液压挖掘机工作装置用轴和轴承设计（二）

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　　二、轴的设计：

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　　(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。

( z! K/ g4 l8 c2 D 6 K. \3 x+ [( b; S* v- y- ]. b: M

　　(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。

- ?5 [* M- A5 ?9 s. i6 C, J+ w ) A# V* @2 V& l8 f. ` T

　　(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。

0 n+ ?" A1 o- X8 W* [8 M2 l/ t

　　三、轴和轴承的公差配合：

1 {: Y( m3 {) r& T

　　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：

* b" R" ]+ \' r4 }$ t; n+ i; V * t7 X0 A% P h/ u1 J! I! H( g

　　hmin＝hs＋y12＋Ral＋Ra2＋△L＋△LD＋△

X9 N3 o* I/ D3 Z% B$ l- d/ @

　　hs：油膜厚度最小安全值(mm)

5 i# n8 n4 v$ Z g: q3 T, L; q

　　Y12：轴承两端面的相对挠曲变形量

* { W4 s1 Q2 l L

　　Ra1：轴的表面粗糙度

" h5 |- H8 n; K: b' g; L

　　Ra2：轴承的表面粗糙度

7 w" L8 E' {& y( j- Q! Z% ?

　　△L：轴在轴承内一段的直线度

8 `# v$ T" k7 p6 E: g0 U/ q

　　△D：轴承内圈的圆度

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　　△：装配后轴承内孔收缩量

& x3 I& }- A$ i/ V7 H

　　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：

2 k( w& j9 X! H- l5 C+ V% U- Q) Y 8 l3 ~$ R3 V, Y" V( |) ?

　　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。

3 |8 G! G5 W0 t# o) a7 F* I + X8 a* n! C. W" y

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

7 A/ V0 l" I8 g4 a! }7 L" z7 E6 m+ p ) G3 m2 M8 B/ a; }1 y% L6 F5 S# n

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

* e6 h# `* s3 F" N& S3 j$ X3 U" O + l) @. I- D% P

　　轴的受力图可简化为

" l- k# i: y: b

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

/ j6 A! j/ i# X6 y4 ] 9 `+ F1 y8 p- h+ R$ w

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

4 L8 D+ o y' [9 H6 k$ l' U$ Y . F* s. j- e4 ^$ d; x) f% N" G

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

# `( ]- F: I) G8 W1 Z* n ! A; g% q4 A4 Y% ?2 q3 q

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

　　式中E＝270(GPa)

3 U9 g. {) i2 u. f& m% `

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

! f6 w3 |' f( `" C9 o

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

]0 _7 _ {0 |# {' r' ?

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

7 |" e+ D5 z( z

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

) E& j. g0 [; g$ T

　　＝6.625×10-5(mm)

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm)