滾動軸承的公差配合的應(yīng)用研究

1、目錄正文 1.滾動軸承的公差等級42.滾動軸承內(nèi)，外徑公差帶及特點43.滾動軸承配合性質(zhì)要求54軸頸和外殼孔公差帶的種類56負荷的大小67徑向游隙68軸承游隙79其他因素7 摘要 滾動軸承是機械制造業(yè)中應(yīng)用極為廣泛的標準化部件。其組成一般包括外圈、滾動體（圓錐滾子和鋼球），保持架和內(nèi)圈等等。相比于滑動軸承，滾動軸承具有許多優(yōu)點。比如，摩擦力小，啟動容易，消耗功率小，更換方便等。正是這些優(yōu)點使它在各類機械中作為轉(zhuǎn)動支撐得到了廣泛的應(yīng)用。因為滾動軸承的外圈與外殼孔相配合，內(nèi)圈與傳動軸的軸徑相配合，所以它屬于典型的光滑圓柱配合。但是由于它的結(jié)構(gòu)特點，功能要求決定了其公差配合與一般的光滑圓柱配相同。按

2、照承受負載的方向不同，滾動軸承分為平底推力球軸承（承受純軸向負荷），深溝球軸承（承受徑向負荷的向心軸承）和'角接觸軸承（承受徑向負荷的，軸向負荷的向心推力軸承）。按滾動體的形狀，滾動軸承分為球軸承，圓柱（圓錐）滾子軸承和滾針軸承三類。滾動軸承的工作性能和使用壽命不僅僅由本身的制造精度決定，還包括與它配合的軸頸和殼體孔的尺寸精度，表面粗糙度，形位精度，選用的配合性質(zhì)和安裝是否正確等因素有關(guān)。關(guān)鍵詞：滾動軸承 滑動軸承 軸孔 軸徑正文 1.滾動軸承的公差等級 根據(jù)滾動軸承的公差等級，技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)尺寸等產(chǎn)品特征的符號，滾動軸承國家標準GB/T307.3-1996滾動軸承一般技術(shù)要求將滾動軸

3、承公差等級劃分為2、4、5、6、0五級，其中精度最高的是2級，精度最低的是0級（只有深溝球軸承才有2級，圓錐滾子軸承有6x級沒有6級）。6x級軸承與6級軸承的內(nèi)徑公差，外徑公差和徑向跳動公差均相同，6x級軸承裝配寬度要求更嚴格。0級是普通精度，在機械制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，其中主要用于低中速和旋轉(zhuǎn)精度要求較低的一般性旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。比如，汽車，拖拉機變速箱，機床變速箱和進給箱，普通電機，壓縮機和渦輪機等的軸承。除去0級，其余的4個等級統(tǒng)稱為高精度軸承，他們主要被用于高的線速度或高的旋轉(zhuǎn)精度的場合中。這類精度的軸承在各種金屬切削機床上用的比較多。其中6級，5級精度軸承則主要用于轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)精度要求較

4、高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。例如，普通機床的主軸前軸承多采用5級軸承，而后軸承多采用6級軸承。4級精度軸承多被用在高速，高旋轉(zhuǎn)精度要求的機構(gòu)中。比如，精密儀器儀表，精密機床的主軸軸承的主要軸承通常采用4級軸承。2級精密軸承應(yīng)用在轉(zhuǎn)速很高，旋轉(zhuǎn)精度要求同樣很高的精密機械旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中。像高精度齒輪磨床，數(shù)控機床的主軸軸承，精密坐標鏜床的主軸軸承和高精度儀器儀表的主要軸承等。2.滾動軸承內(nèi)，外徑公差帶及特點 國家標準GB/T4199-1984對軸承內(nèi)徑（d）和外徑（D）規(guī)定了兩種公差，一種是d(或D)的最大值與最小值，另一種是軸承套圈任一橫截面內(nèi)量得的最大直徑d實max（或D實max）與最小直徑d實min（或D實

5、min）的平均值dm（或Dm）的公差。 因為滾動軸承是標準部件，所以軸承內(nèi)圈孔徑和軸徑的配合應(yīng)該為基孔制，軸承外圈軸徑和外殼孔的配合則為基軸制。要特別注意這里的基孔制與基軸制和光滑圓柱結(jié)合又不盡相同，是由滾動軸承配合的特殊需要所決定的。 軸承內(nèi)，外徑尺寸公差的特點是采用單向制，所有公差等級的公差都單向配置在零線下側(cè)，即上偏差為零，下偏差為負值。 軸承內(nèi)圈通常與軸一起運動，為了防止內(nèi)圈和軸徑的配合產(chǎn)生相對滑動而磨損，從而影響軸承的工作性能，故要求配合面間具有一定的過盈，但過盈量又不能太大。如果作為基準孔的軸承內(nèi)圈仍然采用基本偏差為H的公差帶，軸頸也采用光滑圓柱結(jié)合國家標準中的公差帶，則這樣的配合

6、，無論是選過度配合（過盈量偏?。┗蜻^盈配合（過盈量偏大）都是不能滿足軸承的工作需要的。如果軸頸采用非標準的公差帶，則又違反了標準化與互換性原則。因此，國標GB/T307.1-1994滾動軸承 公差規(guī)定：軸承內(nèi)圈的基準孔公差帶位置位于以公稱內(nèi)徑d為零線的下方。所以這種特殊的基準孔公差帶和GB/T1800.4-1999中基孔制的各種軸公差帶構(gòu)成的配合的性質(zhì)，相應(yīng)地比這些軸公差帶的基本偏差代號所表示的配合性質(zhì)有不同程度的變緊。軸承外圈因為安裝在外殼孔里，通常情況下不旋轉(zhuǎn)，又考慮到工作時溫度的升高會使軸由于熱脹而產(chǎn)生軸向移動，因此兩端軸承中應(yīng)有一端為游動支撐，可使外圈與外殼孔的配合稍微松一點，使之能補

7、償軸的熱脹伸縮量，不至于使軸彎曲而被卡住，影響正常運轉(zhuǎn)。為此，規(guī)定軸承外圈的公差帶位置位于公稱外徑D為零線的下方，與基本偏差為h的公差帶相類似，但公差值不同。軸承外圈采用這樣的基準軸公差帶與GB/T1800.4-1999的配合性質(zhì)。因為滾動軸承的內(nèi)圈與外圈皆為薄壁零件，在制造和保管過程中極易變形（如變成橢圓形），但當軸承內(nèi)圈與軸或外圈與外殼孔裝配后，如果這種變形不大，便可得到糾正。因此對于滾動軸承套圈的任一橫截面內(nèi)測得的最大與最小直徑平均值對公稱直徑的偏差，只要在內(nèi)，外徑公差帶內(nèi)，就認為合格。為了控制軸承的形狀誤差，滾動軸承標準還規(guī)定了其他的技術(shù)要求。3.滾動軸承配合性質(zhì)要求 滾動軸承配合是指

8、軸承安裝在機器上，滾動軸承外圈外圓柱面與外殼孔的配合，內(nèi)圈內(nèi)圓柱面與軸頸的配合。它們的配合性質(zhì)必須滿足合適的游隙和必要的旋轉(zhuǎn)精度。3.1合適的游隙 軸承工作時，滾動軸承與套圈之間的徑向游隙和軸向游隙的大小，均應(yīng)保持在合理的范圍之內(nèi)，以保持軸承的正常運轉(zhuǎn)和使用壽命。游隙過大，會引起轉(zhuǎn)軸較大的徑向跳動和軸向竄動及振動的噪音。游隙過小，則會因為軸承與軸頸，外殼孔的過盈配合使軸承滾動體與內(nèi)，外圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，增加軸承摩擦發(fā)熱，從而降低軸承的使用壽命。3.2必要的旋轉(zhuǎn)精度軸承工作時，其內(nèi)，外圈和端面的圓跳動應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)，以保證傳動零件的回轉(zhuǎn)精度。4軸頸和外殼孔公差帶的種類 滾動軸承是一種

9、標準化部件，由專門工廠生產(chǎn)。為使軸承便于互換，軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，外圈與殼體孔的配合采用基軸制。根據(jù)實際情況，國際對與軸承內(nèi)，外圈相配的軸和殼體孔的公差帶是從公差配合標準中選出的。由于軸承內(nèi)圈孔徑與外圈軸徑公差帶在制造時已確定，故軸承與軸頸，外殼孔的配合要由軸徑和外殼孔的公差帶決定。選擇軸承的配合也就是確定軸頸和外殼孔的公差帶種類。國標GB/T275-1993所規(guī)定的軸頸和外殼孔的公差帶如圖所示。 由圖可見，軸承內(nèi)圈與軸頸的配合比公差與配合國標GB/T1801-1999中基孔制同名配合緊一些，g5,g6,h5,h6軸頸與軸承內(nèi)圈的配合已變成過渡配合，k5,k6,m5,m6已變成過盈配

10、合，其余也都有所變緊。軸承外圈與外殼孔的配合與GB/T1801-1999中基軸制的同名配合相比較，雖然尺寸公差有所不同，但配合性質(zhì)基本相同。 5滾動軸承配合的選擇 正確地選擇配合，對于保證滾動軸承的正常運轉(zhuǎn)，延長其使用壽命關(guān)系極大。為了使?jié)L動軸承具有較高的定心精度，一般在選擇軸承兩個套圈的關(guān)系配合時，都偏向緊密。但要防止太緊，因內(nèi)圈的彈件脹大和外圈的收縮會使軸承內(nèi)部間隙減小甚至完全消除并產(chǎn)生過盈，不僅影響正常運轉(zhuǎn)，還會使套圈材料產(chǎn)生較大的應(yīng)力，以致軸承的使用壽命降低。 故選擇軸承配合時，要全面的考慮各個主要因素，應(yīng)以軸承的工作條件，結(jié)構(gòu)類型和尺寸，精度等級為依據(jù)，查表確定軸頸和外殼孔的尺寸公差

11、帶，形位公差和表面粗糙度。 查表確定軸承配合的主要依據(jù)有以下幾個方面：（1）套圈與負荷方向的關(guān)系 <1>套圈相對于負荷方向靜止。此種情況是指，方向固定不變的定向負荷（如齒輪傳動力，傳動帶拉力，車削時的徑向切力）作用于靜止的套圈。如圖a所示，不旋轉(zhuǎn)的外圈和圖b所示不旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈，受的方向始終不變的Fr的作用。減速器轉(zhuǎn)軸兩端軸承外圈，汽車與拖拉機前輪（從動輪）軸承內(nèi)圈受力就是典型的例子。此時套圈相對于負荷方向靜止的受力特點是負荷方向集中作用，套圈滾道局部容易產(chǎn)生磨損。 <2>套圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)。此種情況是指旋轉(zhuǎn)負荷（如旋轉(zhuǎn)工件上的慣性離心力，旋轉(zhuǎn)鏜桿上作用的徑向切削力等）

12、依次作用在套圈的整個滾道上。如圖a所示旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈和圖b所示旋轉(zhuǎn)的外圈，受到方向旋轉(zhuǎn)變化的Fr的作用。減速器轉(zhuǎn)軸兩端軸承內(nèi)圈，汽車與拖拉機前輪（從動輪）軸承外圈受力就是旋轉(zhuǎn)負荷的典型例子。此時套圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)的受力特點是負荷呈周期作用，套圈滾道產(chǎn)生均勻磨損。 <3>套圈相對于負荷方向擺動。當由定向負荷與旋轉(zhuǎn)負荷所組成的合成徑向負荷作用在套圈的部分滾道上時，該套圈便相對于負荷方向擺動。圖c所示的外圈和圖d所示的內(nèi)圈，受到定向負荷Fr和旋轉(zhuǎn)負荷Fc的同時作用，兩者的合成負荷將由小到大，再由大到小地周期性變化。當Fr>Fc時，如圖所示，合成負荷就在弧AB區(qū)域內(nèi)擺動，不旋轉(zhuǎn)的套圈

13、則相對于負荷方向擺動，而旋轉(zhuǎn)的套圈則相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)。當Fr<Fc時，合成負荷沿著圓周變動，不旋轉(zhuǎn)的套圈就相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)的套圈則相對于負荷方向擺動。（2）負荷的類型選用配合與軸承所受的負荷類型和大小有關(guān)，因為在負荷作用下，軸承套圈會變形，使配合面的實際過盈量減小和軸承內(nèi)部游隙增大。所以當受沖擊負荷或重負荷時，一般應(yīng)選擇比正常，輕負荷時更緊的配合。對向心軸承負荷的大小用徑向當量動負荷P與徑向額定動負荷C的比值區(qū)分。即當P0.07C時，為輕負荷，0.07C<P<0.15C時，為正常負荷，P>0.15C時，為重負荷。負荷越大配合過盈越大。（3）軸承尺寸大小軸承的

14、尺寸越大，選取的配合應(yīng)越緊。但對于重型機械上使用的特別大尺寸的軸承，應(yīng)采用較松的配合。 由以上分析可知，套圈相對于負荷方向的狀態(tài)不同（靜止，旋轉(zhuǎn)，擺動），負荷作用的性質(zhì)亦不相同，相對靜止狀態(tài)呈局部負荷作用，相對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)呈循環(huán)負荷作用，相對擺動狀態(tài)則呈擺動負荷作用。一般來說，受循環(huán)負荷作用的套圈與軸頸（或外殼孔）的配合應(yīng)選的較緊一些，而承受局部負荷作用的套圈外殼孔（或軸頸）的配合應(yīng)選的松一些（既可使軸承避免磨損，又可使裝配拆卸方便），而承受擺動負荷的套圈與承受循環(huán)負荷作用的套圈在配合要求上可選得相同或選的稍松一點。6負荷的大小 選擇滾動軸承與軸頸和外殼孔的配合，還與軸承套圈所受負荷的大小有關(guān)。G

15、B/T275-1993根據(jù)當量徑向動載荷P與軸承產(chǎn)品樣本中規(guī)定的額定動載荷C的比值大小，分成了輕，正常和重載荷3種類型，選擇配合時，應(yīng)隨著負荷的增大逐漸變緊。這是因為在重載荷和沖擊負荷作用時，為了防止軸承產(chǎn)生變形和受力不均，引起配合松動，隨著負荷的增大，過盈量應(yīng)選的越大，承受變化載荷應(yīng)比承受平穩(wěn)載荷的配合選的較緊一些。7徑向游隙 軸承的徑向游隙按GB/T4604-1993規(guī)定，分成第二組，基本組，第三組，第四組，第五組。游隙的大小依次由小到大。 游隙大小必須合適，過大不僅使轉(zhuǎn)軸發(fā)生較大的徑向跳動和軸向竄動，還會使軸承產(chǎn)生較大的振動和噪音。過小又會使軸承滾動體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，使軸承摩擦

16、發(fā)熱而降低壽命，故游隙大小應(yīng)適度。 在常溫狀態(tài)下工作的具有基本組徑向游隙的軸承（供應(yīng)的軸承無游隙標記，即是基本組游隙），按表選取軸頸和外殼孔公差帶一般都能保證有適度的游隙。但如因重負荷軸承內(nèi)徑選取過盈量較大的配合，則為了補償變形引起的游隙過小，應(yīng)選用大于基本組游隙的軸承。8軸承游隙 采用過盈配合會導(dǎo)致軸承游隙的減小，安裝后應(yīng)檢驗軸承的游隙是否滿足使用要求，以便保證所選的配合及軸承游隙。由于過盈配合使軸承徑向游隙減小，如軸承的兩個套圈之一必須采用過盈特大的過盈配合時，應(yīng)選擇具有大于基本組的徑向游隙的軸承。當要求軸承的內(nèi)圈或外圈能沿軸向游動時，該內(nèi)圈與軸或外圈與殼體孔的配合，應(yīng)選較松的配合。9其他

17、因素（1）溫度的影響。因軸承摩擦發(fā)熱和其他熱源的影響而使軸承套圈的溫度高于相配件的溫度時，內(nèi)圈軸頸的配合將會變松，外圈外殼孔的配合將會變緊，當軸承工作溫度高于100時，應(yīng)對所選用的配合適當修正（減小外圈與外殼孔的過盈，增加內(nèi)圈與軸頸的過盈）。（2）轉(zhuǎn)速的影響。對于轉(zhuǎn)速高又承受沖擊動負荷作用的滾動軸承，軸承與軸頸外殼孔的配合應(yīng)選用過盈配合。（3）公差等級的協(xié)調(diào)。選擇軸承和外殼孔精度等級時應(yīng)與軸承精度等級協(xié)調(diào)。如0級軸承配合軸頸一般為IT7,對旋轉(zhuǎn)精度和運動平穩(wěn)性有較高要求的場合（如電動機），軸頸為IT5時，外殼孔選為IT6。 采用類比法選擇軸頸和外殼孔的公差帶時，可按照表所列條件選擇。（4）旋轉(zhuǎn)

18、精度。對于負荷較大，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，對于精密機床的輕負荷軸承，為避免孔和軸的形狀誤差對軸承精度影響，常采用較小的間隙配合。（5）工藝因素。為了便于安裝，拆卸，特別對于重型機械，宜采用較松的配合。如果既要求拆卸，又要求采用較緊配合時，可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。（6）軸承與殼體孔的結(jié)構(gòu)和材料。空心軸頸比實心軸頸，薄壁殼體比厚壁殼體，鋁合金殼體比鋼或鑄鐵殼體采用的配合要緊些，而剖分式殼體比整體式殼體采用的配合要松些，以免過盈將軸承外圈夾扁，甚至將軸卡住。 對于滾針軸承，外殼孔材料為鋼或鑄鐵時，尺寸公差帶可選用N5（或N6），為輕合金時選用N5（或N6）略松的公差帶。軸頸尺寸公差有內(nèi)圈時選用k5（或j6），無內(nèi)