207)时,弯矩方程为

4 O5 a; P6 h2 F( F# V3 [" ^* g: t- O& B) r

  M(x)=R1×X-××(X-37)×(X-37)则

" u Q- _: B% e# m- H + M2 J4 j; N+ u) M

  Y(X)=??+cx+D=

* S% G( ?: {) n2 s1 T1 D7 F . c p; t( Z3 S/ i9 r

  ?-+x-x?+Cx+D

! W( e5 R+ z) e $ t( J9 P4 S& ]

  由X=0,Y(x)=0得:D=0,X=0,θ(x)=0得:c=0

: n, j E5 p/ W- E q1 z5 G( J; j( @4 b' L5 n1 j( I

  所以:Y(x)=×?-+X-X?

$ ~9 J A& S- c3 K . h; o# n8 l- |2 `4 G: C+ G' M

  式中E=270(GPa)

h& D) q) L) N # H) f+ ~, E* u1 ^0 D& J6 Y

  I=×D4=×(180)4=5.15×107(mm4)

F' X( k, p! q& n( i4 L( F0 |" s% x" M* [0 @- O3 F; q

  y(37)==7.5×10-7(mm)

% U7 V3 s. l8 P; `& }4 F' `3 b6 q; R! Z% z4 p3 q: o2 B

  Y(157)==6.7×10-5(mm)

5 I1 B# X% |( ~- t( _, _ ; t* H; E1 a7 |8 W; V# f

  所以,Y12=Y(157)-Y(37)

9 W* X! g& k3 v' E6 M% s A7 M( r ! ~; a, B: c. f9 m0 Q) P+ ]! p

  =6.625×10-5(mm)

0 j- D- R: q4 n 5 ^2 R& h( }- J2 X

  轴的表面粗糙度如Ra1=1.6(μm) 2 `1 b- X% e( I% D8 H+ {

2 m4 T3 R+ E; b1 u) U! \ & l: `) Y: P0 P' R' Q
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