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CN110873119A - 一种自卸车后桥总成关节轴承组件、关节轴承安装方法及计算方法 - Google Patents

一种自卸车后桥总成关节轴承组件、关节轴承安装方法及计算方法 Download PDF

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CN110873119A
CN110873119A CN201911026018.8A CN201911026018A CN110873119A CN 110873119 A CN110873119 A CN 110873119A CN 201911026018 A CN201911026018 A CN 201911026018A CN 110873119 A CN110873119 A CN 110873119A
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joint bearing
bearing
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force
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罗朋
黄俊阁
陈宣文
林羽
郭骏
王卓周
唐巨铭
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Guangzhou Electrical Locomotive Co Ltd
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Abstract

一种自卸车后桥总成关节轴承组件、关节轴承的安装方法及受力计算方法，关节轴承通过阶梯销轴安装，所述阶梯销轴包括第一轴段、第二轴段和设在第二轴段一端的法兰盘，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，第一轴段与第二轴段衔接处形成阶梯状并在第二轴段的另一端端面形成止挡台；将关节轴承和挡圈放在安装座中间，挡圈位于关节轴承的一侧；且挡圈、关节轴承和安装座的孔对齐；阶梯销轴从安装座的一侧孔插入，依次穿过关节轴承孔、挡圈孔、安装座另一侧孔；使用螺栓将法兰盘固定在安装座上。分别计算得到五种工况下后悬挂缸关节轴承、三角架关节轴承和横拉杆关节轴承的受力，每种关节轴承根据五种工况中最大受力作为选型的依据。本发明关节轴承使用寿命更长。

Description

一种自卸车后桥总成关节轴承组件、关节轴承安装方法及计 算方法
技术领域
本发明涉及自卸车，尤其是一种自卸车后桥总成关节轴承、关节轴承安装方法及计算方法。
背景技术
矿用自卸车通常载重大，运行路况差，后桥总成是矿用自卸车非常重要的一个系统，满载承载整车2/3的重量，其受力非常大。后桥系统与车架总成前面通过三角架与车架抗扭管连接，传递牵引力、制动力；后面通过两根后悬挂缸与车架连接，传递轴向载荷；上方通过一根横拉杆与车架连接，传递侧向力。三角架、悬挂缸、横拉杆内均安装有关节轴承，保证后桥壳在受力时能有一定的摆动。
关节轴承作为两个相对运动部件的连接件，在运行过程中承受的冲击非常大，因此，通常在组装时要求关节轴承要定位死，及关节轴承不能有轴向窜动，如果关节轴承与座子之间有间隙，其使用寿命将极大减少。
传统关节轴承结构通过一根光滑销轴穿过关节轴承，在关节轴承内圈两端用两个挡圈做轴向定位。组装时先将关节轴承，左右挡圈先预装在支座中，然后将销轴穿过去，该结构由于需要所有孔同轴，因此必须保证彼此之间要有间隙才能调节同轴，否则，销轴将无法安装。但是关节轴承使用要求必须轴向过盈配合，因此，使用两个挡圈组装时无法实现关节轴承轴向过盈，关节轴承在使用时轴向存在间隙，对关节轴承、挡圈、支座会产生冲击，力的传递是不连续的，冲击会降低关节轴承和支座的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种自卸车后桥总成关节轴承组件，组装更简便，能保证关节轴承轴向过盈配合，减少冲击后关节轴承寿命得到提高。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种自卸车后桥总成关节轴承安装方法，组装更简便，能保证关节轴承轴向过盈配合，减少冲击后关节轴承寿命得到提高。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种自卸车后桥总成关节轴承受力计算方法，通过受力计算选型合适的关节轴承，提高关节轴承的使用寿命。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种自卸车后桥总成关节轴承组件，包括关节轴承、用于安装关节轴承的销轴和挡圈；所述销轴为阶梯销轴，其包括第一轴段、第二轴段和设在第二轴段一端的法兰盘，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，第一轴段与第二轴段衔接处形成阶梯状并在第二轴段的另一端端面形成止挡台，所述挡圈位于关节轴承的一侧，止挡台位于关节轴承的另一侧。本发明阶梯销轴等同于将传统光滑销轴和右侧挡圈结合起来，组装时，可以很轻松调节关节轴承和挡圈的位置，保证销轴安装；依靠阶梯销轴的台阶将关节轴承轴向定位，挡圈左侧与安装座接触，关节轴承右侧与阶梯销轴接触，最后，使用螺栓将销轴法兰盘固定在安装座上，轴向定位和防止销轴旋转。
作为改进，所述挡圈的厚度与止挡台的厚度相同。
作为改进，所述关节轴承的两侧分别设有防尘圈，所述防尘圈分别套在挡圈和第二轴段上。
作为改进，所述阶梯销轴为空心结构。
为解决上述技术问题之二，本发明技术方案是：一种自卸车后桥总成关节轴承组件的安装方法，包括以下步骤：
(1)将关节轴承和挡圈放在安装座中间，挡圈位于关节轴承的一侧；且挡圈、关节轴承和安装座的孔对齐；
(2)阶梯销轴从安装座的一侧孔插入，依次穿过关节轴承孔、挡圈孔、安装座另一侧孔；
(3)使用螺栓将法兰盘固定在安装座上。
为解决上述技术问题之三，本发明的技术方案是：一种自卸车后桥总成关节轴承受力计算方法，所述自卸车后桥总成关节轴承包括后悬挂缸关节轴承、三角架关节轴承和横拉杆关节轴承，其中悬挂缸关节轴承和横拉杆关节轴承采用阶梯销轴安装，包括第一轴段、第二轴段和设在第二轴段一端的法兰盘，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，第一轴段与第二轴段衔接处形成阶梯状并在第二轴段的另一端端面形成止挡台；关节轴承受力计算方法：在自卸车匀速运行、颠簸路面、起动、制动、转向五种工况下，分别计算得到五种工况下后悬挂缸关节轴承、三角架关节轴承和横拉杆关节轴承的受力，每种关节轴承根据五种工况中最大受力作为选型的依据。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明阶梯销轴等同于将传统光滑销轴和右侧挡圈结合起来，组装时，可以很轻松调节关节轴承和挡圈的位置，保证销轴安装；依靠阶梯销轴的台阶将关节轴承轴向定位，挡圈左侧与安装座接触，关节轴承右侧与阶梯销轴接触，最后，使用螺栓将销轴法兰盘固定在安装座上，轴向定位和防止销轴旋转。通过受力计算选型合适的关节轴承，提高关节轴承的使用寿命。
附图说明
图1为车架与横拉杆配合示意图。
图2为车架与悬挂缸配合示意图。
图3为车架与三角架配合示意图。
图4为横拉杆剖视图。
图5为悬挂缸关节轴承剖视图。
图6为三角架关节轴承剖视图。
图7为阶梯销轴与关节轴承分解视图。
图8为后轮中心到前后关节轴承中心受力分析图。
图9为横拉杆关节轴承受力分析图。
图10为三角架关节轴承受力分析图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
一种自卸车后桥总成，如图3所示，后桥2前面与车架1通过三角架8与车架抗扭管连接，传递牵引力、制动力；如图2所示，后桥2后面通过两根后悬挂缸5与车架1连接，传递轴向载荷；如图1所示，后桥2上方通过一根横拉杆4与车架1连接，传递侧向力。三角架8内设有三角架关节轴承7，悬挂缸5的两端设有悬挂缸关节轴承6，横拉杆4的两端设有横拉杆关节轴承3，保证后桥2在受力时能有一定的摆动。
如图6所示，本发明根据关节轴承受力要求，三角架关节轴承7采用光滑杆销轴12装配；如图4、5、7所示，悬挂缸关节轴承6和横拉杆关节轴承3均采用空心的阶梯销轴9装配，所述阶梯销轴9包括第一轴段91、第二轴段92和设在第二轴段92一端的法兰盘93，所述第二轴段92的直径大于第一轴段91的直径，第一轴段91与第二轴段92衔接处形成阶梯状并在第二轴段92的另一端端面形成止挡台，安装完成后，挡圈11位于关节轴承的一侧，止挡台位于关节轴承的另一侧。所述挡圈11的厚度与止挡台的厚度相同。所述关节轴承的两侧分别设有防尘圈10，所述防尘圈10分别套在挡圈11和第二轴段92上。
本发明关节轴承的安装方法：
(1)将关节轴承和挡圈放在安装座的左支座与右支座之间，挡圈位于关节轴承的左侧；且挡圈、关节轴承和安装座的孔对齐；
(2)阶梯销轴从安装座的右侧孔插入，依次穿过关节轴承孔、挡圈孔、安装座左侧孔；
(3)使用螺栓将法兰盘固定在安装座的右支架上。
关节轴承选型计算是指根据整车工况，分别计算出各个工况下关节轴承的受力大小，根据计算结果选择大的力作为关节轴承的选型参考。
如图8至10所示，通常，后桥分析典型工况分为匀速运行、颠簸路面、起动、制动、转向五种工况。其中，L1、L2是后轮中心到前后关节轴承中心位置；β为后桥横拉杆与水平的夹角；Fx和Fy是三角架关节轴承x和y方向的受力；N为满载下后桥的轴荷；Ft为车辆运行时后轮的滚动阻力；Fa为制动时后桥的惯性力；Fz为制动时后轴制动力；mg为后轴轴荷；F为关节轴承垂向力；Fh为横拉杆关节轴承受力。
匀速行驶工况：自卸车满载匀速行驶时后桥总成受到车架抗扭管的反向作用力Fx和Fy，地面摩擦力Ft，悬挂缸作用力F1，以及后桥重量Gh；根据y轴方向力的平衡方程可得出匀速工况下Fy和F1得受力为，此时F＝F1；
Figure BDA0002248639550000051
Fx为牵引电机平直道路上持续牵引力和滚动阻力之和，Fx＝Ft+F牵，F牵为电机持续牵引力，为已知量；
根据勾股定理，三角架轴承受力为
Figure BDA0002248639550000061
匀速工况下各受力如下：
Figure BDA0002248639550000062
颠簸路面工况：后桥总成受到车架抗扭管的反向作用力Fx和Fy，地面摩擦力Ft，悬挂缸作用力F2，横拉杆关节轴承作用力Fh2，以及后桥重量Gh；在恶劣的路面上行驶，自卸车要承受数倍于静止工况时的载荷，可以取2倍静止载荷模拟后桥所受力；此时后桥横向冲击载荷取后桥簧下质量4g计算，则F＝F2，
Figure BDA0002248639550000063
颠簸路面工况下各受力如下：
Figure BDA0002248639550000064
启动工况：自卸车满载起动时，主要受两种载荷，一种是由于惯性力作用，后桥要承受很大的的惯性力Fa，另一种是车架抗扭管对后桥三角架的推力Fx，
先求出启动加速器
Figure BDA0002248639550000065
Fx根据力的平衡:F牵+Ft-Fx＝Gha；
Figure BDA0002248639550000066
启动工况下各受力如下：
Figure BDA0002248639550000071
制动工况：制动时后桥总成受力为：后桥悬挂压力F4，车架抗扭管作用力Fxy4，惯性力Fa，地面支撑力N，地面摩擦力Ft,后桥制动力Fz，自重Gh；
后桥产生的惯性力Fa＝Gha；
由稳态下的平衡方程得X轴方向：Fz+Ft-Fa-Fx＝0；
Fz为后桥制动力，为已知参数，Ft＝Ghu，得Fx、Fy，则Fxy4可求出；
制动工况下各受力如下：
Figure BDA0002248639550000072
转向工况：转向主要三角架和悬挂缸受力按照匀速行驶考虑，此时主要是横拉杆受力分析；转弯半径R已知转弯最大速度V已知则横拉杆受到的离心力为
Figure BDA0002248639550000073
m去后桥簧上质量，则Fq可求出，
Figure BDA0002248639550000074
转向工况下各受力如下：
Figure BDA0002248639550000075
综上所述后桥各工况受力结果：
Figure BDA0002248639550000076
Figure BDA0002248639550000081

Claims (8)

1.一种自卸车后桥总成关节轴承组件，包括关节轴承、用于安装关节轴承的销轴和挡圈；其特征在于：所述销轴为阶梯销轴，其包括第一轴段、第二轴段和设在第二轴段一端的法兰盘，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，第一轴段与第二轴段衔接处形成阶梯状并在第二轴段的另一端端面形成止挡台，所述挡圈位于关节轴承的一侧，止挡台位于关节轴承的另一侧。
2.根据权利要求1所述的一种自卸车后桥总成关节轴承组件，其特征在于：所述挡圈的厚度与止挡台的厚度相同。
3.根据权利要求1所述的一种自卸车后桥总成关节轴承组件，其特征在于：所述关节轴承的两侧分别设有防尘圈，所述防尘圈分别套在挡圈和第二轴段上。
4.根据权利要求1所述的一种自卸车后桥总成关节轴承组件，其特征在于：所述阶梯销轴为空心结构。
5.一种如权利要求1所述自卸车后桥总成关节轴承组件的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将关节轴承和挡圈放在安装座中间，挡圈位于关节轴承的一侧；且挡圈、关节轴承和安装座的孔对齐；
(2)阶梯销轴从安装座的一侧孔插入，依次穿过关节轴承孔、挡圈孔、安装座另一侧孔；
(3)使用螺栓将法兰盘固定在安装座上。
6.根据权利要求5所述的自卸车后桥总成关节轴承组件的安装方法，其特征在于：所述安装座包括左支座和右支座，所述关节轴承设在左支架与右支架之间；阶梯销轴从右支座的孔插入，依次穿过关节轴承孔、挡圈孔、左支架的孔后，法兰盘通过螺栓固定在右支座上。
7.一种自卸车后桥总成关节轴承受力计算方法，其特征在于：所述自卸车后桥总成关节轴承包括后悬挂缸关节轴承、三角架关节轴承和横拉杆关节轴承，其中悬挂缸关节轴承和横拉杆关节轴承采用阶梯销轴安装，包括第一轴段、第二轴段和设在第二轴段一端的法兰盘，所述第二轴段的直径大于第一轴段的直径，第一轴段与第二轴段衔接处形成阶梯状并在第二轴段的另一端端面形成止挡台；关节轴承受力计算方法：在自卸车匀速运行、颠簸路面、起动、制动、转向五种工况下，分别计算得到五种工况下后悬挂缸关节轴承、三角架关节轴承和横拉杆关节轴承的受力，每种关节轴承根据五种工况中最大受力作为选型的依据。
8.根据权利要求1所述的一种自卸车后桥总成关节轴承受力计算方法，其特征在于：
匀速行驶工况：自卸车满载匀速行驶时后桥总成受到车架抗扭管的反向作用力Fx和Fy，地面摩擦力Ft，悬挂缸作用力F1，以及后桥重量Gh；根据y轴方向力的平衡方程可得出匀速工况下Fy和F1得受力为，此时F＝F1；
Figure FDA0002248639540000021
Fx为牵引电机平直道路上持续牵引力和滚动阻力之和，Fx＝Ft+F牵，F牵为电机持续牵引力，为已知量；
根据勾股定理，三角架轴承受力为
Figure FDA0002248639540000022
匀速工况下各受力如下：
Figure FDA0002248639540000031
颠簸路面工况：后桥总成受到车架抗扭管的反向作用力Fx和Fy，地面摩擦力Ft，悬挂缸作用力F2，横拉杆关节轴承作用力Fh2，以及后桥重量Gh；在恶劣的路面上行驶，自卸车要承受数倍于静止工况时的载荷，可以取2倍静止载荷模拟后桥所受力；此时后桥横向冲击载荷取后桥簧下质量4g计算，则F＝F2，
Figure FDA0002248639540000032
颠簸路面工况下各受力如下：
Figure FDA0002248639540000033
启动工况：自卸车满载起动时，主要受两种载荷，一种是由于惯性力作用，后桥要承受很大的的惯性力Fa，另一种是车架抗扭管对后桥三角架的推力Fx，
先求出启动加速器
Figure FDA0002248639540000034
Fx根据力的平衡:F牵+Ft-Fx＝Gha；
Figure FDA0002248639540000035
启动工况下各受力如下：
Figure FDA0002248639540000036
制动工况：制动时后桥总成受力为：后桥悬挂压力F4，车架抗扭管作用力Fxy4，惯性力Fa，地面支撑力N，地面摩擦力Ft,后桥制动力Fz，自重Gh；
后桥产生的惯性力Fa＝Gha；
由稳态下的平衡方程得X轴方向：Fz+Ft-Fa-Fx＝0；
Fz为后桥制动力，为已知参数，Ft＝Ghu，得Fx、Fy，则Fxy4可求出；
制动工况下各受力如下：
Figure FDA0002248639540000041
转向工况：转向主要三角架和悬挂缸受力按照匀速行驶考虑，此时主要是横拉杆受力分析；转弯半径R已知转弯最大速度V已知则横拉杆受到的离心力为
Figure FDA0002248639540000042
m去后桥簧上质量，则Fq可求出，
Figure FDA0002248639540000043
转向工况下各受力如下：
Figure FDA0002248639540000044
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