互換性與技術(shù)測量-第6章-滾動軸承的公差與配合

TolerancesandFitsofRollingBearings第6章滾動軸承的公差與配合2022/11/151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2022/11/1526.1概述GeneralDescription

◆滾動軸承是標準化部件，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2022/11/153◆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。T

BTCHDddDd外圈

內(nèi)圈

滾動體

保持架DαdDa)向心軸承b)圓錐滾子軸承c)角接觸球軸承d)推力軸承推力軸承圓錐滾子軸承深溝球軸承2022/11/154

◆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。2022/11/1556.2滾動軸承精度等級及應(yīng)用AccuracyClassandApplicationofRollingBearings◆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。2022/11/1566.2.1滾動軸承的精度根據(jù)國家標準的規(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。

2022/11/1576.2.2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、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、精密坐標堂床的主軸軸承、高精度儀器儀表的主要軸承等。

2022/11/1586.3

滾動軸承內(nèi)、外徑的公差帶ToleranceZoneofInternalDiameter&ExternalDiameter滾動軸承是標準部件，為了便于互換，國家標準規(guī)定：軸承的內(nèi)圈與軸采用基孔制配合軸承的外圈與孔采用基軸制配合2022/11/1592022/11/15102022/11/15111．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Δdmp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ΔDmp表示。2022/11/1512公差等級06542基本尺寸/mm極限偏差/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內(nèi)圈Δd

mp18300－100－80－60－50－2.530500－120－100－80－60－2.5外圈ΔDmp50800－130－110－90－70－4801200－150－130－100－80－5部分向心軸承Δdmp和ΔDmp的極限值2022/11/1513

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。

450D6(6x)20+-2456(6x)0d0-+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2022/11/1514

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，下極限偏差為負值。450D6(6x)20+-2456(6x)0d0-+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)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，所以國家標準所對頂?shù)膯蜗蛑普沁m合這一要求。2022/11/15156.4滾動軸承的配合及選擇FitsandselectionofRollingBearings參照標準：GB/T275—1993滾動軸承與軸和外殼的配合2022/11/1516

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(基準孔)和外徑(基準軸)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。國家標準GB/T275—1993《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。2022/11/1517

6.4.1與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的常用公差帶r6m5m6j6js5k5js6h5h6h8h7g6g5d內(nèi)圈公差帶k6n6p60+–j5與滾動軸承配合的軸頸的常用公差帶17種公差帶間隙或過盈過盈2022/11/1518

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M6K7M7N6N7P6P7K6J6J7JS6JS7H6H7H8G7外圈公差帶0+-D間隙間隙或過盈過盈16種公差帶2022/11/1519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2022/11/1520根據(jù)軸承所承受的負荷對于套圈作用的不同，可分為三類：(1)固定負荷合成徑向負荷始終不變地作用在套圈滾道的某一局部區(qū)域上。

1.軸承承受負荷的類型定向負荷內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)定向負荷外圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)負荷內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)負荷外圈旋轉(zhuǎn)2022/11/15211.軸承承受負荷的類型定向負荷內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)定向負荷外圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)負荷內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)負荷外圈旋轉(zhuǎn)(2)旋轉(zhuǎn)負荷作用在軸承上的合成徑向負荷與套圈相對旋轉(zhuǎn)，依次作用在套圈的整個軌道上。2022/11/15221.軸承承受負荷的類型定向負荷內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)定向負荷外圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)負荷內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)負荷外圈旋轉(zhuǎn)(3)擺動負荷作用在軸承上的合成徑向負荷在套圈滾道的一定區(qū)域內(nèi)相對擺動。2022/11/1523

2.軸承負荷的大小負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，取決于負荷大小。國標將徑向當量動負荷Pr分為輕、正常、重負荷三種類型。對向心軸承負荷的大小用Pr與軸承產(chǎn)品樣本中規(guī)定的徑向額定動負荷Cr的比值來區(qū)分。

Pr≤0.07Cr—輕負荷

0.07Cr≤Pr≤0.15Cr—正常負荷

Pr≥0.15Cr—重負荷

Cr—額定動負荷在機械設(shè)計手冊中查到。

Pr—徑向負荷機械設(shè)計手冊中查到2022/11/1524

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。2022/11/15255.旋轉(zhuǎn)精度和旋轉(zhuǎn)速度對于承受較大負荷且旋轉(zhuǎn)精度要求較高的軸承，為了消除彈性變形和振動的影響，應(yīng)避免采用間隙配合，但也不宜太緊。對精密機床的輕負荷軸承，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1—4μm，外圈間隙4—10μm。軸承的旋轉(zhuǎn)速度較高，有在沖擊振動負荷下工作的軸承，它與軸頸和外殼孔的配合最好選用過盈配合。2022/11/15266.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100°C時，應(yīng)對選擇的配合進行修正。(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。

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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。2022/11/1528

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/T275—1993

選取，此國家標準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。2022/11/1529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)重負荷下軸承游隙應(yīng)選大于0組2022/11/15302022/11/15312022/11/15322022/11/1533

6.4.4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。2022/11/1534

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)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。2022/11/1535摘自GB/T275—19931102022/11/1536軸頸和外殼孔配合表面的粗糙度(μm)

軸肩孔肩軸頸Φ50k5外殼孔Φ110H62022/11/1537

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50×110×27(即內(nèi)圈內(nèi)徑50mm，外圈外徑110mm)

，額定動負荷Cr=32000N，徑向負荷Pr=4000N。試確定與軸承配合的軸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，屬于正常負荷。減速器的齒輪傳遞動力，內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)負荷，外圈承受固定負荷。

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)2022/11/1538

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=0.4μm， 軸肩表面Ra=1.6μm， 外殼孔內(nèi)表面Ra=1.6μm， 孔肩表面Ra=3.2μm。軸頸和外殼孔的配合尺寸和技術(shù)要求，在圖樣上的標注見下頁圖。注：本例題所查的表格均摘自下頁續(xù)GB/T275—19932022/11/1539軸頸公差帶為k5外殼孔的公差帶選定H6軸頸和外