工作裝置的可靠性對液壓挖掘機整機性能影響很大，工作裝置在工作時的工況為低速重載，這就對軸和軸承的工作性能提出了非常高的要求，而在挖掘機設(shè)計中，工作裝置的重量在能滿足設(shè)計性能參數(shù)的前提下應(yīng)盡可能的小，所以合理設(shè)計軸和軸承對挖掘機整機性能至關(guān)重要。下面就分別討論軸、軸承、軸和軸承公差配合的設(shè)計。
一、軸承的設(shè)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(xiàn)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(nèi)徑擴大，導致結(jié)構(gòu)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(yōu)點，同時油槽潤滑和自潤滑相結(jié)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(shè)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(nèi)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(zhì)、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(zhì)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(shù)【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(tài)下的摩擦系數(shù)，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(fā)熱量，主要由軸承的摩擦作用引起的，根據(jù)經(jīng)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(fā)熱量。當軸承運轉(zhuǎn)時，軸承溫度受摩擦產(chǎn)生的熱量及熱量散發(fā)情況影響，通常會在一定溫度上穩(wěn)定下來，若運轉(zhuǎn)持續(xù)進行中有雜質(zhì)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(fā)生變化，摩擦系數(shù)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(zhuǎn)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(shè)計時盡可能使用較低的PV值。
