第6章-滚动轴承的公差与配合

1第六章滚动轴承的公差与配合第一节概述第二节滚动轴承的公差等级第三节滚动轴承内、外径的公差带及其特点第四节滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择2第一节概述滚动轴承是机器中广泛应用的一种作为传动支承的标准化部件。特点：摩擦力矩小、消耗功率小、起动容易、更换简便等。按承受负荷的方向：向心(径向)、向心推力、推力(止推)按滚动体形状：球、滚柱（圆柱或圆锥体）34TBTCHDddDd外圈内圈滚动体保持架DαdDa)向心轴承b)圆锥滚子轴承c)角接触球轴承d)推力轴承滚动轴承的类型5不完全互换性：滚动轴承组成零件间。完全互换性：滚动轴承配合尺寸。配合的公称尺寸：外径D、内径d6第二节滚动轴承的公差等级按照GB/T307.3-2005《滚动轴承通用技术规则》规定：向心滚动轴承共分为5级，分别为0,6(或6x),5,4和2级，其中0级精度最低，2级精度最高，6x级用于圆锥滚子轴承。推力滚动轴承共分为4级，分别为0,6,5和4级，其中0级最低，4级最高。向心滚动轴承的各级公差值规定在GB/T307.1-2005《滚动轴承向心轴承公差》推力滚动轴承的各级公差值规定在GB/T307.4-2002《滚动轴承推力轴承公差》7精度等级的选择主要考虑两个方面：根据机器功能对轴承部件的旋转精度要求。例如当机床主轴的径向跳动要求为0.01mm时，多选用5级轴承；若径向跳动要求为0.001～0.005mm时，多选用4级轴承。转速的高低。转速高时，由于与轴承配合的旋转轴（或壳体孔）可能随轴承的跳动而跳动，势必造成旋转不平稳，产生振动和噪声，因此转速高时，应选用精度高的轴承。80级轴承在机械制造中应用最广。通常用于旋转精度要求不高、中等负荷、中等转速的一般机构中。例如，普通机床的进给机构；汽车和拖拉机的变速机构；普通电机、水泵、压缩机和汽轮机中的旋转机构等。6级轴承用于旋转精度或旋转速度较高的旋转机构中，例如普通车床、铣床的传动轴承，精密车床、铣床主轴后轴承。5，4级轴承用于旋转精度和转速都高的旋转机构，如精密车床、精密铣床及镗床的主轴轴承多用5级轴承；高精度磨床、螺纹磨则用4级轴承。2，4，5，6级轴承，统称高精度轴承，应用参见表6-1.9101．滚动轴承的尺寸精度滚动轴承尺寸精度是指内圈的内径d、外圈的外径D和内圈宽度B、外圈宽度C和装配高T的制造精度。滚动轴承的精度是按照滚动轴承的基本尺寸精度和滚动轴承的旋转精度的高低来划分的。第三节滚动轴承内径与外径的公差带及其特点d、D轴承内、外径的公称尺寸。11ds和Ds——轴承的单一内径和外径，它是指与实际内孔（外圈）表面和一径向平面的交线相切的两平行切线之间的距离。△ds和△Ds——轴承单一内径和外径偏差，即△ds＝ds－d，△Ds＝Ds－D。控制轴承单一内径、外径偏差。Vdsp和VDsp——轴承单一平面内径、外径的变动量，即Vdsp＝dsmax－dsmin，VDsp＝Dsmax－Dsmin，用于控制轴承单一平面内径、外径圆度误差。dmp和Dmp——轴承单一平面平均内径和外径，即dmp＝（dspmax+dspmin）/2，Dmp＝（Dspmax+Dspmin）/2△dmp和△Dmp——轴承单一平面平均内径和外径偏差，即△dmp＝dmp－d，△Dmp＝Dmp－D，用于控制轴承与轴和外壳孔装配后的配合尺寸偏差12Vdmp和VDmp——轴承平均内径、外径的变动量，即Vdmp＝dmpmax－dmpmin，VDmp＝Dmpmax－Dmpmin。控制轴承与轴和壳体孔装配后，在配合面上的圆柱度误差。△BS和△CS——轴承内、外圈单一宽度偏差，即△BS＝Bs－B，△CS＝Cs－C.用于控制内、外圈宽度的实际偏差。VBS和VCS——内、外圈宽度变动量，即VBS＝Bsmax－Bsmin，VCS＝Csmax－Csmin。用于控制内、外圈宽度方向的形位误差。132．滚动轴承的旋转精度（工作精度）成套轴承内、外圈径向跳动Kia和Kea；成套轴承内、外圈轴向跳动Sia和Sea；内圈端面对内孔的垂直度Sd；外圈外表面对端面的垂直度SD；成套轴承外圆凸缘背面轴向跳动Sea1；外圈外表面对凸缘背面的垂直度SD1；对不同公差等级、不同结构型式的滚动轴承，其尺寸精度和旋转精度的评定参数有不同要求。表6-2和表6-3摘录了向心轴承内径、外径的公差值14-1516[例6-1]有两个4级精度的中系列向心轴承，公称内径d=40mm，从表6-2查得内径的尺寸公差及形状公差为173滚动轴承内、外径公差带特点1、滚动轴承外圈和外壳孔的配合，采用基轴制；内圈与轴颈的配合采用基孔制。2、轴承内圈通常与轴一起旋转。为防止内圈和轴颈的配合相对滑动而产生磨损，影响轴承的工作性能，要求配合面间具有一定的过盈，但过盈量不能太大。因此国标GB/T307.1-2005规定：内圈基准孔公差带位于以公称内径d为零线的下方。即上偏差为零，下偏差为负值。3、轴承外圈安装在外壳孔中，通常不旋转，考虑到工作时温度升高会使轴膨胀，两端轴承中有一端应是游动支承，可把外圈与外壳孔的配合稍松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量，不然轴弯曲，轴承内部就有可能卡死。因此国标GB/T307.1-2005规定：轴承外圈的公差带位于公称尺寸D为零线的下方。它与具有基本偏差h的公差带相类似，但公差值不同。18轴承内外径公差带图：06(6x)54206(6x)542+0-+0-Dd轴承外径Dmp的公差带轴承内径dmp的公差带19第四节滚动轴承与轴和外壳孔的配合及选用GB/T275-1993规定了与轴承内、外径相配合的轴和壳体孔的尺寸公差带、形位公差、表面粗糙度以及配合选用的基本原则。一、轴和外壳的尺寸公差带由于轴承内径和外径公差带在制造时已确定，因此它们分别与外壳孔、轴颈的配合，要由外壳孔和轴颈的公差带决定。故选择轴承的配合也就是确定轴颈和外壳孔的公差带。国家标准所规定的轴颈和外壳孔的公差带。如表6-5所示：1、轴承外圈与外壳孔的配合与GB/T1801－1999中基轴制的同名配合相比较，虽然尺寸公差的代号相同，但配合性质有所不同。2、轴承内圈与轴颈的配合比GB/T1801-1999中基孔制同名配合紧一些：g5、g6、h5、h6轴颈与轴承内圈的配合已变成过渡配合，k5、k6，m5、m6已变成过盈配合，其余也都有所变紧。22二、轴承配合的选择在选择轴承配合时，应综合考虑以下因素：轴承的工作条件；作用在轴承上负荷的大小、方向和性质；轴承类型和尺寸；与轴承相配的轴和壳体孔的材料和结构，工作温度，装卸和调整等。1、负荷类型作用在轴承上的径向负荷，一般是由局部负荷（如皮带的拉力或齿轮的作用力）和旋转负荷（如机件的离心力）合成的。按照作用方向与套圈的相对运动关系，负荷可以分为：23局部负荷（固定负荷）：作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负荷方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上。通常采用小间隙配合或过渡配合。PgPg外圈－局部负荷内圈－局部负荷24旋转负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成径向负荷顺次作用在套圈的整个圆周上。通常采用过盈或较紧的过渡配合。PgPg内圈－旋转负荷外圈－旋转负荷25PgPxPgPx内圈－旋转负荷外圈－摆动负荷内圈－摆动负荷外圈－旋转负荷PgPx摆动负荷：作用于轴承上的合成径向负荷与所承载的套圈在一定区域内相对摆动，即合成径向负荷经常变动地作用在套圈滚道的小于180°的部分圆周上。PgPx26ABPxPgPPPPPP27负荷类型承受局部负荷应选较松的过渡配合，或间隙较小的配合，以便让套圈滚道间的摩擦力矩带动套圈转位，使套圈受力均匀，延长轴承的使用寿命；承受旋转负荷应选过盈配合，或较紧的过渡配合，其过盈量的大小，以不使套圈与轴或壳体孔配合表面间产生爬行现象为原则。承受摆动负荷时，其配合要求与旋转负荷相同或略松一点。282、负荷的大小轴承在负荷的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负荷时配合应紧些，受轻负荷时配合应松些。一般地，负荷如下分类：轻负荷：P≤0.07C正常负荷：0.07C＜P≤0.15C重负荷：P＞0.15C其中：p为径向负荷；C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找。293、轴承游隙30轴承游隙指径向游隙。《滚动轴承径向游隙》（GB/T4604-1993）规定，径向游隙分为五组，即：第2组、基本组、第3组、第4组和第5组，游隙依次由小到大。游隙的大小影响较大，如果游隙过大，不仅使转轴发生径向跳动与轴向跳动，还会使轴承产生振动和噪声。相反，游隙过小，使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，轴承摩擦发热，从而影响轴承工作寿命。故设计时，选用游隙要适度。在常温状态下工作的具有基本组径向游隙的轴承（供应时无游隙标记，即其基本组游隙），按表6-6、表6-7选取的轴与外壳孔公差带，一般都能保证有适度的游隙，但如因负荷较重，轴承内径选取过盈较大配合，为了补偿变形引起的游隙过小，应选用大于基本组游隙的轴承。3、轴承游隙314、轴承的旋转精度和速度当轴承有较高旋转精度要求时，为了消除弹性变形和振动的影响，不宜选用间隙配合，但也不宜过紧。对轴承旋转速度很高时，应选用较紧的配合。对一些精密机床的轻负荷轴承，为了避免外壳孔和轴的形状误差对轴承精度的影响，常采用较小的间隙配合，例如内圆磨床的磨头，内圈间隙1~4μm，外圈间隙4~10μm。5、轴承工作温度在选择配合时，必须考虑轴承装置各部分的温度差及热传导方向，进行适当的修正。326.其他因素轴与外壳孔的结构和材料轴承套圈与其部位的配合，不应由于轴或外壳孔表面不规则形状而导致内、外圈变形。对开式外壳，与轴承外圈的配合，不宜采用过盈配合，但也不能使外圈在外壳孔内转动。为了保证有足够的支撑面，当轴承安装于薄壁外壳、轻合金外壳或空心轴上时，应采用比厚壁外壳、铸铁外壳或实心轴更紧的配合。安装与拆卸方便在很多情况下，为了便于安装与拆卸，轴承选用间隙配合。当需要采用过盈配合时，常采用分离型轴承或内圈带锥孔和紧定套或退卸套的轴承。滚动轴承的尺寸愈大，采用过盈配合时，过盈越大；选取间隙配合时，间隙应越大。33经验类比法3637三、滚动轴承配合选用示例及图样标注1、在装配图上的标注在装配图上，不用标注轴承的公差等级代号，只需标注与之相配合的壳体孔或轴颈的公差等级代号。φ55j6φ100H7382、在零件图上的标注在零件图上，应标注以下参数：A、尺寸公差B、形状公差C、位置公差D、表面粗糙度Φ100H7（）+0.0350A0.015A0.061.63.2+0.012Φ55j6（）-0.0070.040.01AA0.81.639四、滚动轴承配合选择实例例6－2：在C616车床主轴后支承上，装有两个单列向心球轴承，如图所示。其外形尺寸为：d×D×B=50×90×20(mm)。试确定轴承的精度等级，轴承与轴和壳体孔的配合。解：分析轴承的精度等级：(1)C616车床属轻载的普通车床，主轴承受轻载荷。(2)C616车床主轴的旋转精度和转速较高，选择6级精度的滚动轴承。40(1)轴承内圈与主轴一起旋转，故内圈承受旋转负荷，外圈装在壳体孔中不动，故外圈承受局部负荷。前者配合要求紧，后者配合可略松。(2)参照表6－6、表6－7，选出轴公差带为φ50j5，壳体孔公差带为φ90H6或φ90G6。(3)机床主轴前轴承已轴向定位，若后轴承外圈与壳体孔配合无间隙，则不能补偿由于温度变化引起的主轴的伸缩性；若外圈与壳体孔配合有间隙，会引起主轴跳动，影响车床的加工精度。为了满足使用要求，将壳体孔公差带改用Φ90k6（因H6,G6太松）。分析确定轴承与轴和壳体孔的配合：006.0005.0550j根据GB/T1801—1999查得：轴为，外壳孔为。004.0018.0K690001.0500013.090(4)由表6－2、表6－3查得：6级轴承单一平面平均内径偏差(△dmp)为，单一平面平均外径偏差(△Dmp)为4142(5)按表6－8、表6－9查出轴和壳体孔的形位公差、表面粗糙度值，