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液压挖掘机工作装置用轴和轴承设计(二)

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) 
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