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工程机械轴销和轴承的设计
日期: 2013/10/17 13:41:50

一、工作装置轴承的设计:


工作装置轴承的种类繁多,按其材料可分为铜轴承、不锈钢轴承、复合关节轴承等;按其润滑方式可

分为干摩擦轴承、含油轴承、不完全油膜轴承、流体膜轴承等:我厂现使用轴承的润滑方式

为不完全油膜润滑,先后使用过铜、钢、铜基钢背自润滑等多种轴承。铜轴承韧性良好,耐

磨性一般,

对轴有较好的保护作用,

但抗变形能力较差,

长时间使用后易变形,造成轴承内

径扩大,导致结构件晃动;钢轴承强度高,耐磨性好,抗变形能力强,但表面热处理的工艺

要求高;铜基钢背自润滑轴承兼有钢轴承和铜轴承的优点,同时油槽润滑和自润滑相结合,

能有效避免轴承的烧焦,但其工艺复杂,成本较高。



轴承的设计首要考虑的是轴承的使用寿命,

其寿命除烧焦外由轴承内径的磨损量来决定。

磨损量主要受摩擦条件的影响,而摩擦又受承载、速度、杂质、表面粗糙度、工作温度、不同运行方式、所使用润滑剂等条件影响,因此,磨损量只能是一个理论估计值,轴套的寿命取

决于各种复杂的条件。若因供油不良,杂质渗入而使磨损急剧变化,就很难预测磨损情况。

在正常情况下,铜轴承(ZcuAll0Fe3Mn2)磨损量可由下式近似得出:



W=K×P×V×T



W:磨损量(mm)



K:摩擦系数【mm/(N/mm2·m/min·hr)】



P:承载能力(N/mm2)



V:线速度(m/min)



T:磨损时间(hr)





式中K=Ci×k,k为理想状态下的摩擦系数,K=(1~5)×10-8【mm/(N

/mm2·m/min·hr)





1、Ci=C0×Cl×C2×C3



2、承载压力P



通常所谓承载压力是指轴承承受载荷时,

轴承支撑的最大载荷除以受压面积,

所谓受压面积,

当轴承为圆筒形时,取与轴承接触部分的载荷方向的投影面积。



3、速度V



轴承的发热量,

主要由轴承的摩擦作用引起的,根据经验可得,对摩擦面温度的上升,

滑动

速度V的影响远大于承载压力P的影响。



由此可见,

轴承的寿命主要由P×V的值决定。

同时PV值决定着轴承的发热量。

当轴承运

转时,

轴承温度受摩擦产生的热量及热量散发情况影响,

通常会在一定温度上稳定下来,



运转持续进行中有杂质侵入,

润滑油的性能就会降低,

同时由于摩擦粉末的影响,

材料的疲

劳,此时摩擦面的形变即发生变化,摩擦系数提高,轴承的温度上升,致使摩擦面损伤,导

致烧焦,基于此种情况,轴承运转温度越低,亦即使用低的PV值时,轴承的负荷性较好,

寿命延长,所以在设计时尽可能使用较低的PV值。



二、轴销的设计:



(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。

工程机械工作装置的可靠性对液压工程机械整机性能影响很大,工作装置在工作时的工况为低速重载,这就对轴销和轴承的工作性能提出了非常高的要求,而在工程机械设计中,工作装置的重量在能满足设计性能参数的前提下应尽可能的小,所以合理设计轴和轴承对工程机械整机性能至关重要。