第七章滚动轴承的公差与配合

第七章滚动轴承的公差与配合学习指导学习目的:掌握滚动轴承的公差与配合标准，为合理选用滚动轴承的配合打下基础。学习要求:了解滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定和与滚动轴承配合的轴颈及外壳孔的常用公差带；理解滚动轴承内圈与轴颈采用基孔制配合、外圈与外壳孔采用基轴制配合的依据和滚动轴承旋转精度和游隙的概念；掌握滚动轴承公差等级的划分，了解各个公差等级的滚动轴承的应用和滚动轴承内、外圈公差带的特点。第一节滚动轴承的互换性和公差等级一、滚动轴承作用：轴承是一种传动支承部件，它既可以用于支承旋转的轴，又可以减少轴与支承部件之间的摩擦力，广泛地用于机械传动中。分类：滑动轴承（铜轴瓦）滚动轴承：按滚动体结构：球轴承、滚子轴承、滚针轴承按承受载荷形式：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承１．轴承的作用及分类：2．滚动轴承的组成：•滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。3．滚动轴承的安装形式：•外圈与箱体上的轴承座配合，内圈与旋转的轴颈配合。•通常外圈固定不动——因而外圈与轴承座为过盈配合；内圈随轴一起旋转——内圈与轴也为过盈配合。•考虑到运动过程中轴会受热变形延伸，一端轴承应能够作轴向调节；调节好后应轴向锁紧。4．滚动轴承的结构特点：•滚动轴承是一种标准件。•有内外两种互换性。•滚动轴承的精度要求很高。5．有关滚动轴承的国标规定：•滚动轴承的国家标准不仅规定了滚动轴承本身的尺寸公差、旋转精度（跳动公差等）、测量方法，还规定可与滚动轴承相配的箱体孔和轴颈的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。TBTCHDddDd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二、滚动轴承的公差等级及其应用1．滚动轴承的公差等级滚动轴承的公差等级由轴承的尺寸公差和旋转精度决定。公差等级分为2、4、5、6(6x)、0共五个级，它们依次由高到低，2级最高，0级最低。2．各个公差等级的滚动轴承的应用1．单一平面平均内径：在轴承内圈任一横截面内测得的内圈内径的最大与最小直径的平均值，用dmp表示。2．单一平面平均外径：在轴承外圈任一横截面内测得的外圈外径的最大与最小直径的平均值，用Dmp表示。3．单一平面平均内径偏差：单一平面平均内径与公称直径（用d表示）的差，用Δdmp表示。4．单一平面平均外径偏差：单一平面平均外径与公称直径（用D表示）的差，用ΔDmp表示。任何尺寸的公差带由两个因素决定：公差带的宽窄和公差带的位置。滚动轴承的公差带也不例外，其公差带如图所示。轴承内、外径公差带的特点是：所有公差带都单向偏置在零线下方，即上偏差为0，下偏差为负值。三、滚动轴承内、外径公差带及其特点滚动轴承单一平面平均内dmp、外径Dmp的公差带450D6(6x)20+-2456(6x)0d0-+公差等级06542基本尺寸/mm极限偏差/μm大于到上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差上偏差下偏差内圈Δdmp18300－100－80－60－50－2.530500－120－100－80－60－2.5外圈ΔDmp50800－130－110－90－70－4801200－150－130－100－80－5部分向心轴承Δdmp和ΔDmp的极限值r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7g6g5d内圈公差带k6n6p60+-j5与滚动轴承配合的轴颈的17种公差带一、滚动轴承的内、外径公差带第二节、轴和外壳孔与滚动轴承的配合M6K7M7N6N7P6P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差带0+-D与滚动轴承配合的外壳孔的16种公差带一）、选择滚动轴承与轴颈、外壳孔配合时应考虑的主要因素1.负载类型：作用在轴承上的径向负荷，一般是由定向负荷（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，径向负荷可以分以下几种情况为：二、滚动轴承与轴颈、外壳孔配合选用1.轴承套圈相对于负荷方向的运转状态(考虑滚道的磨损)(1)轴承套圈相对于负荷方向固定：与套圈相对静止的径向负荷称为局部负荷。作用在静止套圈上的方向不变的径向负荷Fr即为局部负荷，如图（a）中的外圈和图（b）中的内圈所承受的负荷。(2)轴承套圈相对于负荷方向旋转：与套圈相对旋转的径向负荷称为循环负荷。作用在旋转套圈上的方向不变的径向负荷Fr，即为循环负荷，如图（a）中的内圈和图（b）中的外圈所承受的负荷。(3)轴承套圈相对于负荷方向摆动、如图摆动负荷ABFFcFrFFcFFF局部负荷与较小的循环负荷的合成称为摆动负荷。承受摆动负荷的套圈，其合成的径向负荷相对于套圈在有限范围内摆动，因此，只有套圈的一部分受到负荷的作用。例如在图（C）和图（d）所示，当定向负荷Fr大于旋转负荷Fc时，二者的合成负荷的大小将周期性的变化，且在一定区域内摆动如图所示。此时静止的套圈承受摆动负荷，而旋转套圈则仍承受循环负荷。（1）当套圈相对于负荷方向固定时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合应稍松些，一般选用具有平均间隙较小的过渡配合或具有极小间隙的间隙配合。（2）当套圈相对负荷方向旋转时。该套圈与轴颈或外壳孔的配合应较紧，一般选用过盈小的过盈配合或过盈概率大的过渡配合。必要时，过盈量的大小可以通过计算确定。（3）当套圈相对于负荷方向摆动时，该套圈与轴颈或外壳孔的配合的松紧程度，一般与套圈相对于负荷方向旋转时选用的配合相同，或稍松一些。结论：轴承与轴颈或外壳孔配合的选择，应依据所承受载荷的性质（轻、正常、重负荷）依次越来越紧。轴承在负载的作用下，套圈会发生变形，使配合面受力不均匀，引起松动。因此，受重负载时配合应紧些，受轻负载时配合应松些。一般地，负载如下分类：轻负载：P≤0.07C正常负载：0.07C＜P≤0.15C重负载：P＞0.15C其中：C为轴承的额定负载，数据可以从有关手册中查找。2.负荷的大小GB/T4604—1993规定，轴承的径向游隙共分五组：第2组，0组，第3、4、5组，游隙的大小依次由小到大。其中，0组为基本游隙组。0组径向游隙值适用于一般的运转条件、常规温度及常用的过盈配合，对于采用较紧配合、内外圈温差较大、需要降低摩擦力矩及深沟球轴承承受较大轴向载荷或需改善调心性能的工况，宜采取3、4、5组游隙值。3.径向游隙5.轴承工作时的温度形成轴向移动：轴承旋转时，套圈的温度经常高于相邻零件的温度。轴承的内圈可能因热胀而使配合变松；外圈会因热胀而使配合变紧。选择配合时应考虑温度的影响。4.为轴承的安装与拆卸方便，对重型机械用的大型或特大型的轴承，宜采用较松的配合；随着轴承尺寸的增大，过盈配合的过盈应随之增大，间隙配合的间隙应随之增大；当轴承的旋转速度较高，又在冲击振动负荷下工作时，轴承与轴和外壳孔的配合最好都选过盈配合。6.其他因素：旋转精度和旋转速度：当对轴承有较高旋转精度要求时，为消除弹性变形和振动的影响，应避免采用带间隙的配合，但也不能太紧。轴承转速越高，应选用愈紧的配合。等等轴颈和外壳孔的公差等级随轴承的公差等级、旋转精度和运动平稳性的提高而应相应提高。与0、6两公差等级的轴承相配合的轴颈和外壳孔的公差等级，一般分别为IT6和IT7。综上所述，影响滚动轴承配合选用的因素很多，通常难以用计算法确定，所以在实际设计时常采用类比法。课本中表分别列出安装向心轴承和角接触轴承的轴颈和外壳孔的公差带的选择，可供设计时参考。二）、与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的公差等级的确定三、形位公差及表面粗糙度的确定：•为了保证轴承的正常运转，除了正确地选择轴承与轴颈及箱体孔的公差等级及配合外，还应对轴颈和箱体孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。–形状公差：主要是轴颈和箱体孔的表面圆柱度要求。–位置公差：主要是轴肩端面的跳动公差。–表面粗糙度：表面粗糙度值的高低直接影响着配合质量和连接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对表面粗糙度提出较高的要求。具体选择参见教材P146相应表格。在装配图上标注滚动轴承与轴和外壳孔的配合时，只需标注轴和外壳孔的公差带代号。下图即为滚动轴承与轴、外壳孔在装配图上的标注，以及轴颈、外壳孔零件图的标注示例。与轴承结合件的标注四、滚动轴承的标注φ55j6φ100H7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轴承座及轴颈的公差等级代号。1、在装配图上的标注Φ100H7（）+0.0350A0.015A0.061.62+0.012Φ55j6（）-0.0070.040.01AA0.631.25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2、在零件图上的标注（1）滚动轴承的公差等级由高到低分为2、4、5、6（6x）、0，其中0级精度最低，称为普通及，应用最广。（2）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的配合尺寸公差带的特点（3）与滚动轴承相配合的轴颈和壳体孔的公差带是从《极限与配合》标准中选。（4）滚动轴承与轴颈和壳体孔配合的基准制（由标准件决定）（5）滚动轴承配合的选择一般采用类比法。（6）轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值等的选择。小结