第十章滚动轴承的公差与配合

第十章_滚动轴承的公差与配合•任务7.1认识滚动轴承•任务7.2熟悉滚动轴承公差与配合滚动轴承是标准件，应用广泛。其主要作用是支承旋转轴系以减少摩擦或磨损。本单元主要研究滚动轴承的公差与配合。7.1.1滚动轴承的组成、分类及优点：任务7.1认识滚动轴承滚动轴承组成：典型的滚动轴承结构由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。其内圈内径d与轴颈配合，外圈外径D与外壳孔配合。滚动轴承的分类：按可承受负荷的方向分向心轴承推力轴承向心推力轴承按滚动体的形状分球轴承滚子轴承滚针轴承滚动轴承的工作性能和使用寿命不仅取决于轴承本身的制造精度，还与滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度以及安装正确与否等因素有关。与滑动轴承相比，滚动轴承的优点：（1）应用设计简单，产品已标准化，具有优良的互换性和通用性；（2）启动摩擦力矩低，功率损耗小，滚动轴承效率（0.98~0.99）比混合润滑轴承高；（3）复合、转速和工作温度的适应范围宽，工况条件的少量变化对轴承性能影响不大；（4）大多数类型的轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴向尺寸较小；（5）易于润滑、维护和保养。7.1.2滚动轴承的精度等级及其应用滚动轴承公差国标（GB307.3—2005）规定，轴承按尺寸精度和旋转精度分为五个精度等级（向心轴承）各个精度等级的应用场合见P169机床主轴轴承精度等级见表7-1-10、6、5、4、2•0级轴承称为普通级，在机械制造业中应用最广，用于旋转精度要求不高、中等负荷、中等转速的一般机构中。•6级轴承应用于旋转精度和转速要求较高的旋转机构中。•5、4级轴承应用于旋转精度和转速要求高的旋转机构中。•2级轴承应用于旋转精度和转速要求特别高的旋转机构中。任务7.2熟悉滚动轴承公差与配合7.2.1滚动轴承内、外径公差带及特点轴承内圈内径与轴颈的配合采用基孔制；轴承外圈外径与外壳孔的配合采用基轴制。1.滚动轴承内圈内径公差带滚动轴承内圈与轴颈的配合应具有一定的过盈但过盈量不宜过大。因此，国标规定轴承基准孔公差带位于零线的下方。如图所示。2.滚动轴承外圈外径公差带滚动轴承外圈与外壳孔之间一般不作相对运动，国标规定轴承基准轴公差带位于零线的下方，如图所示。7.2.2滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择1.轴颈和外壳孔的公差带由于轴承内圈内径（基准孔）和外圈外径（基准轴）的公差带在轴承制造时已确定，因此轴承内圈和轴颈、外圈和壳体孔的配合面间的配合性质，主要由轴颈和外壳孔的公差带决定。即，轴承配合的选择就是确定轴颈和外壳孔的公差带。国家标准GB/T275—1993《滚动轴承与轴和外壳的配合》对与0级和6(6x)级轴承配合的轴颈规定了17种公差带，外壳孔规定了16种公差带，如图7-2-2所示。图7-2-22.滚动轴承与轴径、外壳孔配合的选择※※※1）轴承承受负荷的类型根据轴承所承受的负荷对于套圈作用的不同，可分为三类：(1)固定负荷合成径向负荷始终不变地作用在套圈滚道的某一局部区域上。图7-2-3定向负荷内圈旋转定向负荷外圈旋转旋转负荷内圈旋转旋转负荷外圈旋转滚动轴承配合选择的主要依据是根据滚动轴承的种类、尺寸大小和滚动轴承套圈承受负荷的类型、大小及轴承的游隙等因素。（2）旋转负荷作用在轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，依次作用在套圈的整个轨道上。P172改图7-2-4（3）摆动负荷作用在轴承上的合成径向负荷在套圈滚道的一定区域内相对摆动。当Fr＞Fc时（图7-2-4），合成负荷在轴承下方AB区域内摆动，不旋转的套圈承受摆动负荷，旋转的套圈承受旋转负荷。当Fr＜Fc时，合成负荷沿整个圆周变动，不旋转的套圈承受旋转负荷，而旋转的套圈承受摆动负荷。•受固定负荷的套圈配合应选松一些，一般应选用过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。•受旋转负荷的套圈配合应选较紧的配合，一般应选用过盈量较小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合。•受摆动负荷的套圈配合松紧程度应介于前两种负荷之间。2）轴承负荷的大小向心轴承载荷的大小可用当量动载荷Pr与额定动载荷Cr的比值区分：Pr≤0.07Cr时为轻载荷；0.07Cr＜Pr≤0.15Cr时为正常载荷；Pr＞0.15Cr时为重载荷。载荷越大配合过盈量应越大。4）轴承尺寸大小随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合的过盈量越大，间隙配合的间隙量越大。5）轴承游隙游隙过大，会引起转轴较大的径向跳动和轴向窜动，轴承产生较大的振动和噪声；游隙过小，尤其是轴承与轴颈或外壳孔采用过盈配合时，则会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，引起轴承的摩擦发热，以致降低寿命。因此轴承游隙的大小应适度。6）工作温度轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，使轴承套圈的温度经常高于与它相配合轴颈和外壳孔的温度。由此，内圈因热膨胀与轴颈的配合变松，外圈因热膨胀与外壳孔的配合变紧，所以轴承工作温度高于100°C时，应对选择的配合进行修正。3）轴颈和外壳孔的公差等级应与轴承的公差等级相协调与0级、6级配合的轴颈一般为IT6，外壳孔一般为IT7。7）旋转精度和旋转速度对于承受较大负荷且旋转精度要求较高的轴承，为了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合，但也不宜太紧。轴承的旋转速度越高，应选用越紧的配合。（1）公差等级的选择与滚动轴承相配合的轴、孔的公差等级和轴承的精度有关。对旋转精度和运转平稳性有较高要求的场合，在提高轴承公差等级的同时，轴承配合部位也应按相应精度提高。3.轴径和外壳孔的公差等级和公差带的选择（2）公差带的选择与轴承相配合的轴径公差带和外壳孔公差带按GB/T275—1993选取。向心轴承与轴的配合，轴公差带代号按表7-2-1选择；向心轴承与外壳孔的配合，孔公差带代号按表7-2-2选择；推力轴承和轴的配合，轴公差带代号按表7-2-3选择；推力轴承和外壳孔的配合，孔公差带代号按表7-2-4选择。4.配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度（1）配合表面及端面的形位公差为保证轴承正常工作，对轴颈和外壳孔表面应提出圆柱度公差要求。为保证轴承工作时有较高的旋转精度，规定了轴肩和壳体孔端面的端面圆跳动公差。（表7-2-5）（2）配合表面及端面的粗糙度要求表面粗糙度的大小不仅会影响配合性质，还会影响连接的强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对粗糙度提出较高的要求。见表7-2-65.图样标注在装配图上，不需要标注轴承的公差等级代号，只需标注于之相配合的外壳孔及轴颈的公差等级代号。在零件图上，只需标注于之相配合的外壳孔及轴颈的尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度。