滚动轴承的公差配合的应用研究

1、目录正文 1.滚动轴承的公差等级42.滚动轴承内，外径公差带及特点43.滚动轴承配合性质要求54轴颈和外壳孔公差带的种类56负荷的大小67径向游隙68轴承游隙79其他因素7 摘要 滚动轴承是机械制造业中应用极为广泛的标准化部件。其组成一般包括外圈、滚动体（圆锥滚子和钢球），保持架和内圈等等。相比于滑动轴承，滚动轴承具有许多优点。比如，摩擦力小，启动容易，消耗功率小，更换方便等。正是这些优点使它在各类机械中作为转动支撑得到了广泛的应用。因为滚动轴承的外圈与外壳孔相配合，内圈与传动轴的轴径相配合，所以它属于典型的光滑圆柱配合。但是由于它的结构特点，功能要求决定了其公差配合与一般的光滑圆柱配相同。按

2、照承受负载的方向不同，滚动轴承分为平底推力球轴承（承受纯轴向负荷），深沟球轴承（承受径向负荷的向心轴承）和'角接触轴承（承受径向负荷的，轴向负荷的向心推力轴承）。按滚动体的形状，滚动轴承分为球轴承，圆柱（圆锥）滚子轴承和滚针轴承三类。滚动轴承的工作性能和使用寿命不仅仅由本身的制造精度决定，还包括与它配合的轴颈和壳体孔的尺寸精度，表面粗糙度，形位精度，选用的配合性质和安装是否正确等因素有关。关键词：滚动轴承 滑动轴承 轴孔 轴径正文 1.滚动轴承的公差等级 根据滚动轴承的公差等级，技术性能和结构尺寸等产品特征的符号，滚动轴承国家标准GB/T307.3-1996滚动轴承一般技术要求将滚动轴

3、承公差等级划分为2、4、5、6、0五级，其中精度最高的是2级，精度最低的是0级（只有深沟球轴承才有2级，圆锥滚子轴承有6x级没有6级）。6x级轴承与6级轴承的内径公差，外径公差和径向跳动公差均相同，6x级轴承装配宽度要求更严格。0级是普通精度，在机械制造业中应用最为广泛，其中主要用于低中速和旋转精度要求较低的一般性旋转机构中。比如，汽车，拖拉机变速箱，机床变速箱和进给箱，普通电机，压缩机和涡轮机等的轴承。除去0级，其余的4个等级统称为高精度轴承，他们主要被用于高的线速度或高的旋转精度的场合中。这类精度的轴承在各种金属切削机床上用的比较多。其中6级，5级精度轴承则主要用于转速较高，旋转精度要求较

4、高的旋转机构中。例如，普通机床的主轴前轴承多采用5级轴承，而后轴承多采用6级轴承。4级精度轴承多被用在高速，高旋转精度要求的机构中。比如，精密仪器仪表，精密机床的主轴轴承的主要轴承通常采用4级轴承。2级精密轴承应用在转速很高，旋转精度要求同样很高的精密机械旋转机构中。像高精度齿轮磨床，数控机床的主轴轴承，精密坐标镗床的主轴轴承和高精度仪器仪表的主要轴承等。2.滚动轴承内，外径公差带及特点 国家标准GB/T4199-1984对轴承内径（d）和外径（D）规定了两种公差，一种是d(或D)的最大值与最小值，另一种是轴承套圈任一横截面内量得的最大直径d实max（或D实max）与最小直径d实min（或D实

5、min）的平均值dm（或Dm）的公差。 因为滚动轴承是标准部件，所以轴承内圈孔径和轴径的配合应该为基孔制，轴承外圈轴径和外壳孔的配合则为基轴制。要特别注意这里的基孔制与基轴制和光滑圆柱结合又不尽相同，是由滚动轴承配合的特殊需要所决定的。 轴承内，外径尺寸公差的特点是采用单向制，所有公差等级的公差都单向配置在零线下侧，即上偏差为零，下偏差为负值。 轴承内圈通常与轴一起运动，为了防止内圈和轴径的配合产生相对滑动而磨损，从而影响轴承的工作性能，故要求配合面间具有一定的过盈，但过盈量又不能太大。如果作为基准孔的轴承内圈仍然采用基本偏差为H的公差带，轴颈也采用光滑圆柱结合国家标准中的公差带，则这样的配合

6、，无论是选过度配合（过盈量偏小）或过盈配合（过盈量偏大）都是不能满足轴承的工作需要的。如果轴颈采用非标准的公差带，则又违反了标准化与互换性原则。因此，国标GB/T307.1-1994滚动轴承 公差规定：轴承内圈的基准孔公差带位置位于以公称内径d为零线的下方。所以这种特殊的基准孔公差带和GB/T1800.4-1999中基孔制的各种轴公差带构成的配合的性质，相应地比这些轴公差带的基本偏差代号所表示的配合性质有不同程度的变紧。轴承外圈因为安装在外壳孔里，通常情况下不旋转，又考虑到工作时温度的升高会使轴由于热胀而产生轴向移动，因此两端轴承中应有一端为游动支撑，可使外圈与外壳孔的配合稍微松一点，使之能补

7、偿轴的热胀伸缩量，不至于使轴弯曲而被卡住，影响正常运转。为此，规定轴承外圈的公差带位置位于公称外径D为零线的下方，与基本偏差为h的公差带相类似，但公差值不同。轴承外圈采用这样的基准轴公差带与GB/T1800.4-1999的配合性质。因为滚动轴承的内圈与外圈皆为薄壁零件，在制造和保管过程中极易变形（如变成椭圆形），但当轴承内圈与轴或外圈与外壳孔装配后，如果这种变形不大，便可得到纠正。因此对于滚动轴承套圈的任一横截面内测得的最大与最小直径平均值对公称直径的偏差，只要在内，外径公差带内，就认为合格。为了控制轴承的形状误差，滚动轴承标准还规定了其他的技术要求。3.滚动轴承配合性质要求 滚动轴承配合是指

8、轴承安装在机器上，滚动轴承外圈外圆柱面与外壳孔的配合，内圈内圆柱面与轴颈的配合。它们的配合性质必须满足合适的游隙和必要的旋转精度。3.1合适的游隙 轴承工作时，滚动轴承与套圈之间的径向游隙和轴向游隙的大小，均应保持在合理的范围之内，以保持轴承的正常运转和使用寿命。游隙过大，会引起转轴较大的径向跳动和轴向窜动及振动的噪音。游隙过小，则会因为轴承与轴颈，外壳孔的过盈配合使轴承滚动体与内，外圈产生较大的接触应力，增加轴承摩擦发热，从而降低轴承的使用寿命。3.2必要的旋转精度轴承工作时，其内，外圈和端面的圆跳动应控制在允许的范围之内，以保证传动零件的回转精度。4轴颈和外壳孔公差带的种类 滚动轴承是一种

9、标准化部件，由专门工厂生产。为使轴承便于互换，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，外圈与壳体孔的配合采用基轴制。根据实际情况，国际对与轴承内，外圈相配的轴和壳体孔的公差带是从公差配合标准中选出的。由于轴承内圈孔径与外圈轴径公差带在制造时已确定，故轴承与轴颈，外壳孔的配合要由轴径和外壳孔的公差带决定。选择轴承的配合也就是确定轴颈和外壳孔的公差带种类。国标GB/T275-1993所规定的轴颈和外壳孔的公差带如图所示。 由图可见，轴承内圈与轴颈的配合比公差与配合国标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

10、合，其余也都有所变紧。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，虽然尺寸公差有所不同，但配合性质基本相同。 5滚动轴承配合的选择 正确地选择配合，对于保证滚动轴承的正常运转，延长其使用寿命关系极大。为了使滚动轴承具有较高的定心精度，一般在选择轴承两个套圈的关系配合时，都偏向紧密。但要防止太紧，因内圈的弹件胀大和外圈的收缩会使轴承内部间隙减小甚至完全消除并产生过盈，不仅影响正常运转，还会使套圈材料产生较大的应力，以致轴承的使用寿命降低。 故选择轴承配合时，要全面的考虑各个主要因素，应以轴承的工作条件，结构类型和尺寸，精度等级为依据，查表确定轴颈和外壳孔的尺寸公差

11、带，形位公差和表面粗糙度。 查表确定轴承配合的主要依据有以下几个方面：（1）套圈与负荷方向的关系 <1>套圈相对于负荷方向静止。此种情况是指，方向固定不变的定向负荷（如齿轮传动力，传动带拉力，车削时的径向切力）作用于静止的套圈。如图a所示，不旋转的外圈和图b所示不旋转的内圈，受的方向始终不变的Fr的作用。减速器转轴两端轴承外圈，汽车与拖拉机前轮（从动轮）轴承内圈受力就是典型的例子。此时套圈相对于负荷方向静止的受力特点是负荷方向集中作用，套圈滚道局部容易产生磨损。 <2>套圈相对于负荷方向旋转。此种情况是指旋转负荷（如旋转工件上的惯性离心力，旋转镗杆上作用的径向切削力等）

12、依次作用在套圈的整个滚道上。如图a所示旋转的内圈和图b所示旋转的外圈，受到方向旋转变化的Fr的作用。减速器转轴两端轴承内圈，汽车与拖拉机前轮（从动轮）轴承外圈受力就是旋转负荷的典型例子。此时套圈相对于负荷方向旋转的受力特点是负荷呈周期作用，套圈滚道产生均匀磨损。 <3>套圈相对于负荷方向摆动。当由定向负荷与旋转负荷所组成的合成径向负荷作用在套圈的部分滚道上时，该套圈便相对于负荷方向摆动。图c所示的外圈和图d所示的内圈，受到定向负荷Fr和旋转负荷Fc的同时作用，两者的合成负荷将由小到大，再由大到小地周期性变化。当Fr>Fc时，如图所示，合成负荷就在弧AB区域内摆动，不旋转的套圈

13、则相对于负荷方向摆动，而旋转的套圈则相对于负荷方向旋转。当Fr<Fc时，合成负荷沿着圆周变动，不旋转的套圈就相对于负荷方向旋转，而旋转的套圈则相对于负荷方向摆动。（2）负荷的类型选用配合与轴承所受的负荷类型和大小有关，因为在负荷作用下，轴承套圈会变形，使配合面的实际过盈量减小和轴承内部游隙增大。所以当受冲击负荷或重负荷时，一般应选择比正常，轻负荷时更紧的配合。对向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷P与径向额定动负荷C的比值区分。即当P0.07C时，为轻负荷，0.07C<P<0.15C时，为正常负荷，P>0.15C时，为重负荷。负荷越大配合过盈越大。（3）轴承尺寸大小轴承的

14、尺寸越大，选取的配合应越紧。但对于重型机械上使用的特别大尺寸的轴承，应采用较松的配合。 由以上分析可知，套圈相对于负荷方向的状态不同（静止，旋转，摆动），负荷作用的性质亦不相同，相对静止状态呈局部负荷作用，相对旋转状态呈循环负荷作用，相对摆动状态则呈摆动负荷作用。一般来说，受循环负荷作用的套圈与轴颈（或外壳孔）的配合应选的较紧一些，而承受局部负荷作用的套圈外壳孔（或轴颈）的配合应选的松一些（既可使轴承避免磨损，又可使装配拆卸方便），而承受摆动负荷的套圈与承受循环负荷作用的套圈在配合要求上可选得相同或选的稍松一点。6负荷的大小 选择滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合，还与轴承套圈所受负荷的大小有关。G

15、B/T275-1993根据当量径向动载荷P与轴承产品样本中规定的额定动载荷C的比值大小，分成了轻，正常和重载荷3种类型，选择配合时，应随着负荷的增大逐渐变紧。这是因为在重载荷和冲击负荷作用时，为了防止轴承产生变形和受力不均，引起配合松动，随着负荷的增大，过盈量应选的越大，承受变化载荷应比承受平稳载荷的配合选的较紧一些。7径向游隙 轴承的径向游隙按GB/T4604-1993规定，分成第二组，基本组，第三组，第四组，第五组。游隙的大小依次由小到大。 游隙大小必须合适，过大不仅使转轴发生较大的径向跳动和轴向窜动，还会使轴承产生较大的振动和噪音。过小又会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，使轴承摩擦

16、发热而降低寿命，故游隙大小应适度。 在常温状态下工作的具有基本组径向游隙的轴承（供应的轴承无游隙标记，即是基本组游隙），按表选取轴颈和外壳孔公差带一般都能保证有适度的游隙。但如因重负荷轴承内径选取过盈量较大的配合，则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。8轴承游隙 采用过盈配合会导致轴承游隙的减小，安装后应检验轴承的游隙是否满足使用要求，以便保证所选的配合及轴承游隙。由于过盈配合使轴承径向游隙减小，如轴承的两个套圈之一必须采用过盈特大的过盈配合时，应选择具有大于基本组的径向游隙的轴承。当要求轴承的内圈或外圈能沿轴向游动时，该内圈与轴或外圈与壳体孔的配合，应选较松的配合。9其他

17、因素（1）温度的影响。因轴承摩擦发热和其他热源的影响而使轴承套圈的温度高于相配件的温度时，内圈轴颈的配合将会变松，外圈外壳孔的配合将会变紧，当轴承工作温度高于100时，应对所选用的配合适当修正（减小外圈与外壳孔的过盈，增加内圈与轴颈的过盈）。（2）转速的影响。对于转速高又承受冲击动负荷作用的滚动轴承，轴承与轴颈外壳孔的配合应选用过盈配合。（3）公差等级的协调。选择轴承和外壳孔精度等级时应与轴承精度等级协调。如0级轴承配合轴颈一般为IT7,对旋转精度和运动平稳性有较高要求的场合（如电动机），轴颈为IT5时，外壳孔选为IT6。 采用类比法选择轴颈和外壳孔的公差带时，可按照表所列条件选择。（4）旋转

18、精度。对于负荷较大，有较高旋转精度要求的轴承，为了消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合，对于精密机床的轻负荷轴承，为避免孔和轴的形状误差对轴承精度影响，常采用较小的间隙配合。（5）工艺因素。为了便于安装，拆卸，特别对于重型机械，宜采用较松的配合。如果既要求拆卸，又要求采用较紧配合时，可采用分离型轴承或内圈带锥孔和紧定套或退卸套的轴承。（6）轴承与壳体孔的结构和材料。空心轴颈比实心轴颈，薄壁壳体比厚壁壳体，铝合金壳体比钢或铸铁壳体采用的配合要紧些，而剖分式壳体比整体式壳体采用的配合要松些，以免过盈将轴承外圈夹扁，甚至将轴卡住。 对于滚针轴承，外壳孔材料为钢或铸铁时，尺寸公差带可选用N5（或N6），为轻合金时选用N5（或N6）略松的公差带。轴颈尺寸公差有内圈时选用k5（或j6），无内