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：

& v5 U% o/ b7 @8 c7 |* {& Z ' K( {& X" k( Q+ K( J0 p1 B9 t

　　(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。

r* M p# N- h% J' I6 @" L' X

　　(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。

5 a" O& d, O9 U& v 1 @$ ]$ G' S; F/ _+ j

　　(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。

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　　三、轴和轴承的公差配合：

' a0 r0 u+ r7 T R N 8 J1 N3 h! ~" A$ e& W3 j4 B6 d4 \/ Y

　　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＋△

( k& ^! M0 X' E, o: [; n ! x* e+ o0 P/ G* Q

　　hs：油膜厚度最小安全值(mm)

7 f. v8 _4 f( |/ h0 R8 g3 O

　　Y12：轴承两端面的相对挠曲变形量

: C. P; f- ^ n/ m

　　Ra1：轴的表面粗糙度

3 h& ]: D5 O2 a# I, W5 s 5 N4 e! Y+ [4 a* A/ C

　　Ra2：轴承的表面粗糙度

4 B9 v& m; L. b8 L S- @

　　△L：轴在轴承内一段的直线度

8 E) F0 G! E6 A( [ d6 ?$ G4 M5 M* H0 a# z1 y

　　△D：轴承内圈的圆度

1 J; t% D. O5 I6 _1 B ]0 q% j9 }; M8 [, E# ]

　　△：装配后轴承内孔收缩量

" j$ E& n i+ G* A+ w% n9 W' M

　　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：

/ L- n2 n( ?: `7 ?3 Q' q) T8 W, H

　　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)

1 f9 F& ]+ s2 ]& N8 T

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

9 G, h9 S$ j5 c4 \# ] 4 d! u. Z p7 b( H3 T

　　轴的受力图可简化为

' X4 z# z' W2 y" v ; M) A' V! \( B; h$ n0 h- I

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

; e, c. u. Q3 r! J " C2 A9 e1 D2 E/ W: \

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

& u& J: m, f9 d9 ^% t

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

2 M- Y! D3 {4 P1 k3 w* j7 c 4 u) _3 x9 d7 L2 T8 m2 A

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

; T& ^1 b) ~% B 7 _; _* C/ i) X6 W s( ~) j

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

! T# c4 H( l" v$ ^

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

3 B3 x6 X4 b( B; Z" U

　　式中E＝270(GPa)

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

0 T0 Q2 B( r3 Z, ~" ~ . k) X. F& o9 T+ R. m) W: m

　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

　　＝6.625×10-5(mm)

' `8 b% _. ~: l2 Q @3 l0 H6 q( V. g9 a; z8 z

　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm)

3 Z! o1 D$ g& W# m % Z$ R7 l% N) z; [3 ^5 O