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应用与试验
2013年第1期(第26卷,总第123期)?机械研究与应用
挖掘机曲臂关节滑动轴承油膜压力及合金层应力分布
弥宁,王建吉,黄建龙
(陇东学院机械工程学院,甘肃庆F阳745000)
摘要:利用迦辽金法求解滑动轴承油膜压力的分布;以某挖掘机曲臂关节处滑动轴承的工况参数为基础,将载荷转
化为油膜压力,以油膜压力为載荷,建立滑动轴承的三维有限元分析模型,得出滑动轴承合金层应力应变的分
布。研究结果表明:油膜压力的分布近似正孩分布;滑动轴承应力和应变的分布与油膜压力的分布相似,剪应
力的峰值位于滑动轴承合金层与钢背的结合处附近,应变在应力最大时方向发生变化。
关鍵词:挖掘机;滑动轴承;油膜压力;应力;应变
中图分类号:THI33
文献标志码:A
文章编号:1007-4414(2013)01-0058-03
Oil film pressure and stress distribution in alloy layer of excavator arm joint sliding bearing
Mi Ning, Wang Jian-ji, Huang Jian-long
College of mechanical engineering, Longdong university, (ingyang Gansu 745000, China)
Abstract Sliding bearing oil film pressure distribution are solved by using the Galerkin method. Taking a digger arm joints
sliding bearings operating parameters as the basis, the load is translated into the oil film pressure. Taking the oil film pressure
as load, the 3D finite element model is established, the distribution of sliding bearing alloy layer stress strain is got. Research
results show that the distribution of oil film pressure distribution of approximates sinusoidal. sliding bearing stress and strain
disribution and te dis but on of l film pressure, shear stress peak is located in the sliding bearing alloy and the steel back
near the junction, stress strain changes in the maximum direction
Key words: excavator; sliding bearing; oil film pressure; stress; strain
=6U
挖掘机是各种土石方施工中不可缺少的高效率
的机械设备。挖掘机铲斗曲臂关节作为挖掘机的直
对于式(1)解P(p,z)是二维连续函数,应用
接执行部件,其所承受的载荷状况特别复杂,主要因 Fourier s级数逼近法,如果在9和A方向上都用各阶
为挖掘机曲臂关节部分处于开式环境下,问时挖掘工三角函数作为基函数,构成二维三角级数,则可将p
况复杂多变,铲斗曲臂关节处采用传统的滑动轴承往的近似表达式P写成
往无法建立足够的油膜厚度以实现流体润滑,处于边
∑∑
T(p2~
(2i-1)T
a-sln
cos
界润滑状态。滑动轴承作为易损件,它的润滑周期及
P2-
使用寿命直接影响挖掘机的工作效率,因而延长轴承
的寿命,是提高挖掘机的工作效率最直接的手段。
式中:9p1和g2依次为油膜起始边和终止边的角位;
滑动轴承合金层所承受的循环交变载荷是导致
n个a,都是待定系数,本文取m=10,n=5。
轴承失效的根本原因,对滑动轴承油膜压力和滑动轴
这个表达式已满足全部边界条件,现在确定各
承合金层应力的研究是对滑动轴承进行设计和失效a。,使其最佳满足方程(1),这样就得到了压力分布
分析的重要理论依据。笔者以某挖掘机曲臂关节滑的近似解。因为P是近似解,所以带入方程后,一般
动轴承为例(其合金层采用铜基粉末合金材料),利
不会使方程左、右方恰好相等,现定义左、右方之差
用迦辽金法计算滑动轴承的油膜压力,将循环变化的
“残量”R(g,x),即:
油膜压力加载于滑动轴承的有限元模型中,求解出合
金层的应力应变分布,从而分析滑动轴承油膜压力分
R
布和滑动轴承应力与应变的关系
2滑动轴承油膜压力分布
将式(2)带入,可得
本文所研究的是不可压缩油膜形式,则常用
Reynolds方程无量纲形式为:
R=∑
P2二
收稿日期:2013-01-07
作者简介:弥宁(1975-),男,甘肃庆阳人,讲师,主要从事机械设计制造专业的教学和科研工作