浅析挖掘机工作装置轴与轴套的配合及设计问题.pdf

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1、ＤｅｓｉｇｎａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ工程机械第39卷2008年10月设计·计浅析挖掘机工作装置轴与轴套的配合及设计问题算12杨军，元海兵（1.内蒙古北方重型汽车股份有限公司；2.阿特拉斯工程机械有限公司）"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!摘要：对挖掘机工作装置轴与轴套的配合在使用状况中的影响进行定性的分析，提出可能!!出现的问题及影响因素。对轴与轴套的间隙设计计算实例进行详细说明，在设计计算上考虑8种!!!影响配合间隙的因素，并与同行业的其它代表性产品作类比分析，给出轴与轴套配合间隙选取值!!!的范围。

2、对轴套与焊接套的过盈量选取作了定性分析，并给出过盈量选取值的一般原则。对于设计!!!轴和轴套需要注意的问题作详细的阐述，特别是对轴和轴套的材质、表面硬度以及表面粗糙度给!!!出选取的原则"，并对形位公差等级的选取加以详细说明。!!!!!!!!!!!!"关键词：挖掘机；工作装置；轴；轴套；配合间隙挖掘机的工作装置是挖掘机发挥作用的关键部烧焦和抱死等现象；如果轴与轴套的配合间隙过大，件，而工作装置铰接处的轴和轴套又是工作装置的则会存在较大的冲击载荷，导致轴套与轴之间产生关键部位，工作时轴和轴套之间相对转动且传递载接触疲劳而损坏，严重影响轴和结构件的使用寿

3、命。荷，如何合理地选择轴和轴套的配合、合理地设计轴另外，配合间隙的大小与配合副以及其它零件的形和轴套，直接影响到挖掘机工作的可靠性。位公差、安装误差也有直接关系，设计时需考虑。如果轴套与焊接套的过盈量小，则会因轴套与1轴与轴套的配合对使用状况的影响分析焊接套的接合力偏小出现窜套等故障；如果轴套与工作装置中轴与轴套配合包括轴和轴套的间隙焊接套的过盈量过大，则会给生产装配带来困难。配合、轴套与焊接套的过盈配合，如图1所示。如果2轴和轴套之间最小间隙计算及选取轴与轴套的配合间隙小，则难以形成稳定的润滑油膜，工作时将会因摩擦升温而导致轴和轴套的干磨、轴和轴套

4、之间的间隙在保证能形成稳定的润滑油膜的基础上，综合考虑其它因素情况下，最小间隙[1]可通过下面理论公式进行估算：△min=hs+y12+Ra1+Ra2+△l+△d+△s+△t（1）式中：hs———油膜厚度最小安全值，μm；（当轴径为70～90mm时，油膜厚度最小安全值取6μm；轴径为100～120mm时，油膜厚度最小安全值取8μm。）y12———轴在轴套长度内的相对挠曲变形量，μm；Ra1———轴的表面粗糙度，μm；Ra2———轴套内表面粗糙度，μm；△l———轴在轴套内一段的直线度，μm；△d———轴套内圈的圆度，μm；图1轴与轴套安装图△s———

5、装配后轴套内孔收缩量，μm；作者简介：杨军（1971-），男，内蒙古人，高级工程师，硕士，研究方向：机械电子工程。—38—第39卷2008年10月工程机械ＤｅｓｉｇｎａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ设△t———轴与轴套的间隙因温升而减少的数值，大过盈量为36～93μm时，采用有限元分析计算轴计·μm。套装入焊接套后内孔的最大收缩量△s=82μm。现以ATLAS2306LC型履带式液压挖掘机为轴在温度升高时会产生热膨胀，温度升高时轴计算例，计算动臂和斗杆铰接处的轴和轴套最小配合间直径的增大是导致间隙的减少量△t，近似计算公式隙。如下：轴径为80mm，油膜厚

6、度最小安全值hs=6μm；△t=daG△t（2）对轴作挠度分析，取最大挖掘力工况，动臂和斗杆液式中：d———轴的直径，mm；-6压缸作用力臂最大，斗齿尖、铲斗与斗杆铰点和斗杆aG———钢的线膨胀系数，aG=12×10（1/℃）；与动臂铰点共线时，铲斗挖掘为计算工况，如图2所△t———温升。示。在恶劣的工况下，挖掘机的温升经常达到40根据液压系统压力34MPa，计算出此工况下动℃。当温升为40℃时轴与轴套的间隙减少量为：△t=-6臂与斗杆铰接处受力为520kN，再根据有限元计算80×12×10×40=0.0384mm。分析得出轴在轴套长度内的相对挠曲变

7、形量根据公式（1），得最小间隙△min为：y12=51μm。△min=6+51+0.8+1.6+15+8+82+38.4=202.8μm轴的表面粗糙度Ra1=0.8μm，轴套内表面粗糙日本小松PC系列液压挖掘机和美国卡特彼勒度Ra2＝1.6μm，选择直线度公差等级IT6，根据轴的液压挖掘机工作装置的轴与轴套之间的间隙：当轴长度，选定销轴在轴套内一段的直线度△l＝15μm；径为ф80mm时，配合间隙取值在0.3～0.4mm之选择圆度公差等级IT7，根据轴套内孔直径，选定内间。但是，ATLAS的产品有其设计的独特之处，那就圈圆度△d＝8μm。是轴两端没有

8、设置防尘圈，当轴和轴套的配合间隙轴套内径80mm、外径95mm，轴套和焊接套最取值较大，在实际使用过程中会出