液压挖掘机工作装置用轴和轴承设计（二）

时间：2010-12-20

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。

　　(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：

　　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

　　Ra1：轴的表面粗糙度

　　Ra2： 轴承 的表面粗糙度

　　△L：轴在 轴承 内一段的直线度

　　△D： 轴承 内圈的圆度

　　△：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：

　　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。

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

　　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

　　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

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

　　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)

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

　　＝6.625×10-5(mm)

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm)