浅析挖掘机工作装置轴与轴套的配合及设计问题
杨军１。元海兵２
（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。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件，而工作装置铰接处的轴和轴套又是工作装置的关键部位，工作时轴和轴套之间相对转动且传递载荷，如何合理地选择轴和轴套的配合、合理地设计轴和轴套，直接影响到挖掘机工作的可靠性。
烧焦和抱死等现象；如果轴与轴套的配合间隙过大，则会存在较大的冲击载荷，导致轴套与轴之间产生接触疲劳而损坏，严重影响轴和结构件的使用寿命。另外，配合间隙的大小与配合副以及其它零件的形位公差、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
工作装置中轴与轴套配合包括轴和轴套的间隙
配合、轴套与焊接套的过盈配合，如图１所示。如果
焊接套的接合力偏小出现窜套等故障；如果轴套与焊接套的过盈量过大，则会给生产装配带来困难。
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、
２轴和轴套之间最小间隙计算及选取
轴和轴套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，最小间隙可通过下面理论公式进行估算【１】：
△血＝ＩＩｌ。啊１２＋Ｒａｌ＋尺耐厶ｌ＋△巾Ａ—－△。（１）
式中：而广一油膜厚度最小安全值，斗ｍ；（当轴径为
７０—９０
ｍｒｆｌ时，油膜厚度最小安全值取
６斗ｍ；轴径为１００～１２０ｎ吼时，油膜厚
度最小安全值取８ｐｍ。）
竹广—啪在轴套长度内的相对挠曲变形量，
斗ｍ；
Ｒａ。——舶的表面粗糙度，斗ｍ；Ｒａｆ＿．舶套内表面粗糙度。斗ｍ；
△广—舶在轴套内一段的直线度，归；
△厂＿舶套内圈的圆度，斗ｍ；
圈１
轴与轴套安装圈
厶广—．装配后轴套内孔收缩量，阻ｍ；
作者简介：杨军（１９７１一），男．内蒙古人．高级工程师，硕士，研究方向：机械电子工程。
一３８—
△广轴与轴套的间隙因温升而减少的数值，
Ｉ．Ｌｍｏ
大过盈量为３６—９３斗ｍ时，采用有限元分析计算轴套装入焊接套后内孔的最大收缩量Ａ，＝８２恤ｍ。
轴在温度升高时会产生热膨胀，温度升高时轴直径的增大是导致间隙的减少量△ｌ，近似计算公式如下：
（２）
现以ＡＴＬＡＳ２３０６ＬＣ型履带式液压挖掘机为例，计算动臂和斗杆铰接处的轴和轴套最小配合间隙。
轴径为８０ｍｉｌｌ，油膜厚度最小安全值ｈｓ．６
ｌａ，ｍ；
对轴作挠度分析，取最大挖掘力工况，动臂和斗杆液压缸作用力臂最大，斗齿尖、铲斗与斗杆铰点和斗杆与动臂铰点共线时，铲斗挖掘为计算工况，如图２所示。
根据液压系统压力３４ＭＰａ，计算出此工况下动臂与斗杆铰接处受力为５２０ｋＮ，再根据有限元计算分析得出轴在轴套长度内的相对挠曲变形量
ｙ１２＝５１斗ｍ。
式中：卜轴的直径，ｍｍ；
△￡——温升。
ｚｌＦ－ｄａｃ／ｔｔ
ａｒ－钥的线膨胀系数，ｏ【ｃ＝１２×１０巧（１ｉＣＥ）；
在恶劣的工况下。挖掘机的温升经常达到４０℃。当温升为４０℃时轴与轴套的间隙减少量为：△ｌ：
８０×１２×１０。６×４０＝０．０３８４ｍｉｌｌ。
根据公式（１），得最小间隙△面为：
△面＝６＋５１＋０．８＋１．６＋１５＋８＋８２＋３８．４＝２０２．８Ｉ．ｒｍ
轴的表面粗糙度Ｒ。ｌ－０．８斗ｍ，轴套内表面粗糙度Ｒ正＝１．６ｐ．ｍ，选择直线度公差等级ＩＴ６，根据轴的长度，选定销轴在轴套内一段的直线度Ａ。＝１５斗ｍ；
日本小松ＰＣ系列液压挖掘机和美国卡特彼勒液压挖掘机工作装置的轴与轴套之间的间隙：当轴径为巾８０ｌｎｌｎ时，配合间隙取值在０．３～０．４ｉｎ／ｎ之间。但是，ＡＴＬＡＳ的产品有其设计的独特之处，那就是轴两端没有设置防尘圈，当轴和轴套的配合间隙取值较大，在实际使用过程中会出现工作装置冲击
选择圆度公差等级１１７，根据轴套内孔直径，选定内
圈圆度△ｄ＝８斗ｍ。
轴套内径８０ｍｉｎ、外径９５ｎｌｌｎ，轴套和焊接套最
图２最大挖掘力工况
一３９—
较大，发出异响，若异物侵入会加剧轴和轴套的磨损。考虑到这个特点，故选取间隙为Ｏ．２—０．２８
ｒａｉｎ
较为合适。
３轴套与焊接套的过盈量的选取
工作装置轴套的种类繁多，主要按其材料分为
钢轴套、铜轴套和钢铜复合轴套，其中钢轴套应用较为广泛。轴套的装配方式主要有两种：一种为液氮冷
却装配，另一种为压力机压装配。这里仍以ＡＴＬＡＳ２３０６ＬＣ型履带式液压挖掘机为例，在钢轴套使用液氮冷却装配的情况下，综合考虑轴套装配后恢复到
常温内孔的收缩量及装配的实际操作性等因素，轴与轴套过盈量配合选取为ｑｂ９５Ｈ７／ｔ６，即过盈量为
０．０５６～０．１１３
ｍｉｌｌ。如果采取压力机压装配，过盈量
可适当再增大，根据经验值可选取为０．１０—０．２０
ｍｍ以Ｉ－。
４设计过程需要注意的其它问题
一般情况下轴的材料选用３５号以上优质碳素
结构钢，材料经调质、淬火等表面处理后，硬度应超过轴套硬度，经验选取轴的硬度比轴套硬度大
１００—１５０
ＨＢ可收到比较理想的效果。当有硬物侵
入时，就可把硬物嵌人到轴套中而不损伤轴，否则就会降低轴的使用寿命。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。一般情况下轴的表面粗糙度尺ａ值应不大于０．８斗ｍ圆，
轴套内表面粗糙度Ｒａ值应不大于１．６斗Ｉｎ罔。
轴套的设计首要考虑的是使用寿命，其寿命除烧焦外主要是由轴套内径的磨损量决定的。磨损量
主要受摩擦条件的影响，而摩擦又受承载、速度、密
封质量、表面粗糙度、工作温度、不同运行方式和所使用润滑剂等条件的影响。因此，磨损量只能是一个
理论估计值。在正常情况下，铜轴套（ｚＣｕ灿ｌＯＦｅ３ＭＩｌ２）磨损量可由下式近似得出：
Ｗ＝ＫｘＰｘＶｘＴ
（３）
式中：形——磨损量，ｌｎｌｎ；
卜磨擦系数，ｍｍ２／６０卜承载压力，Ｎ／ｒａｍ；０００Ｎ；卜磨损时间，ｈ。
卜嘲速度，ｍ／ｒａｉｎ；通常所谓承载压力是指轴套承受载荷时，轴套
支撑的最大载荷除以受压面积，所谓受压面积，当轴
・－－——４０・－－——
套为圆筒形时，取与轴套接触部分的载荷方向的投
影面积。
通常轴套的发热主要是因轴套的摩擦作用引起的，由此可见，轴套的寿命主要是由Ｐ×Ｖ值决定，ＰＶ值决定着轴套的发热量，所以在设计轴套时尽可能使用较低的ＰＶ值。
轴孑Ｌ配合的形位公差在设计时要求有较高的加
工精度。实践表明，太低的形位公差也是造成销轴与轴套磨损，甚至导致挖掘机工作装置出现损坏而影响结构件寿命的主要因素。但是设计时也要考虑实
际的加工设备的精度，太高的精度要求是要付出高
昂生产成本的。参考国内外其它厂家的工作装置轴孔形位公差要求，考虑实际加工设备的精度，建议形位公差选取原则为两侧轴孑Ｌ的同轴度选择ＩＴ６。ＩＴ７级、轴孔间平行度选择１１７一ＩＴ８级、两侧轴孔的对称度选择Ｉ，１７。ＩＴ８级、孔轴线和对称面的垂直度选择Ｉｒｌ７一Ｉ，Ｉ＇８级。加工、装配轴孔配合副时，严格保
证形位公差等级，尽量减小对配合间隙的影响。
５结论
（１）挖掘机工作装置轴和轴套之间的配合间隙直接影响到工作的可靠性。配合间隙过小，难以形成稳定的润滑油膜，易造成磨损甚至断裂破坏；配合间
隙过大，影响到接触疲劳寿命。
（２）挖掘机工作装置轴和轴套配合间隙至少要
保证形成稳定的润滑油膜，最小配合间隙的确定要
考虑的因素包括：油膜厚度最小安全值、在轴套内轴的相对挠曲变形量、轴与轴套的表面粗糙度、在轴套
内轴的直线度、轴套内圈的圆度、装配后轴套内孔收
缩量以及轴套间隙因温升而减小的数值。
（３）轴套与焊接套之间的过盈量要综合考虑轴
套装配后恢复到常温的内孔收缩量及装配的实际操作性等因素。
（４）轴的设计除了要考虑材料以外，应该考虑
其表面硬度和粗糙度，特别强调了轴的表面硬度应
该大于轴套的表面硬度大约１００—１５０ＨＢ；轴的表
面粗糙度尺ａ值应不大于０．８“ｍ，轴套内表面粗糙
度尺ａ值应不大于１．６ＩＪ，ｍ；提出轴套的设计首要考虑的是其使用寿命，应尽可能使用较低的ＰＶ值。同
时也提出要严格保证轴孑Ｌ配合副的加工、装配形位公差，尽量减小对配合间隙的影响。
（５）按照以上的设计方法，在ＡｒＩ．Ｉ．ＡＳ挖掘机上
改进设计后，在实际使用中效果很好。
参考文献
［１】杜文靖，王国强，崔国华，等．液压挖掘机工作装置铰点
轴和轴套间隙计算模型【Ｊ］．农业机械学报，２００７（０８）．
【２】ＪＧ／Ｔ５１１７－１９９９液压挖掘机工作装置用销轴【ｓ】．【３】ＪＧｆｒ５１１８－１９９９液压挖掘机工作装置用销套【Ｓ】．
通信地址：包头市内蒙古北方重型汽车股份有限公司技术中心（０１４０３０）
（收稿日期：２００８－０５—２２）
赵殿华１，赵泽超１，李兰英２
（１．泰安泰山工程机械股份有限公司；２．泰安航天特种车有限公司）
十“舢舢舢舢驰卫皿卫皿皿舢皿舢舢皿ｊ‘Ｌ舢“舢龇舢皿且舢掣舢舢取“皿皿““皿舢舢皿．‘止●：Ｉ摘要：为了更好地解决固定部件和移动部件之间的锁紧问题，设计了一种新型楔形锁紧装置，其上作ｔ
ｊ原理是依靠楔形块之间的静摩擦力来约束两个具有相对运动部件之间的运动。对装置的动楔块、夹紧臂等关＃
３键部件进行理论力学计算分析，优化关键参数。将楔形锁紧装置在Ｐ－ｏ／Ｅ中进行结构建模，设定工作参数后￡
：Ｉ在ＡＤＡＭＳ中进行运动仿真分析，验证楔形锁紧装置设计的可行性，获得模拟样机数据，提高了样机试制精ｔ３Ｉ确度，缩短实验周期，有效解决了工程机械领域设备中快速锁紧问题，保证设备安全及使用可靠。＃啼１ｆ‘竹一１叶一１中１ｆ１叶一１叶一１ｆ竹１叶・竹１ｆ１－ｒ１叶一１呻－竹１ｆ竹１中１咋一１ｆ竹竹１，ｒ竹竹１中１叶一１中竹１ｆ１咋．１中竹１咋一１呻一，ｒ，ｔｒｌ呻＇＋
关键词：楔形；锁紧装置；Ｐｒｏ／Ｅ；ＡＤＡＭＳ
在工程机械领域，考虑安全性及使用可靠性要求，有很多设备部件需要进行锁紧。当前普遍采用的螺栓联接，在实际应用中存在安装、拆卸不方便的缺点，尤其在紧急情况下需要立即投入工作状态的装置，用螺栓联接时不能实现快速解锁及锁紧，严重影响了工作效率，可能导致发生意外。为了更好地解决固定部件和移动部件之间的锁紧问题，设计开发了楔形锁紧装置，该锁紧装置依据锁紧楔面之间的角度差和由弹簧压缩产生的摩擦力进行锁紧，能满足固定部件和动作部件之间的快速解锁及锁紧需要，
作业稳定性好，结构简单，使用方便，成本低。
１工作原理
楔形锁紧装置主要利用楔形块之间的静摩擦力来约束两个具有相对运动部件之间的运动，其工作原理如图ｌ～图３所示。动楔块ｌ固定在移动部件上，夹紧臂２和弹簧３组合成静楔块架并固定在非移动部件上，工作时，在移动部件带动动楔块ｌ插入到静楔块架过程中，楔块架的两夹紧臂２被来自于
作者简介：赵殿华（１９７７一），男，山东德州人，工程师，主要从事机械设计工作。
－・——４１・－——
１．动楔块２．夹紧臂３．压缩弹簧（下同）
图１初始插入状态
浅析挖掘机工作装置轴与轴套的配合及设计问题
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
杨军， 元海兵， Yang Jun， Yuan Haibing
杨军,Yang Jun(内蒙古北方重型汽车股份有限公司)， 元海兵,Yuan Haibing(阿特拉斯工程机械有限公司)
工程机械
CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT2008,39(10)
参考文献(3条)
1. 杜文靖. 王国强. 崔国华 液压挖掘机工作装置铰点轴和轴套间隙计算模型[期刊论文]-农业机械学报 2007(08)2. JG/T 5117-1999.液压挖掘机工作装置用销轴3. JG/T 5118-1999.液压挖掘机工作装置用销套
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gcjx200810010.aspx
浅析挖掘机工作装置轴与轴套的配合及设计问题
杨军１。元海兵２
（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。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件，而工作装置铰接处的轴和轴套又是工作装置的关键部位，工作时轴和轴套之间相对转动且传递载荷，如何合理地选择轴和轴套的配合、合理地设计轴和轴套，直接影响到挖掘机工作的可靠性。
烧焦和抱死等现象；如果轴与轴套的配合间隙过大，则会存在较大的冲击载荷，导致轴套与轴之间产生接触疲劳而损坏，严重影响轴和结构件的使用寿命。另外，配合间隙的大小与配合副以及其它零件的形位公差、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
工作装置中轴与轴套配合包括轴和轴套的间隙
配合、轴套与焊接套的过盈配合，如图１所示。如果
焊接套的接合力偏小出现窜套等故障；如果轴套与焊接套的过盈量过大，则会给生产装配带来困难。
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、
２轴和轴套之间最小间隙计算及选取
轴和轴套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，最小间隙可通过下面理论公式进行估算【１】：
△血＝ＩＩｌ。啊１２＋Ｒａｌ＋尺耐厶ｌ＋△巾Ａ—－△。（１）
式中：而广一油膜厚度最小安全值，斗ｍ；（当轴径为
７０—９０
ｍｒｆｌ时，油膜厚度最小安全值取
６斗ｍ；轴径为１００～１２０ｎ吼时，油膜厚
度最小安全值取８ｐｍ。）
竹广—啪在轴套长度内的相对挠曲变形量，
斗ｍ；
Ｒａ。——舶的表面粗糙度，斗ｍ；Ｒａｆ＿．舶套内表面粗糙度。斗ｍ；
△广—舶在轴套内一段的直线度，归；
△厂＿舶套内圈的圆度，斗ｍ；
圈１
轴与轴套安装圈
厶广—．装配后轴套内孔收缩量，阻ｍ；
作者简介：杨军（１９７１一），男．内蒙古人．高级工程师，硕士，研究方向：机械电子工程。
一３８—
△广轴与轴套的间隙因温升而减少的数值，
Ｉ．Ｌｍｏ
大过盈量为３６—９３斗ｍ时，采用有限元分析计算轴套装入焊接套后内孔的最大收缩量Ａ，＝８２恤ｍ。
轴在温度升高时会产生热膨胀，温度升高时轴直径的增大是导致间隙的减少量△ｌ，近似计算公式如下：
（２）
现以ＡＴＬＡＳ２３０６ＬＣ型履带式液压挖掘机为例，计算动臂和斗杆铰接处的轴和轴套最小配合间隙。
轴径为８０ｍｉｌｌ，油膜厚度最小安全值ｈｓ．６
ｌａ，ｍ；
对轴作挠度分析，取最大挖掘力工况，动臂和斗杆液压缸作用力臂最大，斗齿尖、铲斗与斗杆铰点和斗杆与动臂铰点共线时，铲斗挖掘为计算工况，如图２所示。
根据液压系统压力３４ＭＰａ，计算出此工况下动臂与斗杆铰接处受力为５２０ｋＮ，再根据有限元计算分析得出轴在轴套长度内的相对挠曲变形量
ｙ１２＝５１斗ｍ。
式中：卜轴的直径，ｍｍ；
△￡——温升。
ｚｌＦ－ｄａｃ／ｔｔ
ａｒ－钥的线膨胀系数，ｏ【ｃ＝１２×１０巧（１ｉＣＥ）；
在恶劣的工况下。挖掘机的温升经常达到４０℃。当温升为４０℃时轴与轴套的间隙减少量为：△ｌ：
８０×１２×１０。６×４０＝０．０３８４ｍｉｌｌ。
根据公式（１），得最小间隙△面为：
△面＝６＋５１＋０．８＋１．６＋１５＋８＋８２＋３８．４＝２０２．８Ｉ．ｒｍ
轴的表面粗糙度Ｒ。ｌ－０．８斗ｍ，轴套内表面粗糙度Ｒ正＝１．６ｐ．ｍ，选择直线度公差等级ＩＴ６，根据轴的长度，选定销轴在轴套内一段的直线度Ａ。＝１５斗ｍ；
日本小松ＰＣ系列液压挖掘机和美国卡特彼勒液压挖掘机工作装置的轴与轴套之间的间隙：当轴径为巾８０ｌｎｌｎ时，配合间隙取值在０．３～０．４ｉｎ／ｎ之间。但是，ＡＴＬＡＳ的产品有其设计的独特之处，那就是轴两端没有设置防尘圈，当轴和轴套的配合间隙取值较大，在实际使用过程中会出现工作装置冲击
选择圆度公差等级１１７，根据轴套内孔直径，选定内
圈圆度△ｄ＝８斗ｍ。
轴套内径８０ｍｉｎ、外径９５ｎｌｌｎ，轴套和焊接套最
图２最大挖掘力工况
一３９—
较大，发出异响，若异物侵入会加剧轴和轴套的磨损。考虑到这个特点，故选取间隙为Ｏ．２—０．２８
ｒａｉｎ
较为合适。
３轴套与焊接套的过盈量的选取
工作装置轴套的种类繁多，主要按其材料分为
钢轴套、铜轴套和钢铜复合轴套，其中钢轴套应用较为广泛。轴套的装配方式主要有两种：一种为液氮冷
却装配，另一种为压力机压装配。这里仍以ＡＴＬＡＳ２３０６ＬＣ型履带式液压挖掘机为例，在钢轴套使用液氮冷却装配的情况下，综合考虑轴套装配后恢复到
常温内孔的收缩量及装配的实际操作性等因素，轴与轴套过盈量配合选取为ｑｂ９５Ｈ７／ｔ６，即过盈量为
０．０５６～０．１１３
ｍｉｌｌ。如果采取压力机压装配，过盈量
可适当再增大，根据经验值可选取为０．１０—０．２０
ｍｍ以Ｉ－。
４设计过程需要注意的其它问题
一般情况下轴的材料选用３５号以上优质碳素
结构钢，材料经调质、淬火等表面处理后，硬度应超过轴套硬度，经验选取轴的硬度比轴套硬度大
１００—１５０
ＨＢ可收到比较理想的效果。当有硬物侵
入时，就可把硬物嵌人到轴套中而不损伤轴，否则就会降低轴的使用寿命。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。一般情况下轴的表面粗糙度尺ａ值应不大于０．８斗ｍ圆，
轴套内表面粗糙度Ｒａ值应不大于１．６斗Ｉｎ罔。
轴套的设计首要考虑的是使用寿命，其寿命除烧焦外主要是由轴套内径的磨损量决定的。磨损量
主要受摩擦条件的影响，而摩擦又受承载、速度、密
封质量、表面粗糙度、工作温度、不同运行方式和所使用润滑剂等条件的影响。因此，磨损量只能是一个
理论估计值。在正常情况下，铜轴套（ｚＣｕ灿ｌＯＦｅ３ＭＩｌ２）磨损量可由下式近似得出：
Ｗ＝ＫｘＰｘＶｘＴ
（３）
式中：形——磨损量，ｌｎｌｎ；
卜磨擦系数，ｍｍ２／６０卜承载压力，Ｎ／ｒａｍ；０００Ｎ；卜磨损时间，ｈ。
卜嘲速度，ｍ／ｒａｉｎ；通常所谓承载压力是指轴套承受载荷时，轴套
支撑的最大载荷除以受压面积，所谓受压面积，当轴
・－－——４０・－－——
套为圆筒形时，取与轴套接触部分的载荷方向的投
影面积。
通常轴套的发热主要是因轴套的摩擦作用引起的，由此可见，轴套的寿命主要是由Ｐ×Ｖ值决定，ＰＶ值决定着轴套的发热量，所以在设计轴套时尽可能使用较低的ＰＶ值。
轴孑Ｌ配合的形位公差在设计时要求有较高的加
工精度。实践表明，太低的形位公差也是造成销轴与轴套磨损，甚至导致挖掘机工作装置出现损坏而影响结构件寿命的主要因素。但是设计时也要考虑实
际的加工设备的精度，太高的精度要求是要付出高
昂生产成本的。参考国内外其它厂家的工作装置轴孔形位公差要求，考虑实际加工设备的精度，建议形位公差选取原则为两侧轴孑Ｌ的同轴度选择ＩＴ６。ＩＴ７级、轴孔间平行度选择１１７一ＩＴ８级、两侧轴孔的对称度选择Ｉ，１７。ＩＴ８级、孔轴线和对称面的垂直度选择Ｉｒｌ７一Ｉ，Ｉ＇８级。加工、装配轴孔配合副时，严格保
证形位公差等级，尽量减小对配合间隙的影响。
５结论
（１）挖掘机工作装置轴和轴套之间的配合间隙直接影响到工作的可靠性。配合间隙过小，难以形成稳定的润滑油膜，易造成磨损甚至断裂破坏；配合间
隙过大，影响到接触疲劳寿命。
（２）挖掘机工作装置轴和轴套配合间隙至少要
保证形成稳定的润滑油膜，最小配合间隙的确定要
考虑的因素包括：油膜厚度最小安全值、在轴套内轴的相对挠曲变形量、轴与轴套的表面粗糙度、在轴套
内轴的直线度、轴套内圈的圆度、装配后轴套内孔收
缩量以及轴套间隙因温升而减小的数值。
（３）轴套与焊接套之间的过盈量要综合考虑轴
套装配后恢复到常温的内孔收缩量及装配的实际操作性等因素。
（４）轴的设计除了要考虑材料以外，应该考虑
其表面硬度和粗糙度，特别强调了轴的表面硬度应
该大于轴套的表面硬度大约１００—１５０ＨＢ；轴的表
面粗糙度尺ａ值应不大于０．８“ｍ，轴套内表面粗糙
度尺ａ值应不大于１．６ＩＪ，ｍ；提出轴套的设计首要考虑的是其使用寿命，应尽可能使用较低的ＰＶ值。同
时也提出要严格保证轴孑Ｌ配合副的加工、装配形位公差，尽量减小对配合间隙的影响。
（５）按照以上的设计方法，在ＡｒＩ．Ｉ．ＡＳ挖掘机上
改进设计后，在实际使用中效果很好。
参考文献
［１】杜文靖，王国强，崔国华，等．液压挖掘机工作装置铰点
轴和轴套间隙计算模型【Ｊ］．农业机械学报，２００７（０８）．
【２】ＪＧ／Ｔ５１１７－１９９９液压挖掘机工作装置用销轴【ｓ】．【３】ＪＧｆｒ５１１８－１９９９液压挖掘机工作装置用销套【Ｓ】．
通信地址：包头市内蒙古北方重型汽车股份有限公司技术中心（０１４０３０）
（收稿日期：２００８－０５—２２）
赵殿华１，赵泽超１，李兰英２
（１．泰安泰山工程机械股份有限公司；２．泰安航天特种车有限公司）
十“舢舢舢舢驰卫皿卫皿皿舢皿舢舢皿ｊ‘Ｌ舢“舢龇舢皿且舢掣舢舢取“皿皿““皿舢舢皿．‘止●：Ｉ摘要：为了更好地解决固定部件和移动部件之间的锁紧问题，设计了一种新型楔形锁紧装置，其上作ｔ
ｊ原理是依靠楔形块之间的静摩擦力来约束两个具有相对运动部件之间的运动。对装置的动楔块、夹紧臂等关＃
３键部件进行理论力学计算分析，优化关键参数。将楔形锁紧装置在Ｐ－ｏ／Ｅ中进行结构建模，设定工作参数后￡
：Ｉ在ＡＤＡＭＳ中进行运动仿真分析，验证楔形锁紧装置设计的可行性，获得模拟样机数据，提高了样机试制精ｔ３Ｉ确度，缩短实验周期，有效解决了工程机械领域设备中快速锁紧问题，保证设备安全及使用可靠。＃啼１ｆ‘竹一１叶一１中１ｆ１叶一１叶一１ｆ竹１叶・竹１ｆ１－ｒ１叶一１呻－竹１ｆ竹１中１咋一１ｆ竹竹１，ｒ竹竹１中１叶一１中竹１ｆ１咋．１中竹１咋一１呻一，ｒ，ｔｒｌ呻＇＋
关键词：楔形；锁紧装置；Ｐｒｏ／Ｅ；ＡＤＡＭＳ
在工程机械领域，考虑安全性及使用可靠性要求，有很多设备部件需要进行锁紧。当前普遍采用的螺栓联接，在实际应用中存在安装、拆卸不方便的缺点，尤其在紧急情况下需要立即投入工作状态的装置，用螺栓联接时不能实现快速解锁及锁紧，严重影响了工作效率，可能导致发生意外。为了更好地解决固定部件和移动部件之间的锁紧问题，设计开发了楔形锁紧装置，该锁紧装置依据锁紧楔面之间的角度差和由弹簧压缩产生的摩擦力进行锁紧，能满足固定部件和动作部件之间的快速解锁及锁紧需要，
作业稳定性好，结构简单，使用方便，成本低。
１工作原理
楔形锁紧装置主要利用楔形块之间的静摩擦力来约束两个具有相对运动部件之间的运动，其工作原理如图ｌ～图３所示。动楔块ｌ固定在移动部件上，夹紧臂２和弹簧３组合成静楔块架并固定在非移动部件上，工作时，在移动部件带动动楔块ｌ插入到静楔块架过程中，楔块架的两夹紧臂２被来自于
作者简介：赵殿华（１９７７一），男，山东德州人，工程师，主要从事机械设计工作。
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１．动楔块２．夹紧臂３．压缩弹簧（下同）
图１初始插入状态
浅析挖掘机工作装置轴与轴套的配合及设计问题
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
杨军， 元海兵， Yang Jun， Yuan Haibing
杨军,Yang Jun(内蒙古北方重型汽车股份有限公司)， 元海兵,Yuan Haibing(阿特拉斯工程机械有限公司)
工程机械
CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT2008,39(10)
参考文献(3条)
1. 杜文靖. 王国强. 崔国华 液压挖掘机工作装置铰点轴和轴套间隙计算模型[期刊论文]-农业机械学报 2007(08)2. JG/T 5117-1999.液压挖掘机工作装置用销轴3. JG/T 5118-1999.液压挖掘机工作装置用销套
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