滚动轴承的公差与配合课件

第8章滚动轴承的公差与配合8.1滚动轴承的公差等级及应用8.2滚动轴承公差及其特点8.3滚动轴承与轴及外壳孔的配合返回8.1滚动轴承的公差等级及应用1.掌握滚动轴承的精度等级及其应用，滚动轴承内径、外径公差带的特点。2.掌握国家标准有关与滚动轴承配合的轴、孔的公差带的规定及其他技术要求的选用与标注。滚动轴承(图8.1)一般由内圈、外圈、滚动体(钢球或滚子)和保持架等部分组成，它是机械制造业中应用非常广泛的一种标准部件。滚动轴承具有保证轴或轴上零件的回转精度，减少回转件与支承间的摩擦和磨损，承受径向载荷、轴向载荷或径向与轴向联合载荷，并起对机械零部件相互间位置进行定位的功能。下一页返回8.1滚动轴承的公差等级及应用滚动轴承是由专门的轴承厂生产的，为了实现轴承互换性的要求，我国制定了滚动轴承的公差标准，它规定了滚动轴承的尺寸精度、旋转精度、测量方法，以及与轴承相配的壳体孔和轴颈的尺寸精度、配合、形位公差和表面粗糙度等。滚动轴承的尺寸精度指轴承内径d、外径D、宽度等制造精度。滚动轴承的旋转精度指轴承内、外圈的径向跳动;内、外圈端面对滚道的跳动;内圈基准端面对内孔的跳动等。上一页下一页返回8.1滚动轴承的公差等级及应用按《滚动轴承公差标准》(GB/T272-1993)规定，轴承按其公称尺寸精度与旋转精度分为五个精度等级，分别用PO,P6(P6x),PS,P4,P2表示，其中PO级精度最低，P2级精度最高。只有深沟球轴承有P2级;圆锥滚子轴承有P6x级而无P6级表8.1给出了轴承公差新旧标准的对照。PO级为普通精度级，主要应用于旋转精度要求不高的一般机械中，如普通机床、汽车、拖拉机的变速机构，普通电机、水泵、压缩机的旋转机构等对旋转精度要求不高的一般旋转机构中。该级精度在机器制造中应用最广。上一页下一页返回8.1滚动轴承的公差等级及应用除PO级外的P6,P6x,P5,P4和P2级统称为高精度轴承，均应用于旋转精度要求较高或转速较高的旋转机构中，如普通机床的主轴，前轴承多用PS级，后轴承多用P6级。较精密机床主轴的轴承采用P4级，精密仪器、仪表的旋转机构也常用P4级轴承P2级轴承应用在旋转精度和转速很高的机械中，如精密坐标撞床的主轴、高精度磨床主轴所使用的轴承。滚动轴承安装在机器上，其内圈与轴颈配合，外圈与壳体孔配合。它们的配合性质对保证机器正常运转，提高机械效率，延长使用寿命有极其重要的意义，因此必须满足下列两项要求:①合理必要的旋转精度。轴承工作时其内、外圈和端面的跳动能引起机件运转不平稳，导致振动和噪声。上一页下一页返回8.1滚动轴承的公差等级及应用②滚动体与套圈之间有合适的径向游隙和轴向游隙(图8.2)。滚动轴承径向或轴向游隙过大，会引起轴承较大的振动和噪音，以及转轴的径向或轴向窜动;游隙过小，又会使滚动体与套圈之间产生较大的接触应力，从而引起摩擦发热，使轴承寿命缩短。游隙代号分为6组，常用基本组代号为0，且一般不予标注，见表8.2。滚动轴承公差等级代号与游隙代号需同时标注时，可以进行简化，取公差等级代号加上游隙组号(0组不表示)组合表示。0组称基本组，其他组称辅助组，C1-CS组的游隙的大小依次由小到大。例如:/P52=P5+C2,表示轴承公差等级P5级，径向游隙C2组。上一页返回8.2滚动轴承公差及具持点滚动轴承的尺寸公差，主要指成套轴承的内径和外径的公差。由于滚动轴承的内圈和外圈都是薄壁零件，在制造、保管和自由状态下容易变形，但当轴承内圈与轴、外圈与壳体孔装配后，这种微量变形也容易得到矫正。因此，国家标准对轴承内径和外径尺寸公差做了两种规定。分别是:①规定了内、外径尺寸的最大值和最小值所允许的极限偏差(即单一内、外径偏差)，其主要目的是控制轴承的变形程度②规定内、外径实际量得尺寸的最大值和最小值的平均值极限偏差(即单一平面平均内、外径偏差)，目的是保证轴承内径与轴、外径与壳体孔的尺寸配合精度。下一页返回8.2滚动轴承公差及具持点对于高精度的P4,P2级轴承，上述两个公差项目都做了规定，而对其他一般公差等级的轴承，只要套圈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(即单一平面平均内、外径偏差)在内、外径公差带内，就认为合格。除此之外，对所有公差等级的轴承都规定了控制圆度的公差(即单一径向平面内的内、外径变动量)和控制圆柱度的公差(即平均内、外径变动量)。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，如图8.3所示上一页下一页返回8.2滚动轴承公差及具持点在国家标准《极限与配合》中，基准孔的公差带在零线之上，而轴承内孔虽然也是基准孔(轴承内孔与轴配合也是采用基孔制)，但其所有公差等级的公差带都在零线之下。因此，轴承内圈与轴配合，比国家标准《极限与配合》中基孔制同名配合要紧得多。配合性质向过盈增加的方向转化。所有公差等级的公差带都偏置在零线之下，这主要是考虑轴承配合的特殊需要。因为在多数情况下，轴承内圈是随轴一起转动，两者之间的配合必须有一定的过盈。但由于内圈是薄壁零件，且使用一定时间之后，轴承往往要拆换，因此，过盈量的数值又不宜过大。上一页下一页返回8.2滚动轴承公差及具持点假如轴承内孔的公差带与一般基准孔的公差带一样，单向偏置在零线上侧，并采用《极限与配合》标准中推荐的常用(或优先)的过盈配合时，所取得过盈量往往嫌太大;如改用过渡配合，又担心出现轴孔结合不可靠;若采用非标准的配合，不仅给设计带来麻烦，而且还不符合标准化和互换性的原则。为此，轴承标准将内径的公差带偏置在零线下侧，再与《极限与配合》标准推荐的常用(或优先)过渡配合中某些轴的公差带结合时，完全能满足轴承内孔与轴配合性能要求。轴承外径与外壳孔配合采用基轴制，轴承外径的公差带与《极限与配合》基轴制的基准轴的公差带虽然都在零线下侧，都是上偏差为零，下偏差为负值，但是，两者的公差数值是不同的。因此，轴承外圈与外壳孔配合与《极限与配合》圆柱基轴制同名配合相比，配合性质也是不完全相同的。上一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕1.配合选择的基本原则(1)轴承配合选择的任务①确定与轴承内孔结合的轴的公差带。②确定与轴承外径结合的外壳孔的公差带。国家标准GB/T275-1993《滚动轴承与轴和外壳的配合》中，轴承常用配合及轴、轴承座孔的公差带位置，见图8.4。应注意，国标GB/T275-1993的适用范围，该标准适用于:①对主机的旋转精度、运转平稳性、工作温度无特殊要求的安装情况②对轴承的外形尺寸、种类等符合有关规定，且公称内径d≤500mm，公称外径D≤500mm;下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕③轴承公差符合GB307.1《滚动轴承公差》中的/P0,/P6(/P6x);④轴承游隙符合GB4604《滚动轴承径向游隙》中0组;⑤轴为实心或厚壁空心;⑥轴和外壳为钢或铸铁制件。(2)配合选择的基本原则轴承配合的选择与负荷的种类、轴承的类型和尺寸大小、轴和轴承座孔的公差等级、材料强度、轴承游隙、轴承承受工作负荷的状况、工作环境以及拆卸的要求等对轴承的配合都有直接的影响。在选择配合时，都应考虑到。①按负荷类型区分，机器在运转过程中，滚动轴承内、外套圈可能承受以下三种类型的负荷。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕a.局部负荷:作用在轴承上的合成径向负荷，始终作用在套圈滚道的局部区域内，这种负荷称局部负荷。如图8.5(a)外圈、图(b)内圈所示。轴承承受一个方向不变的径向负荷F，固定套圈所承受的负荷性质即为局部负荷，或称固定负荷。

b.循环负荷:作用在轴承上的合成径向负荷顺次地作用在套圈滚道的整个圆周上，且沿滚道圆周方向旋转，一转以后重复形成循环，这种负荷称为循环负荷，如图8.5(a)内圈、图(b)外圈所示，循环负荷的特点是:负荷与套圈相对转动，又称旋转负荷。c.摆动负荷:在轴承套圈上同时作用有一方向与大小不变的合成径向负荷与一个数值较小的旋转径向负荷所组成的合力，这种负荷称为摆动负荷。如图8.5(0)外圈、图(d)内圈所示。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕双是不变的径向负荷，双是旋转的径向负荷，Fr>Fc。它们的合成负荷F仅在小于180。的角度内所对应一段滚道内摆动，如图8.6所示，AB弧为摆动负荷的作用区。对承受循环负荷的套圈应选过盈配合或较紧的过渡配合。过盈量的大小，以其转动时与轴或壳体孔间不产生爬行现象为原则。对承受局部负荷的套圈应选较松的过渡配合或较小的间隙配合，以便使套圈滚道间的摩擦力矩带动套圈偶尔转位、受力均匀、延长使用寿命。对承受摆动负荷的套圈，其配合要求与循环负荷相同或略松一点。对于承受冲击负荷或重负荷的轴承配合，应比在轻负荷和正常负荷下的配合要紧，负荷愈大，其配合过盈量愈大。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕国标对向心轴承负荷的大小按径向当量动负荷尸与径向额定动负荷C的关系分为三种:轻负荷、正常负荷、重负荷。见表8.3。总之，配合选择的基本原则是要考虑轴承套圈相对负荷的状况，即相对于负荷方向旋转或摆动的套圈，应选择过盈配合或过渡配合;相对于负荷方向固定的套圈，应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作游动支承时，则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动套圈，选择间隙或过渡配合。随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合过盈量越大，间隙配合间隙越大。采用过盈配合会导致轴承游隙的减小，应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求，以便正确选择配合及轴承游隙。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕②滚动轴承游隙的选择。游隙大小对轴承承载能力影响很大，其径向游隙又分为原始游隙、安装游隙和工作游隙。原始游隙，即未安装前的游隙。试验分析表明，工作游隙为比零稍小的负值时轴承寿命最高。产品样本中所列的基本额定动负荷C及基本额定静负荷C是轴承工作游隙为零时的理想负荷数值。合理的轴承游隙的选择，应在原始游隙的基础上，考虑因配合、内外圈温度差以及负荷等因素所引起的游隙变化，使工作游隙接近最佳状态，选择游隙组别。对于在一般情况下工作的向心轴承(非调整式轴承)，应优先选用基本组游隙;当对游隙有特殊要求时，可选用辅助组游隙(数值可参见GB/T275-1993)。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕(3)公差带的选择根据径向当量动负荷Pr的大小和性质进行选择。①向心轴承和轴的配合:轴公差带代号按表8.4选择②向心轴承和壳体孔的配合:孔公差带代号按表8.5选择。③推力轴承和轴的配合:轴公差带代号按表8.6选择。④推力轴承和壳体孔的配合:孔公差带代号按表8.7选择。2.公差等级的选择和配合表面粗糙度的选择与轴承配合的轴或外壳孔的公差等级与轴承精度有关。轴承精度高时，所选用的公差等级也要高些;对同一公差等级的轴承，轴与轴承内孔配合时，轴选用的公差等级比壳体孔与轴承外径配合时壳体孔选用的公差等级要高一级。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕例如，与/P0,/P6(/P6x)级轴承配合的轴，其公差等级一般为IT6，壳体孔一般为IT7。对旋转精度和运转平稳性有较高要求的场合，在提高轴承公差等级的同时，轴承配合部位也应按相应精度提高。配合表面的粗糙度和公差等级的选择，参考表8.8。3.配合面及端面的形状和位置公差轴颈和壳体孔表面的圆柱度公差、轴肩及壳体孔的端面跳动按表8.9的规定进行选择，标注方法参照图8.7。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕4.滚动轴承配合选用举例例8.1已知减速器的功率为6kW，从动轴转速为85r/min，其两端的轴承为6212深沟球轴承(d=60mm,D=110mm)，轴上安装齿轮，模数m=3mm，齿数Z=80。试确定轴颈外壳孔的公差带、形位公差值和表面粗糙度参数值，并标注在图样上(由机械零件设计已算得F=0.02C)。解:①减速器属于一般机械，转速85r/min不高，故选择/PO级轴承。0级精度，代号中可以省略不标注。上一页下一页返回8.3滚动轴承与轴及外善孔加配吕②齿轮传动时，轴承内圈与轴一起旋转，承受负荷，应选择较紧的配合;外圈相对于负荷方向静止，它与外壳孔的配合应选择较松的配合。由于F=0.01C，小于0.07C,故轴承属于轻负荷。查表8.5、表8.6，选轴颈公差带为声，外