液壓挖掘機工作裝置用軸和軸承設計(二)
2015-07-08
二、軸的設計:
(1)、一般情況下軸的材料選用35#以上優質碳素結構鋼,也可加入合金元素提高其熱處理性能,材料經調質、淬火等表面處理后,硬度超過軸承硬度即可收到比較理想的效果;當有硬物侵入時,就可把硬物嵌入軸承中,而不損傷軸;否則就會降低軸的疲勞壽命。
(2)、軸的表面粗糙度較大時,軸與軸套的突起部分會切斷油膜,造成兩者直接接觸。因此,提高軸的表面粗糙度,盡可能縮小油膜間隙,使其接近流體潤滑狀態,這樣就可提高軸套的使用壽命,一般情況下軸的表面粗糙度應在Ral.6以上。
(3)、對不承受交變載荷的軸進行電鍍,不僅可以提高其耐蝕性,而且可以有效防止粗糙磨損,提高潤滑性能。
三、軸和軸承的公差配合:
在通常情況下,軸承的外圈和結構件之間為中型壓入配合,軸承的內圈和軸為基孔制的間隙配合,軸承的內圈開有油槽,加潤滑脂潤滑。軸和軸承的配合間隙過大,則存在較大的沖擊載荷,嚴重影響軸和結構件的使用壽命;軸和軸承的配合間隙過小,則難以形成穩定的潤滑膜,所以軸和軸承之間的間隙在保證能形成穩定的潤滑膜的基礎上,應盡可能的小;其最小值可通過下面公式理論技術:
hmin=hs+y12+Ral+Ra2+△L+△LD+△
hs:油膜厚度最小安全值(mm)
Y12:軸承兩端面的相對撓曲變形量
Ra1:軸的表面粗糙度
Ra2:軸承的表面粗糙度
△L:軸在軸承內一段的直線度
△D:軸承內圈的圓度
△:裝配后軸承內孔收縮量
現就徐工220LC-6型挖掘機動臂和斗桿連接處的軸和軸承做最小配合間隙的計算:
當直軸徑為?90的軸的油膜厚度最小安全值hs=6(μm),對軸做撓度分析:其中液壓系統的系統壓力為:31.4×106Pa,油缸的缸徑為140mm。
油缸的推力為:F=π×70×70×l0-6×31.4×106=4.8×105(N)
根據斗桿受力分析,Pl=P2=3.06×l05,則Rl=R2=3.06×105,
軸的受力圖可簡化為
軸的載荷呈對稱分布,現當X在(0—207)時,彎矩方程為
M(x)=R1×X-××(X-37)×(X-37)則
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)
軸的表面粗糙度如Ra1=1.6(μm)
(1)、一般情況下軸的材料選用35#以上優質碳素結構鋼,也可加入合金元素提高其熱處理性能,材料經調質、淬火等表面處理后,硬度超過軸承硬度即可收到比較理想的效果;當有硬物侵入時,就可把硬物嵌入軸承中,而不損傷軸;否則就會降低軸的疲勞壽命。
(2)、軸的表面粗糙度較大時,軸與軸套的突起部分會切斷油膜,造成兩者直接接觸。因此,提高軸的表面粗糙度,盡可能縮小油膜間隙,使其接近流體潤滑狀態,這樣就可提高軸套的使用壽命,一般情況下軸的表面粗糙度應在Ral.6以上。
(3)、對不承受交變載荷的軸進行電鍍,不僅可以提高其耐蝕性,而且可以有效防止粗糙磨損,提高潤滑性能。
三、軸和軸承的公差配合:
在通常情況下,軸承的外圈和結構件之間為中型壓入配合,軸承的內圈和軸為基孔制的間隙配合,軸承的內圈開有油槽,加潤滑脂潤滑。軸和軸承的配合間隙過大,則存在較大的沖擊載荷,嚴重影響軸和結構件的使用壽命;軸和軸承的配合間隙過小,則難以形成穩定的潤滑膜,所以軸和軸承之間的間隙在保證能形成穩定的潤滑膜的基礎上,應盡可能的小;其最小值可通過下面公式理論技術:
hmin=hs+y12+Ral+Ra2+△L+△LD+△
hs:油膜厚度最小安全值(mm)
Y12:軸承兩端面的相對撓曲變形量
Ra1:軸的表面粗糙度
Ra2:軸承的表面粗糙度
△L:軸在軸承內一段的直線度
△D:軸承內圈的圓度
△:裝配后軸承內孔收縮量
現就徐工220LC-6型挖掘機動臂和斗桿連接處的軸和軸承做最小配合間隙的計算:
當直軸徑為?90的軸的油膜厚度最小安全值hs=6(μm),對軸做撓度分析:其中液壓系統的系統壓力為:31.4×106Pa,油缸的缸徑為140mm。
油缸的推力為:F=π×70×70×l0-6×31.4×106=4.8×105(N)
根據斗桿受力分析,Pl=P2=3.06×l05,則Rl=R2=3.06×105,
軸的受力圖可簡化為
軸的載荷呈對稱分布,現當X在(0—207)時,彎矩方程為
M(x)=R1×X-××(X-37)×(X-37)則
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)
軸的表面粗糙度如Ra1=1.6(μm)