1 第六章第六章 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性 gglggl 2 滚 动 轴 承 的 互 换 性 滚 动 轴 承 的 互 换 性 第 六 章 第 六 章 6 6 1 1 滚动轴承公差滚动轴承公差 6 6 2 2 滚动轴承配合及其选择滚动轴承配合及其选择 3 6 6 1 1 滚动轴承公差滚动轴承公差 滚动轴承的几何精度滚动轴承的几何精度 和使用要求和使用要求 滚动轴承的精度等级滚动轴承的精度等级 及其应用及其应用 滚动轴承内外径的公滚动轴承内外径的公 差带差带 第 六 章 第 六 章 滚 动 轴 承 的 互 换 性 滚 动 轴 承 的 互 换 性 4 一 滚动轴承的几何精度一 滚动轴承的几何精度 和使用要求和使用要求 滚动轴承由滚动轴承由 外圈外圈1 1 内圈 内圈3 3 滚动体滚动体 钢球或钢球或 滚子滚子 4 4和保持架和保持架 2 2组成 如图 组成 如图 它是用来支承轴它是用来支承轴 颈的标准部件 颈的标准部件 一般均成对使用 一般均成对使用 5 滚动轴承按其承受负荷的方向 可分为滚动轴承按其承受负荷的方向 可分为 主要承受径向负荷的向心轴承 同时承受径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 轴承和滚珠 圆柱或圆锥体 轴承 滚动轴承的几何精度由轴承的尺寸公滚动轴承的几何精度由轴承的尺寸公 差和旋转精度决定 前者是指轴承内径 外差和旋转精度决定 前者是指轴承内径 外 径和宽度等的尺寸公差 后者是指轴承内 径和宽度等的尺寸公差 后者是指轴承内 外圈作相对转动时跳动的程度 包括轴承内外圈作相对转动时跳动的程度 包括轴承内 6 外圈的径外圈的径向跳动 端面对滚道的跳动向跳动 端面对滚道的跳动 端端 面对内孔的跳动等 面对内孔的跳动等 滚动轴承安装在机器上 其内圈与轴滚动轴承安装在机器上 其内圈与轴 颈配合颈配合 外圈与外壳孔配合 它们的配合外圈与外壳孔配合 它们的配合 性质应保证轴承的工作性能 因此必须满性质应保证轴承的工作性能 因此必须满 足下列两项要求 足下列两项要求 必要的旋转精度必要的旋转精度 轴承工作时 其内 外圈和端面的跳轴承工作时 其内 外圈和端面的跳 动会引起机件运转不平稳 从而引起振动动会引起机件运转不平稳 从而引起振动 7 和噪音 和噪音 滚动体与套滚动体与套 圈之间有合适的径向圈之间有合适的径向 游隙和轴向游隙 如游隙和轴向游隙 如 图 图 径向游隙和轴向径向游隙和轴向 游隙过大 就会引起游隙过大 就会引起 轴承较大的振动和噪轴承较大的振动和噪 音 引起转轴较大的音 引起转轴较大的 8 径向跳动和轴向窜动 游隙过小 则会因径向跳动和轴向窜动 游隙过小 则会因 为轴承与轴颈 外壳孔的过盈配合使轴承为轴承与轴颈 外壳孔的过盈配合使轴承 滚动体与套圈产生较大的接触应力 并增滚动体与套圈产生较大的接触应力 并增 加轴承摩擦发热以致降低轴承寿命 加轴承摩擦发热以致降低轴承寿命 滚动轴承互换性的特点是 内圈内径滚动轴承互换性的特点是 内圈内径 d d 与轴 外圈外径 与轴 外圈外径 D D 与外壳孔的配与外壳孔的配 合具有完全互换性 轴承内部各零件合具有完全互换性 轴承内部各零件 指指 滚动体与轴承内 外圈滚动体与轴承内 外圈 只能同组内的零只能同组内的零 件进行互换 因而轴承内部各零件的互换件进行互换 因而轴承内部各零件的互换 称为不完全互换 称为不完全互换 9 二 滚动轴承的精度等级二 滚动轴承的精度等级 及其应用及其应用 滚动轴承精度的国家标准滚动轴承精度的国家标准 GB T307 1GB T307 1 94 94 是根据其基本尺寸精度和旋转精度把轴是根据其基本尺寸精度和旋转精度把轴 承划分为五个精度等级承划分为五个精度等级 用汉语拼音字母 用汉语拼音字母 G G E E D D C C B B 表示 表示 G G 级精度最低级精度最低 依 依 次精度逐渐提高 次精度逐渐提高 B B级精度最高 级精度最高 滚动轴承的基本尺寸包括外径滚动轴承的基本尺寸包括外径D D 内径内径 d d 宽度宽度B B以及圆锥滚柱轴承的装配高度以及圆锥滚柱轴承的装配高度T T 10 滚动轴承的旋转精度是指轴承内滚动轴承的旋转精度是指轴承内 外外 圈的滚道摆动 轴承内 外圈两端面的平圈的滚道摆动 轴承内 外圈两端面的平 行度行度 轴承外圈圆柱面对基准端面的垂直轴承外圈圆柱面对基准端面的垂直 度等 度等 各级精度滚动轴承的应用情况如下 各级精度滚动轴承的应用情况如下 G G 级轴承广泛应用于中等负荷级轴承广泛应用于中等负荷 中等中等 转速 旋转精度要求不高的一般机械中转速 旋转精度要求不高的一般机械中 如如 普通机***的变速机构 汽车和拖拉机普通机***的变速机构 汽车和拖拉机 的变速箱 农业机械的变速箱的变速箱 农业机械的变速箱 普通电动普通电动 11 机 水泵等旋转机构中所用的轴承 该级机 水泵等旋转机构中所用的轴承 该级 轴承在机械制造行业中应用数量较多 轴承在机械制造行业中应用数量较多 E E D D 级轴承用于旋转精度和转速要级轴承用于旋转精度和转速要 求较高的机械中 如 普通机***的主轴轴求较高的机械中 如 普通机***的主轴轴 承 精密机***上的传动轴轴承等 承 精密机***上的传动轴轴承等 C C B B 级轴承用于高旋转精度或高速级轴承用于高旋转精度或高速 运转的机构中运转的机构中 如 如 精密机***的主轴轴 精密机***的主轴轴 承 精密仪器及航空机械中的轴承等 承 精密仪器及航空机械中的轴承等 12 三 滚动轴承内外径的公差带三 滚动轴承内外径的公差带 滚动轴承外圈和外壳孔的配合应采用滚动轴承外圈和外壳孔的配合应采用 基轴制基轴制 内圈与轴颈的配合应采用 内圈与轴颈的配合应采用基孔制基孔制 轴承内圈通常与轴一起旋转 为防止轴承内圈通常与轴一起旋转 为防止 内圈和轴颈的配合面相对滑动而产生磨损 内圈和轴颈的配合面相对滑动而产生磨损 影响轴承的工作性能 因此要求配合面间具影响轴承的工作性能 因此要求配合面间具 有一定的过盈 但由于内圈是薄壁零件 过有一定的过盈 但由于内圈是薄壁零件 过 盈量不能太大 如果作为基准孔的轴承内孔盈量不能太大 如果作为基准孔的轴承内孔 内圈基准孔 仍采用基本偏差 内圈基准孔 仍采用基本偏差H H的公差带的公差带 13 轴颈公差带从轴颈公差带从 GB1801GB1801 79 79 中的优先 常中的优先 常 用和一般公差带中选取 则这样的过渡配用和一般公差带中选取 则这样的过渡配 合的过盈量偏小 而过盈配合的过盈量又合的过盈量偏小 而过盈配合的过盈量又 偏大 不能满足轴承工作的需要 为此国偏大 不能满足轴承工作的需要 为此国 家标准家标准GB T307 1GB T307 1 9494 滚动轴承公差 规滚动轴承公差 规 定定 内圈基准孔公差带位于以公称内径内圈基准孔公差带位于以公称内径 d d 为零线的下方为零线的下方 如图如图 这样的基准孔公差 这样的基准孔公差 带与带与GB1801GB1801 79 79 中基孔制过渡配合的轴公中基孔制过渡配合的轴公 差带组成的配合 就是过盈量较大的过渡差带组成的配合 就是过盈量较大的过渡 配合或小过盈量的过盈配合 配合或小过盈量的过盈配合 14 轴承外圈安装在外壳孔中 通常不旋轴承外圈安装在外壳孔中 通常不旋 转 考虑到工作时温度升高会使轴膨胀 转 考虑到工作时温度升高会使轴膨胀 15 两端轴承中有一端应是游动支承两端轴承中有一端应是游动支承 同时要把同时要把 轴承外圈与外壳孔的配合稍微松一点轴承外圈与外壳孔的配合稍微松一点 使之使之 能补偿轴的热胀伸长量能补偿轴的热胀伸长量 不然轴会弯曲 轴不然轴会弯曲 轴 承内部就有可能卡死 为此承内部就有可能卡死 为此 GB T307 1GB T307 1 94 94 规定规定 轴承外圈 外圈基准轴 公差带位于轴承外圈 外圈基准轴 公差带位于 以公称外径以公称外径D D 为零线的下方为零线的下方 如图如图 它与 它与 具有基本偏差具有基本偏差h h 的公差带相类似 但公差值的公差带相类似 但公差值 不同 这样的基准轴公差带与不同 这样的基准轴公差带与GB1801GB1801 7979 中中 基轴制配合的孔公差带组成的配合基轴制配合的孔公差带组成的配合 基本上基本上 16 保持保持GB1801GB1801 7979 的配合性质 的配合性质 轴承的内外圈都是薄壁零件轴承的内外圈都是薄壁零件 在制造和在制造和 保管过程中容易变形 若变形量不大 相配保管过程中容易变形 若变形量不大 相配 合零件的形状又较正确 则套圈安装在相配合零件的形状又较正确 则套圈安装在相配 合零件上时 变形易得到校正 若变形量较合零件上时 变形易得到校正 若变形量较 大大 则不易校正 就会影响轴承工作性能 则不易校正 就会影响轴承工作性能 因此 因此 GB T307 1GB T307 1 9494规定规定 在套圈任一横截在套圈任一横截 面内测得的最大与最小直径平均值对公称直面内测得的最大与最小直径平均值对公称直 径的偏差在内径的偏差在内 外径公差带内就认为合格 外径公差带内就认为合格 17 6 6 2 2 滚动轴承配合滚动轴承配合 及其选择及其选择 轴颈和外壳孔的公差带轴颈和外壳孔的公差带 滚动轴承配合的选择滚动轴承配合的选择 轴颈和外壳孔的形位公轴颈和外壳孔的形位公 差与表面粗糙度差与表面粗糙度 滚动轴承的图样标注滚动轴承的图样标注 第 六 章 第 六 章 滚 动 轴 承 的 互 换 性 滚 动 轴 承 的 互 换 性 18 一 轴颈和外壳孔的公差带一 轴颈和外壳孔的公差带 轴承与轴颈和外壳孔的配合面间需要轴承与轴颈和外壳孔的配合面间需要 的配合性质 由轴颈和外壳孔的公差带决的配合性质 由轴颈和外壳孔的公差带决 定 也就是说 轴承配合的选择就是确定定 也就是说 轴承配合的选择就是确定 轴颈和外壳孔的公差带 轴颈和外壳孔的公差带 轴颈和外壳孔的公差等级 应和滚动轴颈和外壳孔的公差等级 应和滚动 轴承的精度等级相适应 如 当采用轴承的精度等级相适应 如 当采用G G级 级 E E 级精度的滚动轴承时 与之配合的轴颈级精度的滚动轴承时 与之配合的轴颈 19 的公差等级一般可选的公差等级一般可选IT6 IT6 级 外壳孔的级 外壳孔的 公差等级可选公差等级可选 IT7IT7级 随着选用的轴承级 随着选用的轴承 精度等级提高 轴颈和外壳孔的公差等精度等级提高 轴颈和外壳孔的公差等 级也要相应提高级也要相应提高 具体选用可参照表 具体选用可参照表 7 7 7 7 p135p135 滚动轴承与轴 外壳配合的常用公滚动轴承与轴 外壳配合的常用公 差带如下 差带如下 20 21 二 滚动二 滚动轴承配合的选择轴承配合的选择 轴承的配合应按轴承的工作条件 主轴承的配合应按轴承的工作条件 主 要应考虑下列因素来选择 要应考虑下列因素来选择 1 1 负荷类型负荷类型 作用在轴承上的径向负荷 一般是由作用在轴承上的径向负荷 一般是由 定向负荷 如 皮带的拉力或齿轮的作用定向负荷 如 皮带的拉力或齿轮的作用 力力 和旋转负荷 和旋转负荷 如 机件的惯性离心如 机件的惯性离心 力 合成的 它的作用方向与套圈间存在力 合成的 它的作用方向与套圈间存在 着以下三种关系 着以下三种关系 22 1 1 套圈相对于负荷方向静止 套圈相对于负荷方向静止 局部负荷 局部负荷 径向负荷始终径向负荷始终 在套圈 外圈或内在套圈 外圈或内 圈 滚道的某一局圈 滚道的某一局 部区域上作用 此部区域上作用 此 时相当套圈相对于时相当套圈相对于 负荷方向静止 如负荷方向静止 如 图 图 23 承受这类负荷的套圈与壳体孔或轴的配合承受这类负荷的套圈与壳体孔或轴的配合 应松些应松些 使轴承在机器上装拆方便 但也使轴承在机器上装拆方便 但也 不能过松 否则会引起套圈在相配合零件不能过松 否则会引起套圈在相配合零件 上滑动而使配合面磨损 因此上滑动而使配合面磨损 因此 一般应选一般应选 用用较松的过渡配合或具有极小间隙的间隙较松的过渡配合或具有极小间隙的间隙 配合配合 2 2 套圈相对于负荷方向旋转 套圈相对于负荷方向旋转 循环负荷 循环负荷 径向负荷依次在套圈滚道的整个圆周径向负荷依次在套圈滚道的整个圆周 24 上作用 此时相当套圈相对于负荷方向旋上作用 此时相当套圈相对于负荷方向旋 转 如上页图 转 如上页图 承受循环负荷的套圈与轴承受循环负荷的套圈与轴 或壳体或壳体 孔 的配合应紧 以防止该套圈在相配合孔 的配合应紧 以防止该套圈在相配合 零件上滑动而使配合面磨损 但过盈量不零件上滑动而使配合面磨损 但过盈量不 能太大 否则会使轴承内部的游隙减小以能太大 否则会使轴承内部的游隙减小以 至完全消失 产生过大的接触应力 影响至完全消失 产生过大的接触应力 影响 轴承的工作性能 因此 一般应选用轴承的工作性能 因此 一般应选用过盈过盈 量较小的过盈配合或过盈量较大的过渡配量较小的过盈配合或过盈量较大的过渡配 合 合 25 3 3 套圈相对于负荷方向摆动 套圈相对于负荷方向摆动 摆动负荷 摆动负荷 大小和方向按一定规律变化的径向负大小和方向按一定规律变化的径向负 荷在套圈的部分滚道上作用 此时相当套荷在套圈的部分滚道上作用 此时相当套 圈相对于负荷方向摆动 如图 圈相对于负荷方向摆动 如图 轴承套圈受到定向负荷轴承套圈受到定向负荷RgRg和旋转负荷和旋转负荷 PxPx的同时作用 二者的合成负荷将由小到的同时作用 二者的合成负荷将由小到 大 再由大到小地周期性变化 当大 再由大到小地周期性变化 当RgRg PxPx 时 合成负荷就在套圈的下半部分摆动 时 合成负荷就在套圈的下半部分摆动 26 此时不旋转的套此时不旋转的套 圈 图圈 图c c的外圈 的外圈 图图d d 的内圈的内圈 就就 相对于负荷方向相对于负荷方向 摆动 旋转的套摆动 旋转的套 圈则相对于负荷圈则相对于负荷 方向旋转 方向旋转 承受摆动负承受摆动负 荷的套圈 一般与承受循环负荷的套圈选荷的套圈 一般与承受循环负荷的套圈选 用的用的配合相同或者略松一些配合相同或者略松一些 27 2 2 负荷的大小负荷的大小 滚动轴承套圈与轴或外壳孔配合的最滚动轴承套圈与轴或外壳孔配合的最 小过盈 取决于负荷的大小 小过盈 取决于负荷的大小 一般把径向负荷一般把径向负荷 P 0 07CP 0 07C的称为轻负的称为轻负 荷 荷 0 070 07C C P 0 15C P 0 15C 称为正常负荷 称为正常负荷 P P 0 15C0 15C的称为重负荷 其中的称为重负荷 其中 C C为轴承的额定为轴承的额定 负荷 即轴承能够旋转负荷 即轴承能够旋转10106 6次而不发生点蚀次而不发生点蚀 破坏的概率为破坏的概率为9090 时的载荷值 时的载荷值 受较重的负荷或冲击负荷时受较重的负荷或冲击负荷时 将引起 将引起 28 轴承较大的变形 使结合面间实际过盈减轴承较大的变形 使结合面间实际过盈减 小和轴承内部的实际间隙增大 这时为使小和轴承内部的实际间隙增大 这时为使 轴承运转正常 轴承运转正常 应选较大的过盈配合 承应选较大的过盈配合 承 受较轻的负荷时 可选用较小的过盈配合受较轻的负荷时 可选用较小的过盈配合 此外 承受变化的负荷要比承受平稳的此外 承受变化的负荷要比承受平稳的 负荷选用较紧的配合 负荷选用较紧的配合 3 3 工作温度影响工作温度影响 轴承工作时 由于摩擦发热和其它热轴承工作时 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源的影响 套圈的温度会高于相配合零件 29 的温度的温度 内圈的热膨胀会引起它与轴颈配内圈的热膨胀会引起它与轴颈配 合的松动合的松动 而外圈的热膨胀则会引起它与 而外圈的热膨胀则会引起它与 外壳孔配合变紧外壳孔配合变紧 因此 轴承工作温度一 因此 轴承工作温度一 般应低于般应低于100 100 在高于此温度中工作的轴 在高于此温度中工作的轴 承 应将所选用的配合适当修正 承 应将所选用的配合适当修正 4 4 其它因素其它因素 1 1 套圈运动状况套圈运动状况 循环负荷 旋转的套圈应选择过盈配循环负荷 旋转的套圈应选择过盈配 合合 局部负荷 局部负荷 不不转的套圈转的套圈 为便于拆卸为便于拆卸 30 和适应轴承所需的轴向游动和适应轴承所需的轴向游动 则应选用具则应选用具 有平均间隙的过渡配合或间隙配合 有平均间隙的过渡配合或间隙配合 2 2 轴承结构轴承结构 轴承的尺寸愈大 配合应愈紧 但对轴承的尺寸愈大 配合应愈紧 但对 于重型机械上使用的特别大尺寸的轴承 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 对于特轻或超轻系列应采用较松的配合 对于特轻或超轻系列 的轴承 套圈比较薄 选用较紧的配合可的轴承 套圈比较薄 选用较紧的配合可 增加其接触刚度 有利于发挥轴承的承载增加其接触刚度 有利于发挥轴承的承载 能力 采用剖分式外壳时 不允许选用过能力 采用剖分式外壳时 不允许选用过 31 盈配合 以免轴承外圈被夹扁变形 盈配合 以免轴承外圈被夹扁变形 必须强调 在确定配合时应注意保证必须强调 在确定配合时应注意保证 正常的径向游隙 正常的径向游隙 3 3 旋转精度 旋转精度 若对轴承的旋转精度和平稳性要求较若对轴承的旋转精度和平稳性要求较 严时 结合件应选用较高的公差等级 如严时 结合件应选用较高的公差等级 如 用于电机或仪表的 用于电机或仪表的G G 级轴承 与其配合级轴承 与其配合 的轴应选用的轴应选用IT5IT5级 而外壳孔则应选用级 而外壳孔则应选用IT6IT6 级 级 32 4 4 装拆要求 装拆要求 需要经常拆卸的轴承 特别对于重需要经常拆卸的轴承 特别对于重 型机械 配合宜较松 型机械 配合宜较松 此外 转速愈高 配合应愈紧 此外 转速愈高 配合应愈紧 滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合 滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合 常常综合考虑上述因素常常综合考虑上述因素采用类比法选取采用类比法选取 具体可按照表 具体可按照表7 7 8 8 表 表7 7 9 9 表表7 7 1010和表和表 7 7 1111进行选择 进行选择
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