第7章 滾動軸承的互換性

1、第7章 滾動軸承的互換性湖南大學(xué)出版社湖南大學(xué)出版社教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容7.1 概述7.2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用7.3 與滾動軸承配合的孔、軸公差帶及選用原則7.4 孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差本章重難點(diǎn)本章重難點(diǎn)本章重點(diǎn)：滾動軸承的精度指標(biāo)、公差與配合特點(diǎn)、選用及標(biāo)準(zhǔn)。本章難點(diǎn)：與滾動軸承配合的孔、軸公差帶的正確選用。 7 7. .1 1 概述概述滾動軸承的組成2.內(nèi)圈1.外圈4.保持架3.滾動體內(nèi)圈與軸頸裝配外圈與外殼孔裝配滾動體是承載并使軸承形成滾動摩擦的元件，它們的尺寸、形狀和數(shù)量由承載能力和載荷方向等因素決定。保持架是一組隔離元件，其作用是將軸承內(nèi)一組滾動體均勻分開，使每個滾動體均

2、勻地輪流承受相等的載荷，并保持滾動體在軸承內(nèi)、外滾道間正常滾動。滾動軸承的分類按滾動體分球軸承滾子軸承滾針軸承7 7. .1 1 概述概述7 7. .1 1 概述概述滾動軸承的分類按承受載荷型式分向心軸承推力軸承向心推力軸承 滾動軸承的外徑D和內(nèi)徑d為軸承公稱尺寸分別與外殼孔與軸頸配合。 滾動軸承與外殼孔及軸頸的配合屬于光滑圓柱體配合,其互換性為完全互換;而內(nèi)、外滾道與滾動體的裝配一般采用分組互換，其互換性為不完全互換。7 7. .1 1 概述概述7 7. .2 2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的等級（按GB/T307.31996分）0（G）級6（E）級2（B）級5（D

3、）級4（C）級精度最低精度最高7 7. .2 2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的精度及其應(yīng)用 滾動軸承的外形尺寸公差是指外徑D、內(nèi)徑d、寬度B的尺寸公差。滾動軸承的旋轉(zhuǎn)精度是指軸承內(nèi)、外圈作相對轉(zhuǎn)動時的跳動程度，包括成套軸承內(nèi)、外圈的徑向圓跳動，軸承內(nèi)、外圈對滾道的跳動，內(nèi)圈端面對內(nèi)圈的跳動等。7 7. .2 2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的精度及其應(yīng)用 滾動軸承安裝在機(jī)器上，其內(nèi)圈與軸頸配合，外圈與外殼孔配合，它們的配合性質(zhì)應(yīng)保證軸承的工作性能，因此,必須滿足下列兩項(xiàng)要求： 必要的旋轉(zhuǎn)精度。軸承工作時其內(nèi)、外圈和端面的跳動會引起機(jī)件運(yùn)動不平穩(wěn)，而導(dǎo)致振動和噪聲。 滾動體與套圈之間有合適

4、的徑向游隙和軸向游隙。徑向游隙和軸向游隙過大，均會引起軸承較大的振動和噪聲，以及轉(zhuǎn)軸較大的徑向跳動或軸向躥動;游隙過小，則因軸承與軸頸、外殼孔的過盈配合使軸承滾動體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，增加軸承摩擦發(fā)熱，以致降低軸承的使用壽命。7 7. .2 2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的精度及其應(yīng)用 G(0)級軸承在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣，通常用于旋轉(zhuǎn)精度要求不高、中等轉(zhuǎn)速、中等負(fù)荷的一般機(jī)構(gòu)中。如汽車、拖拉機(jī)中的變速機(jī)構(gòu)，普通機(jī)床中的變速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)，普通電動機(jī)、壓縮機(jī)、水泵、氣輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中所用的軸承。7 7. .2 2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的精度及其應(yīng)用 E(6)級、D(5)級、C

5、(4)級軸承用于旋轉(zhuǎn)精度要求較高或轉(zhuǎn)速較高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，例如普通機(jī)床的主軸前軸承采用D級軸承，后軸承采用E級軸承，精密機(jī)床主軸軸承、精密儀器、儀表和其它精密機(jī)械，航空、航海陀螺儀、高速攝影機(jī)等常采用C級軸承。7 7. .2 2 滾動軸承的精度及其應(yīng)用滾動軸承的精度及其應(yīng)用 B級軸承用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速很高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，如精密坐標(biāo)鏜床的主軸軸承、高精度儀器和高轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)中使用的軸承。精密坐標(biāo)鏜床7.3 7.3 與滾動軸承配合的孔、軸公差帶及選用原則與滾動軸承配合的孔、軸公差帶及選用原則7.3.1滾動軸承內(nèi)、外徑的公差帶及其特點(diǎn) 滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)GB/T307.1-2005滾動軸承 向心軸承 公差對軸承內(nèi)

6、徑和外徑均分別規(guī)定了兩種公差帶： 一種為限定軸承內(nèi)徑和外徑實(shí)際尺寸變動的公差帶，也就是內(nèi)、外徑尺寸的最大值和最小值所允許的偏差，即單一內(nèi)、外徑偏差，其主要目的是為了限制變形量； 另一種為限定同一軸承內(nèi)徑、外徑實(shí)際尺寸的最大值和最小值的算術(shù)平均值（dm或Dm）變動的公差帶，即單一平面平均內(nèi)、外徑偏差，其目的是用于軸承的配合。7.3.1滾動軸承內(nèi)、外徑的公差帶及其特點(diǎn) GB/T307.3-2005中規(guī)定： 軸承內(nèi)圈內(nèi)徑公差帶移至零線下方； 軸承外圈外徑公差帶與一般基軸制公差帶的位置相同，在零線下方。特點(diǎn)：所有公差等級的公差帶均為單向制，而且統(tǒng)一采用上偏差為零、下偏差為負(fù)值。 7.3.2 滾動軸承與

7、軸和外殼孔的配合（一）軸頸和外殼孔的公差帶 滾動軸承屬于標(biāo)準(zhǔn)零件，但軸承公差帶均采用上偏差為零、下偏差為負(fù)的單向制分布，故軸承內(nèi)圈與軸頸得到的配合比相應(yīng)光滑圓柱體按基孔制形成的配合緊一些。 7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合標(biāo)準(zhǔn)對軸和外殼孔規(guī)定的公差帶只適用于下列場合：對軸承的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性無特殊要求；軸承的精度等級為G級和E級；軸為實(shí)心或厚壁鋼制軸；外殼為鑄鋼或鑄鐵制件；軸承的工作溫度不超過100的使用場合。（二）滾動軸承與軸和外殼孔的配合及選用 正確地選擇軸承配合，對于保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn),充分軸承的承載能力，提高機(jī)械效率，延長使用壽命都有重要的

8、意義。7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合與G、E級軸承配合與D級軸承配合軸一般取IT6，外殼孔一般取IT7軸和外殼孔均取IT6，要求高的場合取IT5與C級軸承配合軸取IT5，外殼孔取IT6旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)有較高要求的場合軸取IT5，外殼孔取IT6要求更高的場合軸取IT4，外殼孔取IT5與軸承配合的軸頸與外殼孔的標(biāo)準(zhǔn)公差等級的選用7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合 選擇軸承配合時，應(yīng)綜合地考慮： 現(xiàn)僅以主要因素分析如下：7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合1）負(fù)荷的方向和性質(zhì)（負(fù)荷類型） 根據(jù)作用于軸承上合成

9、徑向負(fù)荷相對套圈的旋轉(zhuǎn)情況，可將所受負(fù)荷分為局部負(fù)荷、循環(huán)負(fù)荷和擺動負(fù)荷三類。 7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合局部負(fù)荷 作用于軸承上的合成徑向負(fù)荷與套圈相對靜止。即該負(fù)荷始終不變地作用在套圈滾道的局部區(qū)域上，套圈所承受的這種負(fù)荷就叫局部負(fù)荷。 7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合循環(huán)負(fù)荷 作用于軸承上的合成徑向負(fù)荷與套圈相對旋轉(zhuǎn)，即合成徑向負(fù)荷順次地作用在套圈滾道的整個圓周上，該套圈所承受的這種負(fù)荷性質(zhì)，稱為循環(huán)負(fù)荷。 循環(huán)負(fù)荷的特點(diǎn)是：負(fù)荷與套圈相對轉(zhuǎn)動，又稱旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，不會導(dǎo)致滾道局部磨損，此時要防止套圈相對于軸頸或外殼孔引 起配合面的磨損、發(fā)熱。 7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔

10、的配合擺動負(fù)荷 作用于軸承上的合成徑向負(fù)荷與所承受的套圈在一定區(qū)域內(nèi)相對擺動，即其負(fù)荷向量經(jīng)常變動地作用在套圈滾道的部分圓周上，該套圈所承受的負(fù)荷性質(zhì)，稱為擺動負(fù)荷。 7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合2）負(fù)荷大小 滾動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，0.07CP0.15C，P稱為正常負(fù)荷，P0.15C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)106次而不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞的概率為90時的載荷值。 承受較重的負(fù)荷或沖擊負(fù)荷時，會引起軸承較大的變形，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，這時為了使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)正常，應(yīng)選較

11、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。3）工作溫度的影響 軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時，因?yàn)槟Σ涟l(fā)熱和其它熱源的影響，套圈的溫度會高于相配合零件的溫度。因此，軸承內(nèi)圈可能因熱膨脹而導(dǎo)致它與軸頸配合松動，而外圈的熱膨脹則會引起它與外殼孔配合變緊。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。7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合4）軸承尺寸大小 滾動軸承的尺寸越大，選取的配合應(yīng)越緊。但對于重型機(jī)械上使用的特別大尺寸的軸承，應(yīng)采用較松的配合。7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合5）旋轉(zhuǎn)精度和速度的影響 當(dāng)機(jī)器要求有

12、較高的旋轉(zhuǎn)精度時，要選用較高等級軸承。與軸承相配合的軸頸和外殼孔也要選用較高的精度等級。 對于負(fù)荷較大、有較高旋轉(zhuǎn)精度要求的軸承，為了消除彈性變形和振動的影響，應(yīng)避免采用間隙配合，但也不宜太緊。當(dāng)軸承的旋轉(zhuǎn)速度愈高時，配合應(yīng)愈緊。對精密機(jī)床的輕負(fù)荷軸承，為避免孔與軸的形狀誤差對軸承精度影響，常采用較小的間隙配合。7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合6）軸承外殼（或軸）結(jié)構(gòu)和材料的影響 軸承套圈與其部件的配合，不應(yīng)由于軸或外殼孔相配表面的形位誤差而導(dǎo)致軸承內(nèi)、外圈的不正常變形。對開式的外殼，與軸承外圈的配合宜采用較松的配合，以免過盈將軸承外圈夾扁、甚至將軸卡住，但也不應(yīng)使外圈在外殼孔內(nèi)轉(zhuǎn)動。為

13、保證軸承有足夠的連接強(qiáng)度，當(dāng)軸承安裝于薄壁外殼、輕合金外殼或空心軸上時，應(yīng)采用比厚壁外殼、鑄鐵外殼或?qū)嵭妮S更緊的配合。7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合7）不固定軸承的軸向游動 當(dāng)要求軸承的一個套圈（外圈或內(nèi)圈）在運(yùn)轉(zhuǎn)中能沿軸向游動時，該套圈與外殼孔或軸頸的配合應(yīng)較松。 7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合8）安裝與拆卸的方便性 有時為了便于安裝與拆卸，尤其對于重型機(jī)械，軸承宜采用較松的配合。如果裝拆方便而又需軸承緊配時，可采用分離型軸承或內(nèi)圈帶錐孔和帶緊定套或退卸套的軸承。7.3.2 滾動軸承與軸和外殼孔的配合（三）滾動軸承的配合、軸頸及外殼孔的圖樣標(biāo)注 由于滾動軸承用單一平面內(nèi)平均直

14、徑作為軸承的配合尺寸，其公差數(shù)值與國標(biāo)GB/T1800.3-1998極限與配合中的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值不同。因此，在裝配圖上標(biāo)注滾動軸承與軸頸和外殼孔的配合時，只需標(biāo)注軸頸和外殼孔的公差帶代號。 7.4 7.4 孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差 為了保證滾動軸承的工作質(zhì)量和使用壽命，除了正確地選用配合以外，還要使軸和外殼孔與軸承相配合的形位公差和表面粗糙度選用得當(dāng)。形狀公差： 由于軸承套圈是薄壁件，裝配后靠軸頸和外殼孔來矯正，所以套圈工作時的形狀與軸頸及外殼孔表面形狀有很大關(guān)系，應(yīng)對軸頸和外殼孔表面提出圓柱度要求。7.4 7.4 孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差7.4 7.4 孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差孔、軸配合表面的粗糙度與形位公差位置公