液压挖掘机工作装置用轴和轴承的设计（二）

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二、轴的设计：
" O- z; P+ f1 h, W% {, ]' ^8 [(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。
0 `6 A8 s- e+ x% ]1 K(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。
2 Q, d5 a6 H  e) g+ [5 T$ H（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：
9 ]. e1 C% O7 q( o! Qｈｍｉｎ＝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
Ｒａ１：轴的表面粗糙度
" L4 M4 L  Q( @- i; \Ｒａ２：轴承的表面粗糙度
△Ｌ：轴在轴承内一段的直线度
3 I) J! P/ |" Z# B- I△Ｄ：轴承内圈的圆度
; d( Y- V/ S6 y△：装配后轴承内孔收缩量
1 b3 Q1 c) I5 r- T: @  _! x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：
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。
6 ]- j% p' M$ q+ D* {, g- w$ f油缸的推力为：Ｆ＝π×７０×７０×ｌ０－６×３１．４×１０６＝４．８×１０５（Ｎ）
/ `  U8 T' ]" M! T- q+ |根据斗杆受力分析，Ｐｌ＝Ｐ２＝３．０６×ｌ０５，则Ｒｌ＝Ｒ２＝３．０６×１０５，
; g3 p2 x. ?  A% @轴的受力图可简化为
轴的载荷呈对称分布，现当Ｘ在（０—２０７）时，弯矩方程为
2 v- m: h6 ]* e. f$ e# ]Ｍ（ｘ）＝Ｒ１×Ｘ－××（Ｘ－３７）×（Ｘ－３７）则
& {7 s1 E# V$ S- b* p. ^Ｙ（Ｘ）＝??＋ｃｘ＋Ｄ＝
) x7 L$ P5 W- u4 T8 v( J  `, V8 b?－＋ｘ－ｘ　＋Ｃｘ＋Ｄ
" W4 h: W, t7 n0 Z# 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　
式中Ｅ＝２７０（ＧＰａ）
( e7 d1 v& X2 o7 z+ G# yＩ＝×Ｄ４＝×（１８０）４＝５．１５×１０７（ｍｍ４）
4 M7 y/ G( Z3 b/ k6 r1 l  rｙ（３７）＝＝７．５×１０－７（ｍｍ）
1 X: E0 O- e1 k0 d# _Ｙ（１５７）＝＝６．７×１０－５（ｍｍ）
  h" _& @/ N4 u6 e9 n9 i3 C所以，Ｙ１２＝Ｙ（１５７）－Ｙ（３７）
' q- R2 o0 e2 y, N# ?＝６．６２５×１０－５（ｍｍ）
轴的表面粗糙度如Ｒａ１＝１．６（μｍ）
. k* u+ }9 Y- e轴承的表面粗糙度：Ｒａ２＝１．６（μ ｍ）
轴在轴承内一段的直线度△Ｌ＝２０（μ ｍ）
轴承内圈的圆度△Ｄ＝１５（ｐｍ）
& P) d4 k# \/ z4 h装配后轴承内孔最大收缩量
& \% E6 Y& V3 ~- A% G! R- h1 X! p△＝×δｍａｘ
式中δｍａｘ为轴承外径最大过盈量，δｍａｘ＝４５（μｍ）
. F2 b8 H( {! U2 J0 d9 a2 UＤＢ为压入前轴承外径，ＤＢ＝１１０（ｍｍ）
% w" S  B) _9 g$ z& n* X, n( ]ｄｏ为压入前轴承内径，ｄ０＝９０（ｍｍ）
经计算△：０．９１×４５＝４０（μｍ）
所以，形成油膜最小间隙为：
ｈｍｉｍ＝ｈｓ＋ｙ１２＋Ｒａ１＋Ｒａ２＋△Ｌ＋△Ｄ＋△
8 K, v8 {2 p9 b4 ]  k4 B＝６＋６．６２５×１０－２＋１．６＋１．６＋２０＋１５＋４０
＝８４．９（μｍ）
: J; h+ r; m2 {3 T% m- X3 y而所选公差为?９０，其最小间隙为１２２μｍ，即可见此间隙是合适的。
2 ]" G, z! W. x; |: {& C总之，在轴和轴承的设计中，首先要考虑使用工况，其次在满足使用性能的基础上，轴和轴承的使用寿命稍长与整机的使用寿命即可，从而通过系统分析确定最佳方案。
7 c, L" b: i$ V" x文章关键词：