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：

( v- ]- F1 D) e

　　(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。

9 F, O$ N7 N) R" q$ _

　　(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。

　　(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。

　　三、轴和轴承的公差配合：

　　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：

0 h5 M9 I d7 q3 Y . a4 W( V7 M0 t' k

　　hmin＝hs＋y12＋Ral＋Ra2＋△L＋△LD＋△

　　hs：油膜厚度最小安全值(mm)

& V5 [! P7 J7 w1 ^' H$ x 2 q3 k* t3 S: N6 k. i! x( e2 `2 P3 T

　　Y12：轴承两端面的相对挠曲变形量

　　Ra1：轴的表面粗糙度

% u0 P2 U& l4 M2 g3 Z8 T : P0 Z j1 r% x: L/ x, y

　　Ra2：轴承的表面粗糙度

　　△L：轴在轴承内一段的直线度

9 d, Z9 ~& z) v, H- e" S& n

　　△D：轴承内圈的圆度

: ?& [5 R( j5 k% {; ?% |5 F1 e 8 \- ? |1 Y& `" a: i3 m8 U

　　△：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：

) I8 o& R6 k- A8 C $ C6 A7 x2 A$ L

　　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。

5 S- F5 u0 O, K: Z7 B

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

: H0 _! |. Q. g8 |4 _/ }. ]- G6 u ' J# e) v" |: N5 F/ v$ A- y6 h+ S

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

6 t) |! o5 y9 m i. y ) S. `4 @( b3 d' O

　　轴的受力图可简化为

! s$ f9 K& v, N" C

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

+ E, K+ e0 {# Z

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

* v4 Z5 K0 ^! z+ B9 ^ E ( @5 d: P, H# f. m) d/ C

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

- ^ n2 _! Y( }/ ]/ b& |0 p Q. x8 _: O" o8 j! F0 g4 D

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

: t: }9 W- T6 A, }5 R; h

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

" u$ L' [. a" m% t8 p4 a+ }' o ; {/ n4 h2 o$ \, Z# k

　　式中E＝270(GPa)

% k, y! `. ^3 o : E- d! q6 ], }0 w9 ~

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

% j( k5 H' }* K5 e+ J1 N

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

8 }0 a8 j$ Q* H" E , F! ^* i$ _, j) j- Q

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

* n2 n$ X; F' \ 7 V% b+ v2 ~% F( w) K1 P

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

　　＝6.625×10-5(mm)

: L! W+ U( {9 f9 t

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm)

0 p' Z& c0 p6 \. X