滾動(dòng)軸承與軸、孔的配合

1、第十七章 滾動(dòng)軸承與軸、孔的配合第一節(jié) 滾動(dòng)軸承精度等級(jí)及其應(yīng)用一、滾動(dòng)軸承的精度等級(jí)國標(biāo)GB/T307.31996規(guī)定向心軸承（圓錐滾子軸承除外）精度分為0，6，5，4，2（相當(dāng)于GB/T307.31984規(guī)定G，E，D，C，B級(jí)）五級(jí)，精度依次升高，0（G）級(jí)精度最低，2（B）級(jí)精度最高。國標(biāo)GB/T307.31996規(guī)定圓錐滾子軸承精度分為0，6x，5，4四級(jí)；推力軸承精度分為0，6，5，4四級(jí)。二、滾動(dòng)軸承精度等級(jí)的選用滾動(dòng)軸承各級(jí)精度的應(yīng)用情況如下：0（G）級(jí)（通常稱為普通級(jí)）用于低、中速及旋轉(zhuǎn)精度要求不高的一般旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它在機(jī)械中應(yīng)用最廣。例如普通機(jī)床變速箱、進(jìn)給箱的軸承，汽車、拖

2、拉機(jī)變速箱的軸承，普通電動(dòng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸承等。6（E）級(jí)用于轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。例如普通機(jī)床的主軸后軸承，精密機(jī)床變速箱的軸承等o5（D）級(jí)、4（C）級(jí)用于高速、高旋轉(zhuǎn)精度要求的機(jī)構(gòu)。例如精密機(jī)床的主軸軸承，精密儀器儀表的主要軸承等。2（B）級(jí)用于轉(zhuǎn)速很高、旋轉(zhuǎn)精度要求也很高的機(jī)構(gòu)。例如齒輪磨床、精密坐標(biāo)鏜床的主軸軸承，高精度儀器儀表的主要軸承等。第二節(jié) 滾動(dòng)軸承內(nèi)、外徑的公差帶滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈、外圈都是薄壁零件，在制造和保管過程中容易變形，但當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸、外圈與外殼孔裝配后，這種少量的變形會(huì)得到一定程度的矯正。田此，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸承內(nèi)、外徑分別規(guī)定了兩種尺寸

3、公差和兩種形狀公差。兩種尺寸公差是：軸承單一內(nèi)徑（）與外徑（）的偏差（，）；軸承單一平面平均內(nèi)徑（）與外徑（）的偏差（，）。兩種形狀公差是：軸承單一徑向平面內(nèi)，內(nèi)徑（）與外徑（）的變動(dòng)量（，）；軸承平均內(nèi)徑（）與外徑（）的變動(dòng)量（，）。合格的滾動(dòng)軸承，必須同時(shí)滿足所規(guī)定的兩種公差要求。表17.1列出了部分向心軸承，的極限值。表17.1 向心軸承，的極限值（摘自GB/T307.11994）精度等級(jí)0（G）6（E）5（D）4（C）2（B）基本直徑/mm，/m大于到上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差內(nèi)圈18300-100-8060502.530500-120-100-80-

4、60-2.5外圈50800-130-110-90-70-4801200-150-130-100-80-5滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件，為了便于互換，軸承內(nèi)圈與軸采用基孔制配合，外圈與孔采用基軸制配合。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的軸承外圈單一平面平均直徑的公差帶的上偏差為零，如圖17.1所示，與一般基軸制相同；單一平面平均內(nèi)徑的公差帶，其上偏差也為零（圖17.1），這和一般基孔制的規(guī)定不同。這主要考慮軸承配合的特殊需要。因?yàn)樵诙鄶?shù)情況下軸承內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，二者之間配合必須有一定過盈，但過盈量又不宜過大，以保證拆卸方便，防止內(nèi)圈應(yīng)力過大。的公差帶在零線下方，當(dāng)其與k，m，n等軸配合時(shí)，將獲得比一般過渡配合規(guī)定的過盈量稍大

5、的過盈配合；當(dāng)與g，h等軸配合時(shí)不再是間隙配合、而成為過渡配合。圖17.1 軸承單一平面平均內(nèi)、外徑的公差帶第三節(jié) 滾動(dòng)軸承與軸、孔的配合及其選用一、軸和外殼孔的公差帶國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 275一1993推薦了與0（G）、6（E）、5（D）、4（C）級(jí)相配合的軸和孔的公差帶。見表17.2。表17.2 與滾動(dòng)軸承各級(jí)精度相配合的軸和外殼孔公差帶軸承精度軸公差帶外殼孔公差帶過渡配合過盈配合間隙配合過渡配合過盈配合0g8 g6 g5h7 h6 h5j6 j5 js5k6 k5 m6 m5 n6 p6r6 G7H8 H7 H6J7 J6 JS7 JS6K7 K6 M7 M6 N7 N6P7P66g6 g

6、5h6 h5j6 j5 js5k6 k5 m6 m5 n6 p6r6 G7H8 H7 H6J7 J6 JS7 JS6K7 K6 M7 M6 N7 N6P7P65h5j5 js5k6 k5 m6 m5H6JS6K6 M64h5 js5k5 m5 K6 注：1.孔N6與G級(jí)精度軸承（外徑D150mm）和E 級(jí)精度軸承（外徑D315mm）的配合過盈配合。 2.軸r6用于內(nèi)徑d120500mm；軸r7用于內(nèi)徑d180500mm。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 275一1993對(duì)與滾動(dòng)軸承配合的軸頸規(guī)定了17種常用公差帶，對(duì)外殼孔規(guī)定了16種常用公差帶，如圖17.2所示。（a） 軸承與軸配合的常用公差帶關(guān)系圖（b）

7、軸承與外殼孔配合的常用公差帶關(guān)系圖圖17.2 與滾動(dòng)軸承配合的軸、外殼孔常用公差帶二、軸和外殼孔與滾動(dòng)軸承配合的選用正確選擇軸承的配合，對(duì)保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)、提高軸承使用壽命、充分發(fā)揮其承載能力關(guān)系很大，選擇時(shí)應(yīng)考慮下列因素：1、負(fù)荷類型軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)作用于軸承上合成徑向負(fù)荷相對(duì)套圈的旋轉(zhuǎn)情況，可將所示負(fù)荷分為局部負(fù)荷、循環(huán)負(fù)荷和擺動(dòng)負(fù)荷三類，見圖17.3。內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 內(nèi)圈定向負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 內(nèi)圈擺動(dòng)負(fù)荷外圈定向負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 外圈擺動(dòng)負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷（a） （b） （c） （d）圖17.3 軸承承受的負(fù)荷類型（1）定向負(fù)荷 徑向負(fù)荷始終不變地作用在套圈滾道的局部區(qū)域上。圖17.3

8、（a）固定的外圈和17.3（b）固定的內(nèi)圈均受到一個(gè)方向一定的徑向負(fù)荷的作用。承受這類負(fù)荷的套圈與殼體孔或軸的配合，一般選較松的過渡配合，或較小的間隙配合，以便讓套圈滾道間的摩擦力矩帶動(dòng)轉(zhuǎn)矩，延長軸承的使用壽命。（2）旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 徑向負(fù)荷相對(duì)于套圈旋轉(zhuǎn)，并依次作用在套圈滾道的整個(gè)圓周上。圖17.3（a）和（c）的內(nèi)圈，圖17.3（b）和（d）的外圈均受到一個(gè)作用位置依次改變的徑向負(fù)荷的作用。通常承受循環(huán)負(fù)荷的套圈與軸(或殼體孔)相配應(yīng)選過盈配合或較緊的過渡配合，其過盈量的大小以不使套團(tuán)與軸或完體孔配合表面間產(chǎn)生爬行現(xiàn)象為原則。（3）擺動(dòng)負(fù)荷 大小和方向按一定規(guī)律變化的徑向負(fù)荷作用在套圈的部分滾道

9、上，此時(shí)套圈相對(duì)于負(fù)荷方向擺動(dòng)。如圖17.4所示，軸承受到定向負(fù)荷和較小的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的同時(shí)作用，二者的合成負(fù)荷由小到大、再由大到小的周期 圖17.4 擺動(dòng)負(fù)荷變化。圖17.3（c）固定的外圈和圖17.3（d）固定的內(nèi)圈受到擺動(dòng)負(fù)荷。承受擺動(dòng)負(fù)荷的套圈，其配合要求與循環(huán)負(fù)荷相同或略松一些。2、負(fù)荷的大小 滾動(dòng)軸承套圈與軸或殼體孔配合的最小過盈，取決于負(fù)荷的大小。一般把徑向負(fù)荷P0.07C的稱為輕負(fù)荷，0.07CP0.15 C稱為正常負(fù)荷，P0.15 C的稱為重負(fù)荷。其中C為軸承的額定負(fù)荷，即軸承能夠旋轉(zhuǎn)105次而不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞的概率為90時(shí)的載荷值。承受較重的負(fù)荷或沖擊負(fù)荷時(shí)，將引起軸承較大的變形

10、，使結(jié)合面間實(shí)際過盈減小和軸承內(nèi)部的實(shí)際間隙增大，這時(shí)為了使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常，應(yīng)選較大的過盈配合。同理，承受較輕的負(fù)荷，可選用較小的過盈配合。當(dāng)軸承內(nèi)圈承受循環(huán)負(fù)荷時(shí)，它與軸配合所需的最小過盈（mm）為式中，軸承承受的最大徑向負(fù)荷，kN； 與軸承系列有關(guān)的系數(shù)，輕系列2.8，中系列2.3，重系列2； 軸承內(nèi)圈的配合寬度，m，為軸承寬度，為內(nèi)圈倒角。為避免套圈破裂，最大過盈（mm）必須按不允許超出套圈的允許強(qiáng)度來計(jì)算式中，允許的拉應(yīng)力，105Pa，軸承鋼的拉應(yīng)力400×105Pa； 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑，m。根據(jù)計(jì)算得到的，便可從國標(biāo)“公差與配合”表中選取最接近的配合。3、工作溫度的影響軸承工作時(shí)

11、，由于摩擦發(fā)熱和其他原因，軸承套圈的溫度往往高于與其相配零件的溫度。這樣，內(nèi)圈與軸的配合可能松動(dòng)，外圈與孔的配合可能變緊，所以在選擇配合時(shí)，必須考慮軸承工作溫度的影響。因此，軸承工作溫度一般應(yīng)低于100，在高于此溫度中工作的軸承，應(yīng)將所選用的配合適當(dāng)修正。4、軸承尺寸大小滾動(dòng)軸承的尺寸越大，選取的配合應(yīng)越緊。但對(duì)于重型機(jī)械上使用的特別大尺寸的軸承，應(yīng)采用較松的配合。5、旋轉(zhuǎn)精度和速度的影響對(duì)于負(fù)荷較大、有較高旋轉(zhuǎn)精度要求的軸承，為消除彈性變形和振動(dòng)的影響，應(yīng)避免采用間隙配合。對(duì)精密機(jī)床的輕負(fù)荷軸承，為避免孔和軸的形狀誤差對(duì)軸承精度的影響，常采用較小的間隙配合。6、其他因素的影響為了考慮軸承安裝

12、與拆卸的方便，宜采用較松的配合，對(duì)重型機(jī)械用的大型或特大型軸承尤為重要。如果既要求裝拆方便，又需緊配合時(shí)，可采用分離型軸承，或采用內(nèi)圈帶錐孔、帶緊定套和退卸套的軸承。選用軸承配合時(shí)，還應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)精度、旋轉(zhuǎn)速度、軸和外殼孔的結(jié)構(gòu)與材料等因素。綜上所述，影響滾動(dòng)軸承配合選用的因素鉸多，通常難以用計(jì)算法確定，所以在實(shí)際生產(chǎn)中常用類比法。表17.3、17.4、17.5、17.6列出了國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的安裝向心軸承和角接觸軸承、推力軸承的軸和外殼孔的公差帶的應(yīng)用情況，供選用時(shí)參考。表17.3 向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號(hào)（GB/T2751993）圓 柱 孔 軸 承運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 態(tài)負(fù)荷狀態(tài)深溝球軸承、調(diào)心球

13、軸承和角接觸球軸承圓柱和圓錐滾子軸承調(diào)心滾子軸承公差帶說 明舉 例軸 承 公 差 內(nèi) 徑/mm 旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈負(fù)荷及擺動(dòng)負(fù)荷 一般通用機(jī)械、電動(dòng)機(jī)、機(jī)床主軸、泵、內(nèi)燃機(jī)、正齒輪傳動(dòng)裝置、鐵路機(jī)車車輛軸箱、破碎機(jī)等輕負(fù)荷181810010020040401401402004040100100200h5j6k6m6正常負(fù)荷1818100100140140200200280404010010014014020020040040406565100100140140280280500j6、js5k5m5m6n6p6r6重負(fù)荷5014014020020050100100140140200200n6p6r6r7

14、固定的內(nèi)圈負(fù)荷靜止軸上的各種輪子、張緊線輪、振動(dòng)篩、慣性振動(dòng)器所有負(fù)荷所 用 尺 寸f6g6h6j6僅有軸向負(fù)荷所 用 尺 寸j6、js6圓 錐 孔 軸 承所有負(fù)荷鐵路機(jī)車車輛軸箱裝在退卸套上的所有尺寸h8(IT6)一般機(jī)械傳動(dòng)裝在緊定套上的所有尺寸h9(IT6) 凡對(duì)精度有較高要求的場合，應(yīng)用j5，k5代替j6，k6。 圓錐滾子軸承、角接觸球軸承配合對(duì)游隙影響不大，可用k6、m6代替k5、m5。 重負(fù)荷下軸承游隙應(yīng)選大于0組。 凡有較高精度或轉(zhuǎn)速要求的場合，應(yīng)選用h7(IT5)代替h8(IT6)等。 IT6、IT7表示圓柱度公差值。表17.4 向心軸承和外殼的配合 孔公差帶代號(hào)（GB/T27

15、51993）運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 態(tài)負(fù)荷狀態(tài)其 他 狀 況公 差 帶說 明舉 例球軸承滾子軸承固定的外圈負(fù)荷一般機(jī)械、鐵路機(jī)車車輛軸箱、電動(dòng)機(jī)、泵、曲軸主軸承輕、正常、重軸向易移動(dòng)，可采用剖分式外殼H7、G7沖擊軸向能移動(dòng)，可采用整體式或剖分式外殼J7、JS7擺動(dòng)負(fù)荷輕、正常正常、重軸向不移動(dòng)，采用整體式外殼K7沖擊M7旋轉(zhuǎn)的外圈負(fù)荷 張緊滑輪、輪轂軸承輕J7K7正常K7、M7M7、N7重N7、P7 并列公差帶隨尺寸的增大從左至右選擇，對(duì)旋轉(zhuǎn)精度有較高要求時(shí)，可相應(yīng)提高一個(gè)公差等級(jí)。 不適用剖分式外殼。表17.5 推力軸承和軸的配合 軸公差帶代號(hào)（GB/T2751993）運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 態(tài)負(fù) 荷 狀 態(tài)球和

16、滾子軸承調(diào)心滾子軸承公差帶軸 承 公 差 內(nèi) 徑/mm僅 有 軸 向 負(fù) 荷所 有 尺 寸j6、js6固定的軸圈負(fù)荷徑向和軸向聯(lián)合負(fù)荷250250j6js6旋轉(zhuǎn)的軸圈負(fù)荷或擺動(dòng)負(fù)荷200200400400k6m6n6 要求較小過盈時(shí)，可分別用j6、k6、m6代替k6、m6、n6。 也包括推力圓錐滾子軸承，推力角接觸軸承。表17.6 推力軸承和外殼的配合 孔公差帶代號(hào)（GB/T2751993）運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 態(tài)負(fù) 荷 狀 態(tài)軸 承 類 型公差帶備 注僅 有 軸 向 負(fù) 荷球軸承H8圓柱、圓錐滾子軸承H7調(diào)心滾子軸承外殼孔與座圈間間隙為0.001D（D為軸承公稱外徑）固定的座圈負(fù)荷徑向和軸向聯(lián)合負(fù)荷角

17、接觸球軸承、調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承H7旋轉(zhuǎn)的座圈負(fù)荷或擺動(dòng)負(fù)荷K7普通使用條件M7有較大徑向負(fù)荷時(shí)三、配合表面的其他技術(shù)要求GB/T2751993規(guī)定了與軸承配合的軸頸和外殼孔表面的圓柱度公差、軸肩及外殼孔端面的端面圓跳動(dòng)公差、名表面的粗糙度要求等，如表17.7、表17.8所示。表17.7 軸和外殼孔的形位公差基本尺寸/mm圓柱度t端面圓跳動(dòng)t1軸頸外殼孔軸肩外殼孔肩軸承公差等級(jí)06(6x)06(6x)06(6x)06(6x)大于至公差值/m610610182.52.53.01.51.52.04452.52.53.0568345810125681830503050804.04.05.02.

18、52.53.06784.04.05.01012156810152025101215801201801201802506.08.010.04.05.07.01012146.08.010.015202010121225303015202025031540031540050012.013.015.08.09.010.016182012.013.015.0252525151515404040252525表17.8 配合面的表面粗糙度（m）軸或軸承座直徑/mm軸或外殼配合表面直徑公差等級(jí)IT7IT6IT5表面粗糙度大于至RzRaRzRaRzRa磨車磨車磨車808050010161.61.63.23.26

19、.3100.81.61.63.246.30.40.80.81.6端面2.53.26.3253.26.3101.63.2四、選用舉例例1 有一圓柱齒輪減速器（如圖17.5所示），小齒輪軸要求較高的旋轉(zhuǎn)精度，裝有0級(jí)單列深溝球軸承，軸承尺寸為50mm×110mm×27mm，額定動(dòng)負(fù)荷32000N，軸承承受的徑向負(fù)荷4000N。試用類比法確定軸頸和外殼孔的公差帶代號(hào)，畫出公差帶圖，并確定孔、軸的形位公差值和表面粗糙度，并將它們分別標(biāo)注在裝配圖和零件圖上。 解 按給定條件，可知0.125，屬于正常負(fù)荷。內(nèi)圈負(fù)荷為旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，外圈負(fù)荷為定向負(fù)荷。參考表17.3、表17.4，選軸頸公差帶

20、為k6，外殼孔公差帶為G7或H7。但由于該軸旋轉(zhuǎn)精度要求較高，故選更緊一些的配合J7較為恰當(dāng)。從表17.1中查出，軸承內(nèi)、外圈單一平面平均直徑的上、下偏差，再由表13.1、表13.2查出k6和J7的上、下偏差，從而畫出公差帶圖，如圖17.6所示。 圖17.5 圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)圖 17.6 軸承與孔、軸配合的公差帶從圖中可算出內(nèi)圈與軸，；外圈與孔，。查表17.7得圓柱度要求：軸頸為0.004mm，外殼孔為0.010mm；端面圓跳動(dòng)要求：軸肩0.012mm，外殼孔肩0.025mm。查表17.8得粗糙度要求：軸頸，軸肩，外殼孔，孔肩。將選擇的各項(xiàng)公差要求標(biāo)注在圖上，如圖17.7。圖17.7 軸和外

21、殼孔的公差帶標(biāo)注例2 在C616車床主軸后支承上，裝有兩個(gè)單列向心球軸承（見圖17.8），其外形尺寸為，試選定軸承的精度等級(jí)，軸承與軸、外殼孔的配合。（C616為普通車床，旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高）解：1、確定軸承的精度等級(jí)（1）C616車床屬于輕載的普通車床，主軸承受輕載荷。（2）C616車床的旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高，選擇6（E）級(jí)精度的滾動(dòng)軸承。2、確定軸承與軸、外殼孔的配合（1）軸承內(nèi)圈與主軸配合一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在殼體中不轉(zhuǎn)。 （2）主軸后支承主要承受齒輪傳遞力，故內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，外圈承受定向負(fù)荷，前者配合應(yīng)緊，后者配合略松。（3）參考表17.3、表17.4選出軸公差帶為j5mm，殼體孔公差帶為

22、J6mm。（4）機(jī)床主軸前軸承已軸向定位，若后軸承外圈與殼體孔配合無間隙，則不能補(bǔ)償由于溫度變化引起的主軸的伸縮性；若外圈與殼體孔配合有間隙，會(huì)引起主軸跳動(dòng)，影響車床的加工精度。為了滿足使用要求，將殼體孔公差帶提高一檔，改用K6mm。（5）按滾動(dòng)軸承公差國家標(biāo)準(zhǔn)，由表17.1查出6（E）級(jí)軸承單一平面平均內(nèi)徑偏差，；單一平面平均外徑偏差，。根據(jù)公差與配合國標(biāo)GB/T1800.31998，查得：軸為，殼體孔為。圖17.9為C616車床主軸后軸承的公差與配合圖解，由此可知，軸承與軸的配合比外殼孔的配合要緊些。（6）查表17.7得圓柱度要求：軸頸為0.0025mm，外殼孔為0.006mm；端面圓跳動(dòng)要求：軸肩0.008mm。查表17.8得粗糙度要