液压挖掘机工作装置用轴和轴承设计（二）

HEATS

　　二、轴的设计：

* K2 I* N) A% W8 R. i J7 V

　　(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)、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。

3 n5 r4 C* }0 L: |- z, W

　　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：

2 I$ V* q$ R4 G$ _" \$ d ; x% a* X/ G0 ]6 E6 `( k" i

　　hmin＝hs＋y12＋Ral＋Ra2＋△L＋△LD＋△

　　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

& x; ~% c/ y- S4 q! E

　　Ra1：轴的表面粗糙度

　　Ra2：轴承的表面粗糙度

/ d! ]. L9 ~% A" ]5 E; V

　　△L：轴在轴承内一段的直线度

9 R" R' Q; @$ I( f% k0 x* C

　　△D：轴承内圈的圆度

C e5 ^: _0 @5 m5 @; \6 p

　　△：装配后轴承内孔收缩量

0 t$ ?& t! a" }3 d$ ^9 u

　　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：

v- C3 T" w5 k6 x" |# U Y6 y! N! s) l" T6 \) [* A5 e& P Z

　　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。

7 L' ]2 P& f7 X8 b

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

) S _8 q' C' Z* a8 P5 O7 a: T0 | ( D/ u" N2 Y) {

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

　　轴的受力图可简化为

: T$ f h# ]( D) L! B$ T# F

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

& z$ p6 K0 R' W# X l2 F 1 G8 n' M+ |' {7 A9 }+ L" W

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

9 G. a, U0 d: e& K5 o) ?7 u

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

) n# ?& Q( b ^6 Y7 X

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

; o) ~* L$ {' W ! G( y0 d2 n6 s6 H6 S% z& [$ c

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

; N& p( a8 e6 D m8 U# W! \

　　式中E＝270(GPa)

$ F% d5 h4 ?. Y5 M$ o

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

. d3 f& H3 z8 y' p

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

- Z; S/ a4 D5 g2 |

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

　　＝6.625×10-5(mm)

8 v& n. W5 a5 D( Z- f' [

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm) ( T, a. k& ?7 {# j! T Y5 _6 q

/ l2 d! D3 }1 D/ `