滾動軸承的公差與配合

1、2021/3/20,1/49,2021/3/20,2/49,本章學(xué)習(xí)內(nèi)容,6.2 滾動軸承精度等級及應(yīng)用,6.1 概述,6.4 滾動軸承的配合及選擇,6.3 滾動軸承內(nèi)、外徑的公差帶,2021/3/20,3/49,6.1 概 述 General Description,滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)化部件，一般由外圈、內(nèi)圈、滾動體(滾子或鋼球)和保持架組成。內(nèi)圈內(nèi)徑d與軸頸配合，外圈外徑D與外殼孔配合,各零件的作用,外圈：支承軸或軸上零件,保持架: 將滾動體分開,內(nèi)圈：和軸頸裝配,滾動體：滾動接觸,2021/3/20,4/49,滾動軸承的類型：向心滾子軸承、向心推力球軸承、推力球軸承、推力向心滾子軸承,推力軸

2、承,圓錐滾子軸承,深溝球軸承,2021/3/20,5/49,滾動軸承的外徑D、內(nèi)徑d是配合尺寸，分別與外殼和軸頸相配合。 滾動軸承與外殼孔及軸頸的配合屬于光滑圓柱體配合，其互換性為完全互換,內(nèi)、外圈滾道與滾動體的裝配一般采用分組裝配，其互換性為不完全互換。 滾動軸承具有摩擦系數(shù)小，潤滑簡便、易于更換等許多優(yōu)點，因而，在機械制造中作為轉(zhuǎn)動支承得到廣泛應(yīng)用,2021/3/20,6/49,6.2 滾動軸承精度等級及應(yīng)用 Accuracy Class and Application of Rolling Bearings,滾動軸承的精度是根據(jù)其外形尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度劃分的。 滾動軸承的外形尺寸公差是指

3、軸承的外徑D、內(nèi)徑d、寬度B的尺寸公差。滾動軸承的旋轉(zhuǎn)精度是指軸承內(nèi)外圈的徑向跳動、端面對滾道的跳動和端面對內(nèi)孔的跳動,2021/3/20,7/49,6.2.1 滾動軸承的精度,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定： (1) 向心軸承按其尺寸公差和旋轉(zhuǎn)精度分為五個公差等級，用0，6，5，4，2表示。精度依次提高，0級公差軸承精度最低，2級公差精度最高 (2) 圓錐滾子軸承精度分為0，6x，5和4共四級； (3) 推力軸承分為0，6，5和4共四級,2021/3/20,8/49,6.2.2 滾動軸承各應(yīng)用情況精度,0級軸承普通級。 用于低、中速及旋轉(zhuǎn)精度要求不高的一般旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，它在機械中應(yīng)用最廣。例如：機床變速箱、

4、進給箱的軸承等。 6級軸承用于轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。例如：普通機床的主軸后軸承、精密機床變速箱的軸承等。 5級、4級軸承用于高速、高旋轉(zhuǎn)精度要求的機構(gòu)。例如：精密機床的主軸軸承、精密儀器儀表的主要軸承等。 2級軸承用于轉(zhuǎn)速很高，旋轉(zhuǎn)精度要求也很高的機構(gòu)。例如：齒輪磨床、精密坐標(biāo)堂床的主軸軸承、高精度儀器儀表的主要軸承等,2021/3/20,9/49,6.3 滾動軸承內(nèi)、外徑的公差帶 Tolerance Zone of Internal Diameter & External Diameter,滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件，為了便于互換，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,軸承的內(nèi)圈與軸采用基孔制配合 軸承的外

5、圈與孔采用基軸制配合,2021/3/20,10/49,2021/3/20,11/49,2021/3/20,12/49,1單一平面平均內(nèi)徑：在軸承內(nèi)圈任一橫截面內(nèi)測得的內(nèi)圈內(nèi)徑的最大與最小直徑的平均值，用dmp表示。 2單一平面平均外徑：在軸承外圈任一橫截面內(nèi)測得的外圈外徑的最大與最小直徑的平均值，用Dmp表示,6.3.1 滾動軸承的公差,3單一平面平均內(nèi)徑偏差：單一平面平均內(nèi)徑與公稱直徑(用d表示)的差，用dmp表示。 4單一平面平均外徑偏差：單一平面平均外徑與公稱直徑(用D表示)的差，用Dmp表示,2021/3/20,13/49,部分向心軸承d mp和D mp的極限值,2021/3/20,1

6、4/49,6.3.2 滾動軸承的公差帶,外圈Dmp的公差帶的上偏差為零與基軸制相同， 內(nèi)圈dmp的公差帶的上偏差也為零，這與一般基孔制不同,滾動軸承單一平面平均內(nèi)徑dmp、外徑Dmp的公差帶圖,軸承外徑Dmp的公差帶,軸承內(nèi)徑dmp的公差帶,2021/3/20,15/49,6.3.2 滾動軸承的公差帶,從圖上可以看出，滾動軸承單一平面平均內(nèi)徑dmp、外徑Dmp的公差帶均采用單向制，即公差帶都分布在零線下方，上極限偏差為零，下極限偏差為負(fù)值,滾動軸承單一平面平均內(nèi)徑dmp、外徑Dmp的公差帶圖,軸承外徑Dmp的公差帶,軸承內(nèi)徑dmp的公差帶,這樣分布主要是考慮到在多數(shù)情況下，軸承的內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)

7、動時，為了防止它們之間發(fā)生相對運動導(dǎo)致結(jié)合面磨損，則兩者的配合應(yīng)有一定的過盈；但由于內(nèi)圈是薄壁件，且一定時間后又必須拆卸，因此過盈量不宜過大，所以國家標(biāo)準(zhǔn)所對頂?shù)膯蜗蛑普沁m合這一要求,2021/3/20,16/49,6.4 滾動軸承的配合及選擇 Fits and selection of Rolling Bearings,參照標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 2751993 滾動軸承與軸和外殼的配合,2021/3/20,17/49,6.4.1 與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的常用公差帶,由于軸承內(nèi)徑(基準(zhǔn)孔)和外徑(基準(zhǔn)軸)的公差帶在軸承制造時已確定，因此軸承內(nèi)圈和軸頸、外圈和殼體孔的配合面間的配合性質(zhì)，主要

8、由軸頸和外殼孔的公差帶決定。即，軸承配合的選擇就是確定軸頸和外殼孔的公差帶。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2751993滾動軸承與軸和外殼的配合對與0級和6(6x)級軸承配合的軸頸規(guī)定了17種公差帶，外殼孔規(guī)定了16種公差帶，如圖所示,2021/3/20,18/49,6.4.1 與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的常用公差帶,與滾動軸承配合的軸頸的常用公差帶,17種公差帶,2021/3/20,19/49,6.4.1 與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的常用公差帶,與滾動軸承配合的外殼孔的常用公差帶,16種公差帶,2021/3/20,20/49,正確選擇軸承配合，對保證機器正常運轉(zhuǎn)，提高軸承壽命，充分發(fā)揮軸承的承載能力

9、關(guān)系重大。選擇軸承配合時，應(yīng)綜合考慮軸承的工作條件，作用在軸承上的負(fù)荷大小、方向和性質(zhì)，工作溫度，軸承類型和尺寸，旋轉(zhuǎn)精度和速度等一系列因素,6.4.1 滾動軸承配合的選擇,2021/3/20,21/49,根據(jù)軸承所承受的負(fù)荷對于套圈作用的不同，可分為三類： (1) 固定負(fù)荷 合成徑向負(fù)荷始終不變地作用在套圈滾道的某一局部區(qū)域上,1. 軸承承受負(fù)荷的類型,定向負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn),定向負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn),2021/3/20,22/49,1. 軸承承受負(fù)荷的類型,定向負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn),定向負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn),2)旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 作用在軸承

10、上的合成徑向負(fù)荷與套圈相對旋轉(zhuǎn)，依次作用在套圈的整個軌道上,2021/3/20,23/49,1. 軸承承受負(fù)荷的類型,定向負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn),定向負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)負(fù)荷 外圈旋轉(zhuǎn),3)擺動負(fù)荷 作用在軸承上的合成徑向負(fù)荷在套圈滾道的一定區(qū)域內(nèi)相對擺動,2021/3/20,24/49,2. 軸承負(fù)荷的大小,負(fù)荷越大配合過盈量應(yīng)越大,滾動軸承與軸頸或外殼孔配合的最小過盈，取決于負(fù)荷大小。國標(biāo)將徑向當(dāng)量動負(fù)荷Pr分為輕、正常、重負(fù)荷三種類型。對向心軸承負(fù)荷的大小用Pr與軸承產(chǎn)品樣本中規(guī)定的徑向額定動負(fù)荷Cr的比值來區(qū)分。 Pr0.07Cr輕負(fù)荷 0.07CrPr0.15Cr正常負(fù)荷

11、 Pr0.15Cr重負(fù)荷 Cr 額定動負(fù)荷 在機械設(shè)計手冊中查到。 Pr 徑向負(fù)荷 機械設(shè)計手冊中查到,2021/3/20,25/49,3. 軸承尺寸,隨著軸承尺寸的增大，選擇的過盈配合的過盈量越大，間隙配合的間隙量越大,4. 軸承游隙,游隙過大，會引起轉(zhuǎn)軸較大的徑向跳動和軸向竄動，軸承產(chǎn)生較大的振動和噪聲；游隙過小，尤其是軸承與軸頸或外殼孔采用過盈配合時，則會使軸承滾動體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，引起軸承的摩擦發(fā)熱，以致降低壽命。因此軸承游隙的大小應(yīng)適度,游隙: 軸承的內(nèi)、外圈與滾動體之間的間隙量,2021/3/20,26/49,5. 旋轉(zhuǎn)精度和旋轉(zhuǎn)速度,對于承受較大負(fù)荷且旋轉(zhuǎn)精度要求較高的

12、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，但也不宜太緊。 對精密機床的輕負(fù)荷軸承，為避免孔與軸的形狀誤差對軸承精度的影響，長采用較小的間隙配合。例如，內(nèi)圓磨床磨頭處的軸承，其內(nèi)圈間隙14m，外圈間隙410m。 軸承的旋轉(zhuǎn)速度較高，有在沖擊振動負(fù)荷下工作的軸承，它與軸頸和外殼孔的配合最好選用過盈配合,2021/3/20,27/49,6. 其他因素,1) 工作溫度 軸承工作時，由于摩擦發(fā)熱和其他熱源的影響，使軸承套圈的溫度經(jīng)常高于與它相配合軸頸和外殼孔的溫度。由此，內(nèi)圈因熱膨脹與軸頸的配合變松，外圈因熱膨脹與外殼孔的配合變緊，所以軸承工作溫度高于100C時，應(yīng)對選擇的配合進行修正 。

13、 (2) 考慮軸承安裝和拆卸方便的問題。 (a)只要求裝拆方便可選用較松配合。 (b)如既要求裝拆方便，又需緊配合時可采用分離型軸承或采用內(nèi)圈帶錐孔，帶緊定套和退卸套的軸承。 綜上所述，影響滾動軸承配合選用的因素較多，難以用計算方法確定，所以在生產(chǎn)中常用類比法,2021/3/20,28/49,6.4.2 公差等級的選擇,與滾動軸承相配合的軸、孔的公差等級和軸承的精度有關(guān)。 對旋轉(zhuǎn)精度和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性有較高要求的場合，在提高軸承公差等級的同時，軸承配合部位也應(yīng)按相應(yīng)精度提高,2021/3/20,29/49,6.4.3 公差帶的選擇,與軸承相配合的軸頸公差帶和外殼孔公差帶按GB/T 2751993 選

14、取，此國家標(biāo)準(zhǔn)所涉及的主要表格有： 向心軸承與軸的配合，軸公差帶代號； 向心軸承與外殼孔的配合，孔公差帶代號； 推力軸承和軸的配合，軸公差帶代號； 推力軸承和外殼孔的配合，孔公差帶代號,2021/3/20,30/49,向心軸承與軸的配合 軸公差帶代號,圓柱孔軸承,注: (1) 凡對精度有較高要求的場合，應(yīng)用j5, k5代替j6, k6 (2) 圓錐滾子軸承、角接觸球軸承配合對游隙影響不大，可用k6, m6代替k5, m5 (3) 重負(fù)荷下軸承游隙應(yīng)選大于0組,2021/3/20,31/49,2021/3/20,32/49,2021/3/20,33/49,2021/3/20,34/49,6.4.

15、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,軸承的內(nèi)外圈是薄壁件，易變形，尤其是超輕、特輕系列的軸承，但其形狀誤差在裝配后靠軸頸和外殼孔的正確形狀可以得到矯正。為了保證軸承正確安裝、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，通常對軸頸和外殼孔表面提出圓柱度公差要求。 為保證軸承工作時有較高的旋轉(zhuǎn)精度，應(yīng)限制與套圈端面接觸的軸肩及外殼孔肩的傾斜，特別是在高速旋轉(zhuǎn)的場合，從而避免軸承裝配后滾道位置不正，旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)，因此規(guī)定了軸肩和外殼孔肩的端面跳動公差,2021/3/20,35/49,6.4.4 配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度,2. 配合表面及端面的粗糙度要求,表面粗糙度的大小直接影響配合的性質(zhì)

16、和連接強度，尤其在高速、高溫、高壓下工作的軸承部件，提出合理的表面粗糙度的要求，是穩(wěn)定配合性質(zhì)、提高過盈配合的連接強度、提高主機和軸承的運轉(zhuǎn)性能和使用壽命的關(guān)鍵。 因此，凡是與軸承內(nèi)、外圈配合的表面通常都對粗糙度提出較高要求,2021/3/20,36/49,2021/3/20,37/49,軸頸和外殼孔配合表面的粗糙度 (m,2021/3/20,38/49,例題1,一圓柱齒輪減速器，小齒輪軸要求較高的旋轉(zhuǎn)精度，裝有G級單列深溝球軸承(型號G310)，軸承尺寸為5011027 (即內(nèi)圈內(nèi)徑50mm，外圈外徑110mm) ，額定動負(fù)荷Cr=32000N，徑向負(fù)荷Pr=4000N。試確定與軸承配合的軸

17、頸和外殼孔的配合尺寸和技術(shù)要求,解：按給定條件， Pr/ Cr=4000/32000=0.125，屬于正常負(fù)荷。減速器的齒輪傳遞動力，內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，外圈承受固定負(fù)荷,按軸承類型和尺寸規(guī)格，查 “向心軸承與軸的配合，軸公差帶代號”表，選定軸頸公差帶為k5； 查“向心軸承與外殼孔的配合，孔公差帶代號”表，外殼孔的公差帶為G7或H7均可，但由于該軸旋轉(zhuǎn)精度要求較高，可相應(yīng)提高一個公差等級，選定H6,下頁續(xù),2021/3/20,39/49,查 “軸和外殼的形位公差值” 表， 軸頸的圓柱度公差為0.004mm， 軸肩的端面圓跳動公差為0.012mm， 外殼孔的圓柱度公差為0.010mm， 孔肩的端面

18、圓跳動公差為0.025mm； 查 “軸頸和外殼孔配合表面的粗糙度” 表， 軸頸表面粗糙度要求 Ra=0.4m， 軸肩表面Ra=1.6m， 外殼孔內(nèi)表面Ra=1.6m， 孔肩表面Ra=3.2m。 軸頸和外殼孔的配合尺寸和技術(shù)要求，在圖樣上的標(biāo)注見下頁圖,注 ：本例題所查的表格均摘自,下頁續(xù),GB/T 2751993,2021/3/20,40/49,軸頸公差帶為k5,外殼孔的公差帶選定H6,軸頸和外殼孔的配合尺寸和技術(shù)要求,外殼孔的圓柱度公差為0.010mm 孔肩的端面圓跳動公差為0.025mm,軸頸表面 Ra=0.4m 軸肩端面Ra=1.6m,end,外殼孔表面Ra=1.6m 孔肩端面Ra=3.

19、2m,軸頸的圓柱度公差為0.004mm 軸肩的端面圓跳動公差為0.012mm,2021/3/20,41/49,已知：某圓柱齒輪減速器中的小齒輪軸，要求較高的旋轉(zhuǎn)精度，由兩個6級向心球軸承支撐，軸承內(nèi)圈內(nèi)徑35mm，外圈外徑80mm，徑向額定動負(fù)荷Cr=32000N，當(dāng)量徑向動負(fù)荷Pr=3800N。 試用類比法： 1. 確定與該軸承內(nèi)、外圈配合的軸頸、外殼孔的公差帶代號； 2. 畫出軸承、軸頸和外殼孔的尺寸公差帶圖； 3. 確定軸頸、外殼孔的幾何公差值和表面粗糙度值，并將設(shè)計結(jié)果標(biāo)注在裝配圖和零件圖上,互換性與技術(shù)測量 精度設(shè)計 綜合練習(xí),下頁續(xù),2021/3/20,42/49,解： 按給定條件

20、，減速器的齒輪傳遞動力，內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，外圈承受固定負(fù)荷 。Pr/ Cr=3800/32000=0.125，屬于正常負(fù)荷。 查“向心軸承與軸的配合，軸公差帶代號”表，選定軸頸公差帶為k6 查“向心軸承與外殼孔的配合，孔公差帶代號”表，外殼孔的公差帶為G7或H7均可，但由于該小齒輪軸的旋轉(zhuǎn)精度要求較高，故選用更緊一些的配合，選定J7,下頁續(xù),互換性與技術(shù)測量 精度設(shè)計 綜合練習(xí),2021/3/20,43/49,從“向心軸承(圓錐滾子軸承除外)外形尺寸公差”表中查出，軸承內(nèi)、外圈平均直徑的上下極限偏差分別為：0、10m和0、11m。 再從“尺寸的極限與配合”一章中，查出k6和J7的極限偏差分別為

21、： ei=+2m es=+18m EI= 12m ES=+18m 軸承內(nèi)圈與軸頸形成的極限配合為 Ymax(10)(+18)28m Ymin0(+2)2m 外殼孔與軸承外圈形成的極限配合為 Xmax(+18)(11)+29m Ymax 12012m,下頁續(xù),互換性與技術(shù)測量 精度設(shè)計 綜合練習(xí),2021/3/20,44/49,查 “軸和外殼的幾何公差值” 表， 外殼孔的圓柱度公差為0.005mm， 孔肩的端面圓跳動公差為0.015mm； 軸頸的圓柱度公差為0.0025mm， 軸肩的端面圓跳動公差為0.008mm， 查 “軸頸和外殼孔配合表面的粗糙度” 表， 軸頸表面粗糙度要求 Ra=0.8m， 軸肩表面Ra=3.2m， 外殼孔內(nèi)表面Ra=1.6m， 孔端面Ra=3.2m,下頁續(xù),互換性與技術(shù)測量 精度設(shè)計 綜合練習(xí),2021/3/20,45/49,軸承內(nèi)、外圈與軸頸、外殼孔的尺寸公差帶圖,軸承內(nèi)圈與軸頸形成的極限配合為 Ymax(10)(+18)28m Ymin0(+2)2m,外殼孔與軸承外圈形成的極限配合為 Xmax(+18)(11)+29m Ymax 12012m,綜上所述，畫出,下頁續(xù),2021/3/20,46