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：

　　(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。

+ T0 h+ G/ U0 V& B7 \

　　(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。

$ }& L! M2 C! r! S

　　(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。

4 K, h$ }7 z2 R% M 2 H {5 b' g1 a" S

　　三、轴和轴承的公差配合：

3 [ @6 n9 U9 X. F # Z# J$ {# n6 G

　　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＋△

; E: c! m, m' a* x! D U

　　hs：油膜厚度最小安全值(mm)

　　Y12：轴承两端面的相对挠曲变形量

0 H* Q4 C! B# n: |; z/ H % Z* g; f$ o; T: o# n( \

　　Ra1：轴的表面粗糙度

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　　Ra2：轴承的表面粗糙度

　　△L：轴在轴承内一段的直线度

1 K0 ~% w" |* J' j. t, K' I4 F& B$ Q : p! p! g$ f0 w& r' J+ _

　　△D：轴承内圈的圆度

' r, R0 J8 V0 r3 @

　　△：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：

4 {- E, q) D% T! |" o

　　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。

( h) Z7 r0 [6 N, H

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

- V6 |7 _3 C6 Z8 f 8 X2 |5 {% e* R2 b

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

9 G; |5 f. Y% m1 X, G: T

　　轴的受力图可简化为

3 I i) w: k9 h. R( d ' N0 ^! w8 f0 ]" y8 J9 b; v4 T, G

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

. y3 a6 t! m, {. k# @

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

, C0 P% O9 V4 `4 C8 i: w

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

, ^+ M2 {4 w% t$ a% ^

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

( j0 B$ a- f K) C: l

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

; Z7 y# K6 o5 S9 L4 `) i

　　式中E＝270(GPa)

0 e3 B9 B- S- q$ U# u 2 v. n& ^- p! b% @! Y) t3 q

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

0 b7 A3 k4 G$ \" w6 q6 \ ' {+ R& w/ s3 E

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

/ e7 U" j$ M6 O* s; L- l- G& h 8 j* u+ j, G0 l0 J) E' H

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

　　＝6.625×10-5(mm)

0 ?# A# w* R: ^6 |9 {5 M 9 [$ ?# }7 u( n

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm) ' J( \+ m% R8 h3 `. s* k

' r; L& D; A4 X' O5 O