互换性与测量技术基础课件：滚动轴承与孔、轴结合的互换性

互换性与测量技术基础

滚动轴承与孔、轴结合的互换性第一节概述第二节滚动轴承精度等级及其应用第四节滚动轴承配合及选择第三节滚动轴承内、外径的公差带结束滚动轴承内、外径的公差带配合特点动画演示滚动轴承负荷类型分析动画演示第一节概述滚动轴承是机器上广泛应用的作为一种传动支承的标准部件。一般由内圈、外圈、滚动体（钢球或滚珠）和保持架（又称保持器或隔离圈）所组成，如图7-1所示。滚动轴承是具有两种互换性的标准零件。滚动轴承内圈与轴颈的配合以及外圈与孔座的配合为外互换，滚动体与轴承内外圈的配合为内互换。滚动轴承具有摩擦力小、消耗功率小、起动容易以及更换简便等优点。滚动轴承按其承受负荷的方向，分为主要承受径向负荷的向心轴承、同时承受径向和轴向负荷的向心推力轴承和仅承受轴向负荷的推力轴承；按其滚动体形状，分为球轴承和滚珠（圆柱或圆锥体）轴承。

图7-1滚动轴承1—外圈2—保持架3—内圈4—滚动体第二节滚动轴承精度等级及其应用滚动轴承精度的国家标准是根据其基本尺寸精度和旋转精度划分为0、6、5、4、2五个精度等级，原标准中用汉语拼音字母G、E、D、C、B表示，它们分别与国际标准的0、6、5、4、2级相当，精度依次提高。滚动轴承各精度应用情况如下：

G级轴承用在中等负荷、中等转速、旋转精度要求不高的一般机构中。如普通机床中的变速机构、普通电动机、水泵、压缩机等旋转机构中所用的轴承。

E级轴承用于旋转精度和转速较高的机构中，例如普通机床的主轴轴承（一般为主轴后轴承），精密机床传动轴使用的轴承。

D、C级轴承用于旋转精度高和转速高的旋转机构中，如精密机床的主轴轴承。

B级轴承用于旋转精度和转速很高的旋转机构中，如精密坐标镗床的主轴轴承、高精度仪器和高转速机构中使用的轴承。滚动轴承是标准件，其外圈与壳体孔的配合应采用基轴制，内圈与轴颈的配合采用基孔制。轴承的内外圈都是薄壁零件，在制造和自由状态下都易变形，在装配后又得到校正。为了控制轴承的变形程度、轴承与轴和壳体孔配合的尺寸精度。滚动轴承公差国标不仅规定了两种尺寸公差，还规定了两种形状公差。两种尺寸公差是：①轴承单一内径（ds）与外径（Ds）的偏差（Δds

，ΔDs

）；②轴承单一平面平均内径（dmp）与外径（D

mp）的偏差（Δdmp

，ΔD

mp

）。两种形状公差是：①轴承单一径向平面内，内径（ds

）与外径（Ds）的变动量（Vdp，VDp）；②轴承平均内径与外径的变动量（V

dmp，V

Dmp）。凡是合格的滚动轴承，应同时满足所规定的两种公差的要求。第三节滚动轴承内、外径的公差带滚动轴承内圈与轴配合应按基孔制，但内径的公差带位置却与一般基准孔相反。如图7-2所示。根据滚动轴承国家标准规定，G、E、D、C、B各级轴承的单一平面平均内径（dmp）的公差带都分布在零线下侧，即上偏差为零，下偏差为负值。这样分布主要是考虑在多数情况下，轴承的内圈随轴一起转动时，防止它们之间发生相对运动导致结合面磨损，则两者的配合应是过盈，但过盈量又不宜过大。滚动轴承的外径与壳体孔配合应按基轴制，且两者间不要求太紧。因此，滚动轴承公差国标对所有精度级轴承的单一平面平均外径（Dmp）的公差带位置，仍按一般基准轴的规定，分布在零线下侧，其上偏差为零，下偏差为负值。图7-2轴承内、外径公差带图滚动轴承内、外径的公差带配合特点动画演示第四节滚动轴承配合及选择滚动轴承配合的国家标准（GB／T275—1993）,规定了与轴承内、外圈相配合的轴和壳体孔的尺寸公差带、形位公差以及配合选择的基本原则和要求。轴颈和壳体孔的公差带均在光滑圆柱体的国标中选择，它们分别与轴承内、外圈结合，可以得到松紧程度不同的各种配合。虽然轴承内圈与轴颈的配合属基孔制，但轴承公差带均采用上偏差为零、下偏差为负的单向制分布，故轴承内圈与轴颈得到的配合比相应光滑圆柱体按基孔制形成的配合紧一些。滚动轴承与轴、外壳配合的常用公差带如图7-3a、b所示。上述公差带只适用于：对轴承的旋转精度和运转平稳性无特殊要求，轴为实心或厚壁钢制轴；外壳为铸钢或铸铁制件，轴承的工作温度不超过100℃的使用场合。正确地选择轴承配合，对保证机器正常运转，提高轴承寿命，充分发挥轴承的承载能力关系很大。选择轴承配合时，应综合地考虑：轴承的工作条件、作用在轴承上负荷的大小、方向和性质、工作温度、轴承类型和尺寸、旋转精度和速度等一系列因素。现仅以主要因素分析如下：图7-3滚动轴承与轴、外壳配合的公差a）轴承与轴配合的常用公差带关系图b）轴承与外壳配合常用公差带关系图Δdmp为轴承内圈单一平面平均内径偏差，ΔDmp为轴承外圈单一平面平均外径偏差一、负荷类型轴承转动时，根据作用于轴承上合成径向负荷相对套圈的旋转情况，可将所受负荷分为局部负荷、循环负荷和摆动负荷三类。如图7-4所示。图7-4轴承负荷类型滚动轴承负荷类型分析动画演示

（1）局部负荷作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对静止，即负荷方向始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上，该套圈所承受的这种负荷称为局部负荷，如图7－4a、b。承受这类负荷的套圈与壳体孔或轴的配合，一般选较松的过渡配合，或较小的间隙配合，以便让套圈滚道间的摩擦力矩带动转位，延长轴承的使用寿命。

（2）循环负荷作用于轴承上的合成径向负荷与套圈相对旋转，即合成径向负荷顺次地作用在套圈滚道的整个圆周上，该套圈所承受的这种负荷性质，称为循环负荷，如图7－4a、b。通常承受循环负荷的套圈与轴(或壳体孔)相配应选过盈配合或较紧的过渡配合，其过盈量的大小以不使套圈与轴或壳体孔配合表面间产生爬行现象为原则。

（3）摆动负荷作用于轴承上的合成径向负荷与所承受的套圈在一定区域内相对摆动，即其负荷向量经常变动地作用在套圈滚道的局部圆周上，该套圈所承受的负荷性质，称为摆动负荷，如图7－4c、d。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些。二、负荷的大小滚动轴承套圈与轴或壳体孔配合的最小过盈，取决于负荷的大小。一般把径向负荷户P≤0.07C的称为轻负荷，0.07C＜P≤0.15C称为正常负荷，P＞0.15C的称为重负荷。其中C为轴承的额定负荷，即轴承能够旋转106次而不发生点蚀破坏的概率为90%时的载荷值。承受较重的负荷或冲击负荷时，将引起轴承较大的变形，使结合面间实际过盈减小和轴承内部的实际间隙增大，这时为了使轴承运转正常，应选较大的过盈配合。同理，承受较轻的负荷，可选用较小的过盈配合。三、工作温度的影响轴承工作时，由于摩擦发热和其它热源的影响，套圈的温度会高于相配合零件的温度。内圈的热膨胀会引起它与轴颈配合的松动，而外圈的热膨胀则会引起它与外壳孔配合变紧。因此，轴承工作温度一般应低于100℃，在高于此温度中工作的轴承，应将所选用的配合适当修正。四、轴承尺寸大小滚动轴承的尺寸愈大，选取的配合应愈紧。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。五、旋转精度和速度的影响对于负荷较大、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。对精密机床的轻负荷轴承，为避免孔与轴的形状误差对轴承精度影响，常采用较小的间隙配合。对于旋转速度较高，又在冲击振动负荷下工作的轴承，它与轴颈和外壳孔的配合最好选用过盈配