第六章滾動軸承的公差與配合

第六章滾動軸承的公差與配合第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)概述滾動軸承是機器上一種標準化部件。其基本結構一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體(鋼球、滾柱或滾針)和保持架(又稱隔離圈)所組成。滾動軸承的內(nèi)徑d和外徑D是配合的公稱尺寸，滾動軸承就是用這兩個尺寸分別與軸徑和外殼孔徑相配合。第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三滾動軸承按其承受負荷的方向，分為向心軸承(承受徑向力)、向心推力軸承(同時承受徑向力和軸向力)和推力軸承(承受軸向力)；按其滾動體形狀，分為球軸承、圓柱(圓錐)滾子軸承、滾針軸承。滾動軸承由專業(yè)工廠生產(chǎn)，它是具有兩種互換性的部件。滾動軸承配合尺寸(內(nèi)徑d和外徑D)的互換性，稱為完全互換性；滾動軸承組成零件之間的互換性(因為采用分組裝配法裝配)，稱為不完全互換性。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三滾動軸承的精度，由滾動軸承的尺寸精度和旋轉精度決定。前者是指軸承內(nèi)徑d、外徑D，內(nèi)圈寬度B、外圈寬度C和裝配高T的尺寸公差；后者是指成套軸承內(nèi)、外圈的徑向跳動(Kia，Kea)和軸向跳動(Sia，Sea)，內(nèi)圈端面對內(nèi)孔的垂直度(Sd)以及外圈外表面對端面的垂直度(SD)等。

為了實現(xiàn)滾動軸承互換性的要求，我國制定了滾動軸承公差標準，它不僅規(guī)定了滾動軸承的尺寸精度、旋轉精度和測量方法；還規(guī)定了與滾動軸承相配合的軸和外殼孔的公差帶、配合、形位公差及表面粗糙度等。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三《滾動軸承通用技術規(guī)則》(GB/T307.3-2005)國家標準規(guī)定，滾動軸承的公差等級按尺寸精度和旋轉精度分級。

向心軸承的公差等級分為0，6，5，4，2五級。

圓錐滾子軸承的公差等級分為0，6x，5，4，2五級。

推力軸承的公差等級分為0，6，5，4四級。從0~2級，精度依次增高，2級精度最高，0級精度最低。

第二節(jié)滾動軸承的公差等級第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三

0級軸承應用最廣，常稱普通級軸承。通常用于旋轉精度要求不高、中等負荷、中等轉速的一般機構中。例如，普通機床的進給機構；汽車和拖拉機的變速機構；普通電機、水泵、壓縮機等一般通用機械的旋轉機構。

6級軸承用于旋轉精度或旋轉速度較高的旋轉機構中，例如，普通車床、銑床的傳動軸承，精密車床、銑床的后軸承。

5，4級軸承用于旋轉精度和轉速都高的旋轉機構，例如，精密車床、精密銑床及鏜床的主軸軸承多用5級軸承；高精度磨床、螺紋磨床則用4級軸承。

2級軸承用于旋轉精度和旋轉速度要求特別高的旋轉機構，例如，高精度坐標鏜床、高精度齒輪磨床和精密絲桿車床的主軸軸承。第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)滾動軸承內(nèi)徑和外徑的公差帶及其特點滾動軸承的內(nèi)圈和外圈都是薄壁零件，精度要求很高，在制造、保管和自由狀態(tài)時，容易變形(如變成橢圓形)，但當軸承內(nèi)圈與軸配合，外圈與外殼孔配合后，這種變形也容易得到糾正。由于滾動軸承精度要求高以及產(chǎn)品的結構特點，《滾動軸承公差定義》(GB/T4199-2003)對軸承內(nèi)、外徑，寬度和成套軸承的旋轉精度指標等都提出了很多很高的要求。第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三1.滾動軸承的尺寸精度ds和Ds是軸承的單一內(nèi)徑和外徑△ds和△Ds是軸承的單一內(nèi)徑和外徑偏差，控制同一軸承單一內(nèi)徑、外徑偏差。△ds=ds-d△Ds=Ds-DVdsp和VDsp指軸承單一平面內(nèi)徑、外徑的變動量，控制軸承單一平面內(nèi)徑、外徑圓度誤差。Vdsp=dsmax-dsminVDsp=Dsmax-Dsmindmp和Dmp是指軸承單一平面平均內(nèi)徑和外徑dmp=（dsmax+dsmin）/2Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2△dmp和△Dmp是指軸承單一平面平均內(nèi)徑和外徑偏差，控制軸承與軸和外殼孔裝配后的配合尺寸偏差?！鱠mp=dmp-d△Dmp=Dmp-D

第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三Vdmp和VDmp是指軸承平均內(nèi)徑、外徑的變動量，控制軸承與軸和殼體孔裝配后，在配合面上的圓柱度誤差。Vdmp=dmp

max-dmp

minVDmp=Dmpmax-Dmp

min

B和C是滾動軸承內(nèi)圈、外圈寬度的公稱尺寸。△Bs和△Cs是指軸承內(nèi)、外圈單一寬度偏差，用于控制內(nèi)、外圈寬度的實際偏差?！鰾s=Bs-B△Cs=Cs-CVBs和VCs是軸承內(nèi)、外圈寬度的變動量，用于控制內(nèi)、外圈寬度的形位誤差。VBs=Bsmax-BsminVCs=Csmax-Cs

min第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三2.滾動軸承的旋轉精度Kia，Kea—成套軸承內(nèi)、外圈的徑向跳動；Sia，Sea—成套軸承內(nèi)、外圈的軸向跳動；Sd—內(nèi)圈端面對內(nèi)孔的垂直度；SD—外圈外表面對端面的垂直度；Sea1—成套軸承外圈凸緣背面軸向跳動；SD1—外圈外表面對凸緣背面的垂直度。第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三配合尺寸偏差內(nèi)徑偏差圓度誤差圓柱度誤差徑向跳動內(nèi)圈端面對內(nèi)孔的垂直度軸向跳動內(nèi)圈寬度的實際偏差內(nèi)圈寬度的形位誤差第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三配合尺寸偏差內(nèi)徑偏差圓度誤差圓柱度誤差徑向跳動外圈端面對端面的垂直度軸向跳動外圈凸緣背面軸向跳動外圈寬度的實際偏差外圈寬度的形位誤差第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三3.滾動軸承內(nèi)、外徑公差帶特點滾動軸承內(nèi)圈與軸配合應按基孔制，但位置與一般基準孔相反，國標規(guī)定0、6、5、4、2各級軸承的單一平面平均內(nèi)徑dmp的公差帶都分布在零線下側，即上偏差為零，下偏差為負值。第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三在多數(shù)情況下，軸承的內(nèi)圈是隨軸一起轉動的，為了防止在它們之間發(fā)生相對運動而導致結合面磨損，則兩者的配合應具有一定過盈。由于內(nèi)圈是薄壁零件，容易彈性變形脹大，且一定時間后又必須拆換，因此配合的過盈不宜過大，假如軸承內(nèi)孔的公差帶與一般基準孔一樣分布在零線上側，當采用極限與配合國家標準中的過盈配合時，所得的過盈往往太大；如果改用過渡配合。又可能出現(xiàn)間隙，不能保證具有一定的過盈，若采用非標準配合，又違反了標準化和互換性原則。滾動軸承國標將dmp的公差帶分布在零線下側。當它與一般過渡配合的軸相配時，不但能保證獲得不大的過盈，而且還不會出現(xiàn)間隙，從而滿足了軸承內(nèi)孔與軸配合的要求，同時又可按標準偏差來加工軸。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)滾動軸承與軸和外殼孔的配合及其選擇一、軸和外殼的尺寸公差帶

軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制；外圈與外殼的配合采用基軸制。與軸承內(nèi)、外圈相配的軸與外殼的公差帶，是從極限與配合國家標準(GB/T1801-1999)中選出的。

向心軸承內(nèi)、外圈的公差帶可查《滾動軸承向心軸承公差》(GB/T307.1-2005)中的△dmp和△Dmp。第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三由于孔的加工和檢測比軸困難一些，同樣精度等級的軸承，孔的精度低一些第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三+0-+0-φ90φ50es=0ES=0ei=-0.013EI=-0.01軸承公差帶標注示例：已知軸承的基本尺寸如圖所示。根據(jù)實際工況采用E級（相當于/P6）向心軸承，試畫出軸承孔軸公差帶并標注有關尺寸。（查表6-2和6-3）第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三二、軸承配合的選擇1.負荷類型機器運轉時，根據(jù)作用于軸承上的負荷相對于套圈的旋轉情況，可將套圈所承受的負荷分為三種類型：定向負荷、旋轉負荷和擺動負荷。運動的套圈肯定是旋轉負荷，靜止的套圈是定向負荷或擺動負荷。扭矩由運動的套圈輸入。第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三通常受旋轉負荷的套圈與軸(或外殼孔)相配應選過盈配合，或較緊的過渡配合，其過盈量的大小，以不使套圈與軸或外殼孔配合表面間產(chǎn)生爬行現(xiàn)象為原則。承受定向負荷的套圈與外殼孔或軸的配合，應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轉位，延長軸承的使用壽命。承受擺動負荷的套圈，特別在重載荷情況下，內(nèi)、外圈都應采用過盈配合。防止軸承晃動。第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三2.負荷的大小滾動軸承套圈與軸或外殼孔配合的最小過盈，取決于負荷的大小。設徑向負荷為P，額定負荷為C。

輕負荷 P≤0.07C

正常負荷 0.07C<P≤0.15C

重負荷 P>0.15C承受較重的負荷或沖擊負荷時，將引起軸承較大的變形，使結合面間實際過盈減小和軸承內(nèi)部的實際間隙增大，這時為了使軸承運轉正常，應選較大的過盈配合。同理，承受較輕的負荷，可選較小的過盈配合。第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三3.軸承游隙軸承游隙是指徑向游隙?！稘L動軸承徑向游隙》(GB/T4604-1993)規(guī)定，徑向游隙分為五組，即：第2組、基本組、第3組、第4組和第5組，游隙依次由小到大。游隙的大小影響較大，如果游隙過大，不僅使轉軸發(fā)生徑向跳動與軸向跳動，還會使軸承產(chǎn)生振動和噪聲。相反，游隙過小，使軸承滾動體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應力，軸承摩擦發(fā)熱，從而影響軸承工作壽命。故設計時，選用游隙要適度。在常溫狀態(tài)下工作的具有基本組徑向游隙的軸承，一般都能保證有適度的游隙，但如因負荷較重，軸承內(nèi)徑選取過盈較大配合，為了補償變形而引起的游隙過小，應選用大于基本組的軸承。第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三4.軸承的旋轉精度和速度當軸承有較高旋轉精度要求時，為了消除彈性變形和振動的影響，不宜選用間隙配合，但也不宜過緊。對軸承旋轉速度很高時，應選用較緊的配合。對一些精密機床的輕負荷軸承，為了避免外殼孔和軸的形狀誤差對軸承精度的影響，常采用較小的間隙配合，例如內(nèi)圓磨床的磨頭，內(nèi)圈間隙1~4μm，外圈間隙4~10μm。5.軸承工作溫度軸承運轉時，套圈溫度經(jīng)常高于相鄰零件的溫度，因此，軸承內(nèi)圈可能因熱膨脹而與軸松動；外圈可能因熱膨脹而影響軸承游動。在選擇配合時，必須考慮軸承裝置各部分的溫度差及熱傳導方向，進行適當?shù)男拚５?3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三6.其他因素(1)軸與外殼孔的結構和材料

防止由于軸或外殼孔表面不規(guī)則形狀而導致內(nèi)、外圈變形。對開式外殼，與軸承外圈的配合，不宜采用過盈配合，但也不能使外圈在外殼孔內(nèi)轉動。為了保證有足夠的支承面，當軸承安裝于薄壁外殼、輕合金外殼或空心軸上時，應采用比厚壁外殼、鑄鐵外殼或實心軸更緊的配合。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三(2)安裝與拆卸方便為了便于安裝與拆卸，特別對重型機械，為了縮短拆換軸承或修理機器所需的中停時間，軸承選用間隙配合。當需要采用過盈配合時，常采用分離型軸承或內(nèi)圈帶錐孔和緊定套或退卸套的軸承。滾動軸承與軸和外殼孔的配合，綜合考慮上述6類因素，用類比法選取。第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期三[例6-2]在C616車床主軸后支承上，裝有兩個單列向心球軸承，其外形尺寸為d×D×B=50×90×20，試選定軸承的公差等級，軸承與軸和外殼孔的配合。