[討論]液壓挖掘機工作裝置用軸和軸承設計

一、軸承的設計： 工作裝置軸承的種類繁多，按其材料可分為銅軸承、鋼軸承、復合軸承等；按其潤滑方式可分為干摩擦軸承、含油軸承、不完全油膜軸承、流體膜軸承等：我廠現使用軸承的潤滑方式為不完全油膜潤滑，先后使用過銅、鋼、銅基鋼背自潤滑等多種軸承。銅軸承韌性良好，耐磨性一般，對軸有較好的保護作用，但抗變形能力較差，長時間使用后易變形，造成軸承內徑擴大，導致結構件晃動；鋼軸承強度高，耐磨性好，抗變形能力強，但表面熱處理的工藝要求高；銅基鋼背自潤滑軸承兼有鋼軸承和銅軸承的優點，同時油槽潤滑和自潤滑相結合，能有效避免軸承的燒焦，但其工藝復雜，成本較高。 軸承的設計首要考慮的是軸承的使用壽命，其壽命除燒焦外由軸承內徑的磨損量來決定。磨損量主要受摩擦條件的影響，而摩擦又受承載、速度、雜質、表面粗糙度、工作溫度、不同運行方式、所使用潤滑劑等條件影響，因此，磨損量只能是一個理論估計值，軸套的壽命取決于各種復雜的條件。若因供油不良，雜質滲入而使磨損急劇變化，就很難預測磨損情況。在正常情況下，銅軸承（ZcuAll0Fe3Mn2）磨損量可由下式近似得出： W＝K×P×V×T W：磨損量（mm） K：摩擦系數【mm／（N／mm2·m／min·hr）】 P：承載能力（N／mm2） V：線速度（m／min） T：磨損時間（hr） 式中K＝Ci×k，k為理想狀態下的摩擦系數，K＝（1~5）×10－8【mm／（N／mm2·m／min·hr）】 1、Ci＝C0×Cl×C2×C3 2、承載壓力P 通常所謂承載壓力是指軸承承受載荷時，軸承支撐的最大載荷除以受壓面積，所謂受壓面積，當軸承為圓筒形時，取與軸承接觸部分的載荷方向的投影面積。 3、速度V 軸承的發熱量，主要由軸承的摩擦作用引起的，根據經驗可得，對摩擦面溫度的上升，滑動速度V的影響遠大于承載壓力P的影響。 由此可見，軸承的壽命主要由P×V的值決定。同時PV值決定著軸承的發熱量。當軸承運轉時，軸承溫度受摩擦產生的熱量及熱量散發情況影響，通常會在一定溫度上穩定下來，若運轉持續進行中有雜質侵入，潤滑油的性能就會降低，同時由于摩擦粉末的影響，材料的疲勞，此時摩擦面的形變即發生變化，摩擦系數提高，軸承的溫度上升，致使摩擦面損傷，導致燒焦，基于此種情況，軸承運轉溫度越低，亦即使用低的PV值時，軸承的負荷性較好，壽命延長，所以在設計時盡可能使用較低的PV值。 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：