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液压挖掘机工作装置用轴和轴承的设计(二)

信息来源:foioo.com  时间:2010-08-07  浏览次数:201

  

                    
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)
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)
装配后轴承内孔最大收缩量
△=×δmax
式中δmax为轴承外径最大过盈量,δmax=45(μm)
DB为压入前轴承外径,DB=110(mm)
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+△
=6+6.625×10-2+1.6+1.6+20+15+40
=84.9(μm)
而所选公差为90,其最小间隙为122μm,即可见此间隙是合适的。
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。
  
     
     

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