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：

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　　(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。

: i0 K7 L) D4 i+ d- |; i7 i/ g

　　三、轴和轴承的公差配合：

2 K- i h: A3 d. C

　　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：

* r, _/ l) U6 t8 h0 _( k% n; x

　　hmin＝hs＋y12＋Ral＋Ra2＋△L＋△LD＋△

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　　hs：油膜厚度最小安全值(mm)

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　　Y12：轴承两端面的相对挠曲变形量

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　　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

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　　△D：轴承内圈的圆度

# x7 W: q7 K* S$ g6 q" G$ y

　　△：装配后轴承内孔收缩量

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　　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：

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　　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。

* Q* u% I9 p6 @0 H8 L9 F 0 w0 H3 q# ~/ t" L

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

# E$ [9 O; R" T6 a2 ?( Y/ ?# 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

3 v3 J$ L9 T/ y; m

　　轴的载荷呈对称分布，现当X在(0—207)时，弯矩方程为

" x' `8 V& o* @2 L/ f

　　M(x)＝R1×X-××(X-37)×（X-37)则

K, ]) k' J7 }- ]# p; M% U - X1 C6 i3 D! @. f4 q6 k

　　Y(X)＝??＋cx＋D＝

, {6 A6 ^$ Y' z" M

　　?-＋x-x?＋Cx＋D

7 k. h! S! A; H/ Q

　　由X＝0，Y(x)＝0得：D＝0，X＝0，θ(x)＝0得：c＝0

% X7 f2 B0 E" J. f! n : c. S" D6 S" T* t: [) J

　　所以：Y(x)＝×?-＋X-X?

' p% A# w# |. J, r: k8 _

　　式中E＝270(GPa)

* w0 a* X' f3 `( D Y1 n7 \ B; W ; @6 b/ q1 l n: z8 B- P! W( G

　　I＝×D4＝×（180)4＝5.15×107(mm4)

( m+ }2 w6 ~4 P# M! B% p- j ) q0 j& o% n; z3 M/ m- a

　　y(37)＝＝7.5×10-7(mm)

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　　Y(157)＝＝6.7×10-5(mm)

# u( T9 ~1 B1 T& f

　　所以，Y12＝Y(157)-Y(37)

# x# N4 S& [% S8 u/ L8 b- t: B

　　＝6.625×10-5(mm)

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　　轴的表面粗糙度如Ra1＝1.6(μm)

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