軸承公差與測量

一、滾動軸承的基本概述滾動軸承是機械制造業(yè)中應用極為廣泛的一種標準部件，它一般由外圈1、內(nèi)圈2、滾動體3和保持架4所組成（圖7-2-1）。外圈與外殼體孔配合，內(nèi)圈與傳動軸的軸頸配合，屬于典形的光滑圓柱連接。但由于它的結(jié)構(gòu)特點和功能要求所決定，其公差配合，與一般光滑圓柱連接要求不同。按承受負荷的方向，滾動軸承可分為平底推力球軸承（承受軸向負荷）、深溝球軸承（承受徑向負荷）和角接觸球軸承（同時承受徑向與軸向負荷）滾動軸承的工作性能與使用壽命，既取決于本身的制造精度，也與箱體外殼孔、傳動軸軸頸的配合尺寸精度、形位精度以及表面粗造度等有關(guān)。Up「醇二3~~ 4l1^ 圖7-2-1滾動軸承滾動軸承代號是表示其結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級和技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號，由字母和數(shù)字組成。按GB/T272—93的規(guī)定，軸承代號由基本代號、前置號和后置代號構(gòu)成，其表達方式見表7-2-1所列。表7-2-1軸承代號的構(gòu)成S7-2-1*代號的炬前鼠代號癥本代號后匿代號1字瑁和曲字字璋和果字成套軸律:的X::ex ：：■：：■： ::■:X內(nèi)徑婚物改唆布乳阱塵與外綁形抉變化保悸栗皓肉、樹剜改統(tǒng)梅剜料改硬公爰等艦和沔障其它二、滾動軸承公差1、滾動軸承的公差等級根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)尺寸、公差等級和技術(shù)性能等特征產(chǎn)品的符號，滾動軸承國家標準GB/T272—93《滾動軸承代號方法》將滾動軸承公差等級分為P2、P4、P5、P6、P0五級，其中P2級最高，依次降低（只有深溝球軸承有P2級；圓錐滾子軸承有P6x級而無P6級）。P0級與公差等級IT6（IT5）相對應，P2級與公差等級IT3（IT2）相對應。P0級為普通精度，在機器制造業(yè)中應用最廣。它用于旋轉(zhuǎn)精度要求不高的機構(gòu)中。例如，臥式車床變速箱和進給箱，汽車、拖拉機變速箱，普通電動機、水泵、壓縮機和汽輪機中。除P0級外，其于各級統(tǒng)稱高精度軸承，主要用于高的線速度或高的旋轉(zhuǎn)精度的場合，這類精度的軸承在各種金屬切削機床上應用較多，可參看表7-2-2。

表7-2-2機床主軸軸承精度等級軸承類型精度等級應用情況深溝球軸承P4高精度磨床、絲錐磨床、螺紋磨床、磨齒機、插齒刀磨床角接觸球軸承P5精密鏜床、內(nèi)圓磨床、齒輪加工機床P6臥式車床、銑床單列圓柱滾子軸承P4精密絲桿車床、高精度車床、高精度外圓磨床P5精密車床、精密銑床、轉(zhuǎn)塔車床、普通外圓磨床、多軸車床、鏜床P6臥式車床、自動車床、銑床、立式車床向心短圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承P6精密車床及銑床的后軸承圓錐滾子軸承P2、P4坐標鏜床（P2級）、磨齒機（P4級）P5精密車床、精密銑床、鏜床、精密轉(zhuǎn)塔車床、滾齒機P6銑床、車床推力球軸承P6一般精度機床2、滾動軸承內(nèi)徑、外徑公差帶及特點國標對軸承內(nèi)徑（d）與外徑（D）規(guī)定了兩種公差：一是d（或D）的最大值與最小值所允許的極限偏差（即單一內(nèi)、外徑偏差），其主要目的是為了限制變形量。二是軸承套圈任一橫截面內(nèi)量得的最大直徑d實max或（D實min）與最小直徑d實min（或D實min）的平均值極限偏差（即單一平面平均內(nèi)、外徑偏差△dmp和△Dmp），目的是用于軸承的配合。由于滾動軸承為標準部件，因此軸承內(nèi)徑與軸頸的配合應為基孔制，軸承外徑與外殼孔的配合應為基軸制。但這種基孔制和基軸制與普通光滑圓柱結(jié)合又有所不同，這是由滾動軸承配合的特殊需要所決定的。軸承內(nèi)，外徑尺寸公差的特點是采用單向制，所有公差等級的公差都單向配置在零線下側(cè)，即上偏差為零，下偏差為負值，如圖置在零線下側(cè)，即上偏差為零，下偏差為負值，如圖7-2-2所示。圖7-2-2不同公差等級軸承內(nèi)、外徑公差帶的分布圖軸承內(nèi)圈通常與軸一起旋轉(zhuǎn)，為防止內(nèi)圈和軸頸的配合產(chǎn)生相對滑動而磨損，影響軸承的工作性能，因此要求配合面間具有一定的過盈，但過盈量不能太大。如果作為基準孔的軸承內(nèi)圈仍采用基本偏差為H的公差帶，軸頸也選用光滑圓柱結(jié)合國家標準中的公差帶，則這樣在配合時，無論選過渡配合（過盈量偏?。┗蜻^盈配合（過盈量偏大）都不能滿足軸承工作的需要。若軸頸采用非標準的公差帶，則又違反了標準化與互換性的原則。為此，國家標準GB/T307.1—94規(guī)定：內(nèi)圈基準孔公差帶位于以公稱內(nèi)徑d為零線的下方。因而這種特殊的基準孔公差帶與GB/T1801—1999中基孔制的各種軸公差帶構(gòu)成的配合的性質(zhì)，相應地比國家標準《極限與配合》中基孔制同名配合要緊得多。配合性質(zhì)向過盈增加的方向轉(zhuǎn)化。軸承外圈因安裝在外殼中，通常不旋轉(zhuǎn)，考慮到工作時溫度升高會使軸熱脹，而產(chǎn)生軸向移動，因此兩端軸承中有一端應是游動支承，可使外圈與外殼孔的配合稍松一點，使之能補償軸的熱脹伸長量，不然軸產(chǎn)生彎曲會被卡住，就會影響正常運轉(zhuǎn)。為此規(guī)定軸承外圈公差帶位于公稱外徑D為零線的下方，與基本偏差為h的公差帶相類似，但公差值不同。軸承外圈采取這樣的基準軸公差帶與GB/T1801—1999中基軸制配合的孔公差帶所組成的配合，基本上保持了GB/T1801—1999的配合性質(zhì)。因滾動軸承的內(nèi)圈與外圈皆為薄壁零件，在制造與保管過程中極易變形（如變成橢圓形），但當軸承內(nèi)圈與軸或外圈與外殼孔裝配后，如果這種變形不大，極易得到糾正。因此對滾動軸承套圈任一橫截面內(nèi)測得的最大與最小直徑平均值對公稱直徑的偏差，只要在內(nèi)、外徑公差帶內(nèi)，就認為合格。為了控制軸承的形狀誤差，滾動軸承還規(guī)定了其它的技術(shù)要求。3、軸頸和外殼孔公差帶的種類由于軸承內(nèi)徑和外徑公差帶在制造時已確定，因此，它們分別與外殼孔、軸頸的配合，要由外殼孔和軸頸的公差帶決定。故選擇軸承的配合也就是確定軸頸和外殼孔的公差帶。國家標準所規(guī)定的軸頸和外殼孔的公差帶。如圖7-2-3所示。由圖可見，軸承內(nèi)圈與軸頸的配合比GB/T1801—1999中基孔制同名配合緊一些，g5、g6、h5、h6軸頸與軸承內(nèi)圈的配合已變成過渡配合，k5、k6、m5、m6已變成過盈配合，其余也都有所變緊。軸承外圈與外殼孔的配合與GB/T1801—1999中基軸制的同名配合相比較，雖然尺寸公差的代號相同，但配合性質(zhì)有所不同。雖然尺寸公差的代號相同，但配合性質(zhì)有所不同。圖7-2-3軸頸和外殼公差帶三、滾動軸承配合的選擇正確地選擇配合，對保證軸承的正常運轉(zhuǎn)，延長其使用壽命關(guān)系極大。為了使軸承具有較高的定心精度，一般在選擇軸承兩個套圈的配合時，都偏向緊密。但要防止太緊，因內(nèi)圈的彈性脹大和外圈的收縮會使軸承內(nèi)部間隙減小甚至完全消除并產(chǎn)生過盈，不僅影響正常運轉(zhuǎn)，還會使套圈材料產(chǎn)生較大的應力，以至降低軸承的使用壽命。選擇軸承配合時，要全面地考慮到各個主要因素，應以軸承的工作條件、結(jié)構(gòu)類形和尺寸、精度等級為依據(jù)，查表確定軸頸和外殼孔的尺寸公差帶、形位公差和表面粗造度。本書表7-2-3?表7-2-4適用于：1） 對主機的旋轉(zhuǎn)精度、運轉(zhuǎn)平衡性、工作溫度無特殊要求的安裝情況；2） 對軸承的外形尺寸、種類等符合有關(guān)規(guī)定，且公稱內(nèi)徑d<500mm，公稱外徑D<500mm；3） 軸承公差符合GB307.1《滾動軸承公差》中的/P0、/P6（/P6x）；4） 軸為實心或厚壁鋼制軸；5） 外殼為鑄鋼和鑄鐵制件；6） 軸承應是具有基本組的徑向游隙，另有注解的除外。1、查表確定軸承配合的主要依據(jù)（1）套圈與負荷方向的關(guān)系表7-2-3安裝向心軸承和角接觸軸承的軸頸公差帶

街博工俺祝t應照基例花甯餐觸瓊面拄浪于納承花房■惟液尹g*1?話史春魚磴壁諺卻倉博由初nrn對子員荷有向蛙憑亟電導.世喪-心￡主瑞.席麝機腱，摩、虬傳送帽￡IE>18-100XH4O>140-200。407ZOO>100*-20036洛k￡m6正松L標—般慚￡、電醐、消論攜、昱、內(nèi)燧機■■變速句、床工m小?100500-知T3d00aI0OT4O>140-200yM4O>^-I0qnlOO~MO>I40-2EOn280-3H"COImS浦j6堂M敏精車待花隹華的瑚銅一聿引電勒JJL虬新、成尚機等史型甄械>5a-?j對40~200>2?>50-100>100--140>140-200=200n6誠tA滑止各染薜止村上的名輯隘扣內(nèi)闕附械在犯向咨敏g所有凡寸保盈清臉■■綻嘉輪內(nèi)所甘尺寸純的*1或箱茵標成胃折舍誑Wjfi貳js$圓曜41蠲承楠憾膨彭）斯甘無宿-蚊軍和電螂蝴國螺在迫卸豪E的市有■尺寸噂US)—JfeJffi撇或佐對幼盆在紫定豪上的所有歧寸獨枷S鹿首蝴睛晏求眄物吉.底般JS.kW…岑丹割代零書、Ifi.…冬倍單列酬禎予觸承和甲列曲蜘if妍曹I內(nèi)回瞻障的卷響不僉重登可用炳和面件玉推罅k5，和站Q底逃用軸承役扃洲癖女于基*叩語隙曲渡手觥理-凸凡有鍛高跛鷹或傳述號點的場臺，成地用由.她頸畛枚金是為任土O肩葉宜做訕也揪頡博狀直建宣■為TTL對精度有較高要求的場合，應選用j5、k5、...等分別代替j6、k6、...等。單列圓錐滾子軸承和單列角接觸球軸承的內(nèi)部游隙的影響不甚重要，可用k6和m6分別代替k5和m5.應選用軸承徑向游隙大于基本組游隙的滾子軸承。凡有較高的精度或轉(zhuǎn)速要求的場合，應選用h7，軸頸形狀公差為IT5。尺寸＞500mm，軸頸形狀公差主。為IT7。表7-2-4安裝向心軸承和角接觸軸承的外殼孔公差帶外圈工作條件旋轉(zhuǎn)狀態(tài)表7-2-4安裝向心軸承和角接觸軸承的外殼孔公差帶外圈工作條件旋轉(zhuǎn)狀態(tài)負荷類型軸向位移情況應用舉例孔公差帶的限度外圈相對于負荷方向靜止輕、正常和重負荷軸向容易移動軸處于高溫場合烘干筒、有調(diào)心滾子軸承的大電動機G7剖分式外殼一般機械、鐵路車輛軸箱H7①沖擊負荷軸向能移動整體式或剖分式外殼鐵路車輛軸箱軸承J7①外圈相對于負荷方向擺動輕和正常負荷電動機、泵、曲軸主軸承正常和重負荷軸向不移動整體式外殼電動機、泵、曲軸主軸承K7①重沖擊負荷牽引電動機M7①外圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)輕負荷張緊滑輪M7①正常和重負荷裝有球軸承的輪N7①重沖擊負荷薄壁、整體式外殼裝有滾子軸承的輪轂P7①對精度有較高要求的場合，應選用P6、N6、M6、K6、J6和H6分別代替P7、N7、M7、K7、J7和H7，并應同時選用整體式外殼。對于輕合金外殼應選擇比鋼或鑄鐵外殼較緊的配合。表7-2-5安裝推力軸承的軸頸公差帶軸圈工作條件推力球和圓柱滾子軸承推力調(diào)心滾子軸承軸頸公差帶軸承公稱［內(nèi)徑/mm純軸向負荷所有尺寸所有尺寸j6或js6徑向和軸向聯(lián)合負荷軸圈相對于負荷方向靜止——<250>250j6js6?軸圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)或擺動———<200>200?400>400k6m6n6表7-2-6安裝推力軸承的外殼孔公差帶座圈工作條件軸承類型外殼孔公差帶純軸向負荷推力球軸承H8推力圓柱滾子軸承H7推力調(diào)心滾子軸承徑向和軸向聯(lián)合負荷座圈相對于負荷方向靜止或擺動推力調(diào)心滾子軸承H7座圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)M7外殼孔與座圈間的配合間隙為0.0001D,D為外殼孔直徑1）套圈相對于負荷方向靜止此種情況是指，當方向固定不變的定向負荷（如齒輪傳動力、傳動帶拉力、車削時的徑向切削力）作用靜止的套圈時。如圖7-2-4（a）所示不旋轉(zhuǎn)的外圈和圖7-2-4（b）所示不旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈皆受到方向始終不變的Fr的作用。減速器轉(zhuǎn)軸兩端軸承外圈、汽車與拖拉機前輪（從動輪）軸承內(nèi)圈受力就是典型的例子。此時套圈相對于負荷方向靜止的受力特點是負荷集中作用，套圈滾道局部容易產(chǎn)生磨損。（a）????????????? （b） ???????? （c） ?????????? （d）圖7-2-4軸承套圈與負荷的關(guān)系（a）定向負荷、內(nèi)圈轉(zhuǎn)動（b）定向負荷、外圈轉(zhuǎn)動（c）旋轉(zhuǎn)負荷、內(nèi)圈轉(zhuǎn)動（d）旋轉(zhuǎn)負荷、外圈轉(zhuǎn)動2） 套圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)此種情況是指旋轉(zhuǎn)負荷（如旋轉(zhuǎn)工件上的慣性離心力、旋轉(zhuǎn)鏜桿上作用的徑向切削力等）依次作用在套圈的整個滾道上。如圖7-2-4（a）Fr對旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈和圖7-2-4（b）Fr對旋轉(zhuǎn)外圈的作用，上述減速器轉(zhuǎn)軸兩端軸承內(nèi)圈、汽車與拖拉機前輪輪轂中軸承外圈的受力也是典形的例子。此時套圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)的受力特點是負荷呈周期性作用，套圈滾道產(chǎn)生均勻磨損.。3） 套圈相對于負荷方向擺動當由定向負荷與旋轉(zhuǎn)負荷所組成的合成徑向負荷作用在套圈的部分滾道上時，該套圈便相對于負荷方向擺動。如圖7-2-4（c）和圖7-2-4（d）所示，軸承套圈受到定向負荷Fr和旋轉(zhuǎn)負荷Fc的同時作用，二者的合成負荷將由小到大，再由大到小地周期性變化。當Fr>Fc時（圖7-2-5），合成負荷就在AB弧區(qū)域內(nèi)擺動，不旋轉(zhuǎn)的套圈就相對于負荷方向擺動，而旋轉(zhuǎn)的套圈則相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)。當Fr<Fc時中，合成負荷沿著圓周變動，不旋

轉(zhuǎn)的套圈就相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)的套圈則相對于負荷方向擺動。由上分析可知，套圈相對于負荷方向的狀態(tài)不同（靜止、旋轉(zhuǎn)、擺動），負荷作用的性質(zhì)亦不相同。相對靜止狀態(tài)呈局部負荷作用；相對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)呈循環(huán)負荷作用；相對擺動狀態(tài)呈擺動負荷作用。一般來說，受循環(huán)負荷作用的套圈與軸頸（或外殼孔）的配合應選得較緊一些；而承受局部負荷作用的套圈與外殼（或軸頸）的配合應選得松一些（既可使軸承避免局部磨損，又可使裝配拆卸方便）；而承受擺動負荷的套圈與承受循環(huán)負荷作用的套圈在配合要求上可選得稍松一點。圖7-2-5相對于負荷擺動的區(qū)域（2）負荷的大小選擇滾動軸承與軸頸和外殼孔的配合還與負荷的大小有關(guān)。GB/T275—93根據(jù)當量徑向動負荷Pr與軸承產(chǎn)品樣本中規(guī)定的額定動負荷Cr的比值大小，分為了輕、正常和重負荷三種類型（見表7-2-7），選擇配合時，應逐漸變緊。這是因為在重負荷和沖擊負荷的作用時，為了防止軸承產(chǎn)生變形和受力不勻，引起配合松動，隨著負荷的增大，過盈量應選得越大，承受變化負荷應比承受平穩(wěn)負荷的配合選得較緊一些。表7-2-7?負荷的類型和大小負荷大小Pr/Cr輕負荷<0.07正常負荷>0.07?0.15重負荷>0.15總之，配合選擇時，要考慮軸承套圈相對于負荷的狀況，即相對負荷旋轉(zhuǎn)或擺動套圈，應選擇過盈配合或過渡配合。相對于負荷方向固定的套圈，應選擇間隙配合。當以不可分離型軸承作游動時，則應以相對負荷方向為固定的套圈作為游動套圈，選擇間隙或過渡配合。隨著軸承尺寸的增大，選擇的過盈配合過盈越大，間隙配合間隙越大。采用過盈配合會導致軸承游隙的減小，應檢驗安裝后軸承的游隙是否滿足使用要求，以使正確選擇配合及軸承游隙。（3）徑向游隙分為第2組、基本組、第3組、第4軸承的徑向游隙按GB4604—分為第2組、基本組、第3組、第4游隙大小必須合適，過大不僅使轉(zhuǎn)軸發(fā)生較大的徑向跳動和軸向竄動，還會使軸承產(chǎn)生較大的振動和噪聲。過小又會使軸承滾動體與套圈產(chǎn)生較大的接觸應力，使軸承磨擦發(fā)熱而降低壽命，故游隙大小應適度。在常溫狀態(tài)下工作的具有基本組徑向游隙的軸承（供應的軸承無游隙標記，即是基本組游隙），按表選取軸頸和外殼孔公差帶一般都能保證有適度的游隙。但如因重負荷軸承內(nèi)徑選取過盈量較大的配合（見表7-2-3注），則為了補嘗變形引起的游隙過小，應選用大于基本組游隙的軸承。（4）其它因素1） 溫度的引響因軸承摩擦發(fā)熱和其它熱源的影響而使軸承套圈的溫度高于相配件的溫度時，內(nèi)圈與軸頸的配合將會變松，外圈與殼孔的配合將會變緊，故當軸承工作溫度高于100°C時，應對所選定的配合適當修正（減小外圈與外殼孔的配合過盈，增加內(nèi)圈與軸頸的配合過盈）。2） 轉(zhuǎn)速的影響對于轉(zhuǎn)速高又承受沖擊動負荷作用的滾動軸承，軸承與軸頸和外殼孔的配合應選用過盈配合。3） 公差等級的協(xié)調(diào)選擇軸頸和外殼孔公差等級時應與軸承公差等級相協(xié)調(diào)。如P0級軸承配合軸頸一般為IT6，外殼孔則為IT7；對旋轉(zhuǎn)精度和運動平穩(wěn)性有較高要求的場合（如電動機），軸頸為IT5時，外殼孔為IT6。采取類比法選擇軸頸和外殼孔的公差帶時，可參考表7-2-3、表7-2-4、表7-2-5、表7-2-6按照表列條件選擇。對于滾針軸承，外殼孔材料為鋼或鑄鐵時，尺寸公差帶可選用N5（或N6），為輕合金時，選用N5（或N6）略松的公差帶。軸頸尺寸公差有內(nèi)圈時選用k5（或j6），無內(nèi)圈時選用h5（或h6）。2、軸頸和外殼孔的形位公差與表面粗糙度軸頸和外殼孔的形位公差與表面粗糙度可參照表7-2-8和表7-2-9進行選擇，但必須強調(diào)：軸頸或外殼孔為避免套圈安裝后產(chǎn)生變形，軸頸、外殼孔應采用包容要求，并規(guī)定更嚴的圓柱度公差。軸肩和外殼孔肩端面應規(guī)定端面圓跳動公差。表7-2-8軸頸和外殼孔的形位公差（摘自GB/T275—93）■璋K最有『1fl■41/mm■承金Ml￥堆JK/Ft/Nc/Kii1渺*點摯HlBr<&53a5l<>4t5&410場或0s3.B1Eit30coto]?ISH擊w7iz?13SoS.HB5>QID停函此口E4.015IM8.0kOn5aa技w20IK制IQ.97.0141QLQmII呻UrQ1412-015EIB13.015抵Q其ILO15表7-2-9軸頸和外殼孔的表面粗糙度（摘自GB/T275—93）配合表面軸承精度等級配合面的尺寸公差等級軸承公稱內(nèi)徑、外徑/mm<80>80?500表面粗糙度參數(shù)Ra值/gm（按GB1031—1995）軸頸P0IT6<1<1.6外殼孑LIT7<1.6<2.5軸頸P6IT5<0.63<1外殼孑LIT6<1<1.6軸和外殼孔肩端面P0—<2<2.5P6<1.25<2注：軸承裝在緊定套或退卸套上時，軸頸表面的表面粗糙度參數(shù)Ra值不應大于2.5gm。3、滾動軸承配合選擇實例圖7-2-6（a）所示為直齒圓柱齒輪減速器輸出軸軸頸的部分裝配圖，已知該減速器的功率為5KW，從動軸轉(zhuǎn)速為8