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1、第七章 滚动轴承的极限与配合,滚动轴承的极限与配合,外圈、内圈、滚动体、保持架,滚动轴承的极限与配合,滚动轴承的外径、内径是配合尺寸，外圈与外壳孔配合，内圈与传动轴的轴径配合，属于典型的光滑圆柱连接，但由于它的结构特点和功能要求所决定，其公差配合与一般光滑圆柱连接要求不同。,滚动轴承的极限与配合,按承受负荷的方向，滚动轴承可分为平底推力球轴承（承受轴向负荷）深沟球轴承（承受径向负荷的向心轴承）和角接触轴承（同时承受径向和轴向负荷的向心推力轴承）。,滚动轴承的极限与配合,滚动轴承的工作性能与使用寿命，既取决于本身的制造精度，也与外壳孔传动轴轴颈的配合尺寸精度形位精度以及表面粗糙度等有关。,滚动轴
2、承的极限与配合,一滚动轴承公差 1滚动轴承的公差等级 根据轴承的结构尺寸公差等级和技术性能等特征产品的符号，滚动轴承国家国家标准GB/T307.3-1996将滚动轴承 公差等级分为 24560五级，其中2级最高，依次降低，P0级最低（只有深沟球轴承有2级；圆锥滚子轴承有6X级而无6级）。,滚动轴承的极限与配合,1滚动轴承的公差等级0级为普通精度，在机器制造业中的应用最广。它用于旋转精度要求不高的机构中。例如，卧式车床变速箱和进给箱，汽车拖拉机变速箱，普通电机水泵压缩机和涡轮机中。除0级外，其余各级统称高精度轴承，主要用于高的线速度或高的旋转精度的场合，这类精度的轴承在各种金属切削机床上应用较多
3、。,滚动轴承的极限与配合,2、滚动轴承内径外径公差带及特点 国标GB/T4199-84对轴承内径（d）与外径（D）规定了两种公差：一是d（或D）的最大值与最小值；二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min）的平均值dm（或Dm）的公差。,滚动轴承的极限与配合,2、滚动轴承内径外径公差带及特点 由于滚动轴承为标准部件，因此轴承内径与轴颈的配合应为基孔制，轴承外径与外壳孔的配合应为基轴制。但这种基孔制和基轴制与光滑圆柱结合又有所不同，这是由滚动轴承配合的特殊需要所决定的。,滚动轴承的极限与配合,轴承内圈通常与轴一起旋转，为防止内圈和轴颈的配合
4、产生相对滑动而磨损，影响轴承的工作性能，因此要求配合面间具有一定的过盈，但过盈量不能太大。如果作为基准孔的轴承内圈仍采用基本偏差为H的公差带，轴颈也选用光滑圆柱结合国家标准中的公差带，则这样在配合时，无论选过渡配合（过盈量偏小）或过盈配合（过盈量偏大）都不能满足轴承工作的需要。若轴颈采用非标准的公差带，则又违反了标准化与互换性的原则。,滚动轴承的极限与配合,为此，国家标准GB307184滚动轴承公差规定：内圈基准孔公差带位于以公称内径d为零线的下方。因而这种特殊的基准孔公差带与GB/T1800.499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
5、同程度的变紧。,滚动轴承的极限与配合,轴承外圈因安装在外壳孔中，通常不旋转，考虑到工作时温度升高会使轴热胀，而产生轴向移动，因此两端轴承中有一端应是游动支承，可使外圈与外壳孔的配合稍为松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量，不然轴产生弯曲会被卡住，就会影响正常运转。,滚动轴承的极限与配合,为此规定轴承外圈公差带位于公称外径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。轴承外圈采取这样的基准轴公差带与GB/T1800.499中基轴制配合的孔公差带所组成的配合，基本上保持了GB/T1800.499的配合性质。,滚动轴承的极限与配合,因滚动轴承的内圈和外圈皆为薄壁零件，在制造与保管过程中极易
6、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，极易得到纠正。因此对滚动轴承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，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，滚动轴承还规定了其它的技术要求。滚动轴承内径与外径的公差带见图7-3。,滚动轴承的极限与配合,3.轴颈和外壳孔公差带的种类 由于轴承内径和外径公差带在制造时已确定，因此，它们分别与外壳孔、轴颈的配合，要由外壳孔和轴颈的公差带决定。故选择轴承的配合也就是确定轴颈和外壳孔的公差带。图74,滚动轴承的极限与配合,3.轴颈和外壳孔公差带的种类轴承内圈与轴颈的配合比GB/T1800
7、.499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已变成过盈配合，其余也都有所变紧。,滚动轴承的极限与配合,3.轴颈和外壳孔公差带的种类 轴承外圈与外壳孔的配合与GB/T1800.499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。,滚动轴承的极限与配合,二、滚动轴承配合的选择 正确地选择配合，对保证滚动轴承的正常运转，延长其使用寿命关系极大。为了使轴承具有较高的定心精度，一般在选择轴承两个套圈的配合时，都偏向紧密。但要防止太紧。,因内圈的弹性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
8、正常运转，还会使套圈材料产生较大的应力，以致降低轴承的使用寿命。,滚动轴承的极限与配合,故选择轴承配合时，要全面地考虑轴承的工作条件、结构类型和尺寸、精度等级，查表确定轴颈和外壳孔的尺寸公差带、形位公差和表面粗糙度。表7-2至表7-8适用于：1）轴承精度等级为0、6级；2）轴为实体或厚壁空心件；3）轴颈处外壳孔材料为钢和铸铁；4）轴承应是具有基本组的径向游隙，另有注解都除外。,滚动轴承的极限与配合,1、查表确定轴承配合的主要依据（一）套圈与负荷方向的关系（1）套圈相对于负荷方向静止。此时套圈相对于负荷方向静止的受力特点是负荷集中作用，套圈滚道局部容易产生磨损。（2）套圈相对于负荷方向旋转。此时
9、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。,滚动轴承的极限与配合,（一）套圈与负荷方向的关系（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用用在套圈的部分滚道上时，该套圈便相对于负荷方向摆动。轴承套圈受到定向负荷Fr和旋转负荷Fc的的同时作用，二者的合成负荷将由小到大，再由大到小地周期性变化。,滚动轴承的极限与配合,由上分析可知，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。,滚动轴承的极限与配合,一般来说，受循环负荷作用的套
10、圈与轴颈（或外壳孔）的配合应选得较紧一些；而承受局部负荷作用的套圈外壳孔（或轴颈）的配合应选得松一些（既可使轴承避免局部磨损，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得稍松一点。,滚动轴承的极限与配合,（二）负荷的大小 选择滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合还与负荷的大小有关。GB/T27593根据当量径向动负荷P与轴承产品样本中规定的额定动负荷C的比值大小，分为了轻、正常和重负荷三种类型。选择配合时，应逐渐较紧。这是因为在重负荷和冲击负荷的作用时，为了防止轴承产生变形和受力不匀，引起配合松动，随着负荷的增大，过盈量应选得越大，承受变化负荷应比承受
11、平稳负荷的配合选得较紧一些。,P 0.07C 时，称为轻负荷，0.07C 0.15C时，称为重负荷,滚动轴承的极限与配合,（三）径向游隙 轴承的径向游隙按GB/T460493规定，分为第2组、基本组、第3组、第4组、第5组。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声。,过小又会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，使轴承摩擦发热而降低寿命，故游隙大小应适度。,滚动轴承的极限与配合,（三）径向游隙 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
12、轴承内径选取过盈量较大的配合（见表73注），那么，为了补偿变形引起的游隙会过小，应选用大于基本组游隙的轴承。,滚动轴承的极限与配合,（四）其它因素（1）温度的影响 因轴承磨擦发热和其它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，故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配合过盈，增加内圈与轴颈的配合过盈）。（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，轴承与轴颈的外壳孔的配合应选用过盈配合。,滚动轴承的极限与配合,(3）公差等级的协调 选择轴承和外壳孔公差等级时应与轴承公差等级协调。如0级轴承配
13、合轴颈一般为IT6，外壳孔则为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。对于滚针轴承，外壳孔材料为钢式或铸铁时，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)，无内圈时选用h5（或h6）。,2、轴颈和外壳孔的形位公差与表面粗糙度 可参照表77和表78选择，必须强调：轴颈或外壳孔为避免套圈安装后产生变形，轴颈、外壳孔应采用包容要求，并规定更严的圆柱度公差。轴肩和外壳孔肩端面应规定端面圆跳动公差。,+,【例】直齿圆柱齿轮减速器输出轴轴颈的部分装配图，已知该减速器的功率为5kw，从动
14、轴转速为83r/min，其两端的轴承为211深沟球轴承（d=55mm，D100mm）,齿轮 的模数为3mm，齿数为79。试确 定轴颈和外壳孔 的公差带代号（尺寸极限偏差）、形位公差值和表面 粗糙度参数值，并 将它们分别标注在 装配图和零件图上。,1）减速器属于一般机械，轴的转速不高，所以选用0级轴承。2）受定向负荷的作用，内圈与轴一起旋转，外圈安装在剖分式壳体中，不旋转。因此，内圈相对于负荷方向旋转，它与轴颈的配合应较紧；外圈相对于负荷方向静止，它与外壳孔的配合应较松。,3）按该轴承的工作条件，由经验计算公式（由机械工程手册第29篇 轴承手册的计算公式），并经单位换算，求得该轴承的当量径向负荷P为883N，查得211球轴承的额定动负荷C为33354N。所以P等于0.03C，小于0.07C故轴承的负荷类型属于轻负荷。4）选取轴颈公差带为55j6（基孔制配合），外壳孔公差带为100H7（基轴制配合）。,5）选取形位公差值：轴颈圆柱度公差0.005mm,轴肩端面圆跳动公差0.015mm；外壳孔圆柱度公差0.01mm。6）选取轴颈和外壳孔表面粗糙度参数值：轴颈Ra1m，轴肩端面Ra2.5m；外壳孔Ra2.5m。7）将确定好的上述公差标注在图样上。,作业：P157：7-1、7-5:d=45,D=85,C=31.5KN,
