滚动轴承与孔轴结合的互换性课件

滚动轴承与孔轴结合的互换性7.1 概述概述7.2 滚动轴承内、外径公差承内、外径公差带及其特点及其特点7.3 滚动轴承与承与轴和外壳孔的配合及其和外壳孔的配合及其选择第第7章章2024/7/51精品7.1 概述概述7.1.1 滚动轴承的承的结构及分构及分类 滚动轴承是承是现代机器中广泛代机器中广泛应用的零件之用的零件之一，它是依靠主要元件一，它是依靠主要元件间的的滚动接触来支承接触来支承转动零件的。常用的零件的。常用的滚动轴承承绝大多数已大多数已经标准准化，并由化，并由专业工厂工厂大量制造并供大量制造并供应各种各种规格常格常用的用的轴承。承。2024/7/52精品1.滚动轴承的构成承的构成 外圈外圈内圈内圈滚动体体保持器保持器2024/7/53精品 轴承内圈内径承内圈内径d用用来和来和轴颈装配，外圈装配，外圈外径外径D用来和壳体孔用来和壳体孔装配。通常是内圈随装配。通常是内圈随轴颈回回转，外圈固定，外圈固定，但也可以用于外圈回但也可以用于外圈回转而内圈不而内圈不动，或是，或是内、外圈同内、外圈同时回回转的的场合。当内、外圈相合。当内、外圈相对转动时，滚动体即体即在内、外圈的在内、外圈的滚道内道内滚动。滚动轴承的安装位置承的安装位置 2024/7/54精品滚动轴承的基本承的基本类型型 按按滚动体形体形状分状分球球轴承承滚子子轴承承圆柱柱滚子子圆锥滚子子球面球面滚子子滚针在外廓尺寸相同在外廓尺寸相同的条件下，的条件下，滚子子轴承比球承比球轴承的承的承承载能力和耐冲能力和耐冲击能力都好，但能力都好，但球球轴承摩擦小、承摩擦小、高速性能好。高速性能好。2024/7/55精品 滚动轴承的工作性能和使用寿命不承的工作性能和使用寿命不仅取决于取决于轴承本身的制造精度，承本身的制造精度，还与与滚动轴承相配合的承相配合的轴颈和外壳孔的尺寸公和外壳孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度以及安装正差、形位公差和表面粗糙度以及安装正确与否确与否等因素有关，等因素有关，这在国家在国家标准准GBT2751993中均做了中均做了规定。定。影响影响滚动轴承承应用的要素用的要素2024/7/56精品7.1.2 滚动轴承的精度等承的精度等级 根据根据GBGBT307.12005T307.12005和和GBGBT307.42002T307.42002规定，定，向心向心轴承的公差等承的公差等级，由低到高依次分，由低到高依次分为0 0、6 6、5 5、4 4和和2 2五个五个级别，圆锥滚子子轴承的公差等承的公差等级分分为0 0、6x6x、5 5和和4 4四个四个级别，推力，推力轴承的公差等承的公差等级分分为0 0、6 6、5 5和和4 4四个四个级别。仅向心向心轴承有承有2 2级，圆锥滚子子轴承有承有6x6x级，而无而无6 6级。新国新国新国新国标标：2 2 2 2、4 4 4 4、5 5 5 5、6 6 6 6、0 0 0 0旧国旧国旧国旧国标标：B B B B、C C C C、D D D D、E E E E、G G G G2024/7/57精品代号代号代号代号公差等公差等公差等公差等级级公公公公 差差差差 含含含含 义义/P0/P0/P0/P00 0 0 0级级/P6/P6/P6/P66 6 6 6级级/P6x/P6x/P6x/P6x6x6x6x6x级级公差等公差等公差等公差等级级符合符合符合符合标标准准准准规规定的定的定的定的6x6x6x6x级级/P5/P5/P5/P55 5 5 5级级公差等公差等公差等公差等级级符合符合符合符合标标准准准准规规定的定的定的定的5 5 5 5级级。/P4/P4/P4/P44 4 4 4级级公差等公差等公差等公差等级级符合符合符合符合标标准准准准规规定的定的定的定的4 4 4 4级级。公差等公差等公差等公差等级级0 0 0 0级级,一般省略，一般省略，一般省略，一般省略，不不不不 标标注注注注。公差等公差等公差等公差等级级符合符合符合符合标标准准准准规规定的定的定的定的6 6 6 6级级。公差等公差等公差等公差等级级代号代号代号代号2024/7/58精品轴承形式适用标准适用精度等级深沟球轴承GB3070级6级5级4级2级角接触球轴承0级6级5级4级2级调心球轴承0级圆柱滚子轴承0级6级5级4级2级圆锥滚子轴承公制系列（单列）GB3070级6级6级5级4级公制系列（双列、四列）SB/T53419940级英制系列SB/CO/T1089Class4Class2Class3Class0Class00调心滚子轴承GB3070级推力球轴承0级6级5级4级推力调心滚子轴承0级轴承承类型与适用精度等型与适用精度等级2024/7/59精品 0级 6级 5级 4级 2级普通普通级中等中等级 精密精密级超精超精级精密精密传动轴、普通机床主、普通机床主轴精密机床主精密机床主轴、精密、精密仪器机构器机构高精度机床和高精度机床和仪器主器主轴应用最广，一般减速器、用最广，一般减速器、电机等。机等。滚动轴承各精度等承各精度等级的的应用用2024/7/510精品滚动轴承各精度等承各精度等级的的应用示例用示例0 0级轴级轴承在机械制造承在机械制造承在机械制造承在机械制造业业中中中中应应用最广，通常称用最广，通常称用最广，通常称用最广，通常称为为普普普普通通通通级级，在，在，在，在轴轴承代号承代号承代号承代号标标注注注注时时不予注出。它用于旋不予注出。它用于旋不予注出。它用于旋不予注出。它用于旋转转精度要求不高、中等精度要求不高、中等精度要求不高、中等精度要求不高、中等负负荷、中等荷、中等荷、中等荷、中等转转速的一般机构速的一般机构速的一般机构速的一般机构中，如普通机床和汽中，如普通机床和汽中，如普通机床和汽中，如普通机床和汽车车的的的的变变速机构。速机构。速机构。速机构。2024/7/511精品图示示为CA6140型型车床主床主轴组件的件的结构，前支承（构，前支承（3）选用了用了4级精度精度NN3000型双列型双列圆柱柱滚子子轴承。承。后支承（后支承（8）选用了用了5级精度精度7202型角接触球型角接触球轴承。承。5 5、4 4级轴级轴承承承承应应用于旋用于旋用于旋用于旋转转精度和精度和精度和精度和转转速要求高的旋速要求高的旋速要求高的旋速要求高的旋转转机构中，如高精度机床、磨床、精密机构中，如高精度机床、磨床、精密机构中，如高精度机床、磨床、精密机构中，如高精度机床、磨床、精密丝丝杠杠杠杠车车床和床和床和床和滚齿滚齿机等的主机等的主机等的主机等的主轴轴轴轴承。承。承。承。2024/7/512精品 主主轴最高最高转速速为5000rmin，主，主轴前支承前支承选用了用了三个三个4级精度角接触球精度角接触球轴承。承。滚动轴承各精度等承各精度等级的的应用示例用示例2024/7/513精品 内内圆磨磨头属于高精度、高速型主属于高精度、高速型主轴组件，件，选用用2级精度精度轴承。承。内圆磨床主轴组件滚动轴承各精度等承各精度等级的的应用示例用示例2024/7/514精品海上海上钻井平台上井平台上使用的使用的滚动轴承承滚动轴承的承的应用用2024/7/515精品滚动轴承的承的应用用机机车上使用的上使用的滚动轴承承2024/7/516精品 向心或向心推力向心或向心推力轴承内圈和外圈都是薄壁件，承内圈和外圈都是薄壁件，在制造在制造过程中或在自由状程中或在自由状态下都容易下都容易变形；而形；而当当轴承内圈与承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后，又容、外圈与外壳孔装配后，又容易使易使这种种变形得到形得到纠正。根据正。根据这种特点，种特点，滚动轴承承标准不准不仅规定了两种尺寸公差定了两种尺寸公差带，还规定定了两种形状公差。其目的是控制了两种形状公差。其目的是控制轴承的承的变形程形程度、度、轴承与承与轴和壳体孔配合的尺寸精度。和壳体孔配合的尺寸精度。公差理公差理论在在滚动轴承上的承上的应用用2024/7/517精品两种尺寸公差是：两种尺寸公差是：轴承的承的单一内径（一内径（ds）与外径（）与外径（Ds）的极）的极限偏差；限偏差；单一平面的平均内径（一平面的平均内径（dmp）与外径）与外径（Dmp）的极限偏差。）的极限偏差。两种形状公差是：两种形状公差是：轴承承单一径向平面内，内径（一径向平面内，内径（ds）与外径）与外径（Ds）的）的变动量（量（Vdp、VDp）；）；轴承平均内承平均内径与外径的径与外径的变动量（量（Vdmp、VDmp）。）。滚动轴承公差的特殊性承公差的特殊性2024/7/518精品 凡合格的凡合格的滚动轴承，承，应同同时满足所足所规定的两种公差的要求，相定的两种公差的要求，相应计算公式算公式见表表7.1。计算算滚动轴承与孔、承与孔、轴结合的合的间隙或隙或过盈盈时，应以平均尺寸以平均尺寸为准。准。滚动轴承偏差承偏差计算与合格性判定算与合格性判定2024/7/519精品2024/7/520精品 滚动轴承承标准除了准除了规定两种尺寸公差定两种尺寸公差带和和两种形状公差，两种形状公差，还规定了定了滚动轴承的旋承的旋转精精度。度。包括：包括：轴承内、外圈的径向跳承内、外圈的径向跳动、轴承内、承内、外圈端面外圈端面对滚道的跳道的跳动、内圈基准端面、内圈基准端面对内内孔的跳孔的跳动、外径表面母、外径表面母线对基准端面的基准端面的倾斜斜度度变动量等。量等。滚动轴承的精度承的精度项目目2024/7/521精品7.2 滚动轴承内、外径公差承内、外径公差带及其特点及其特点 轴承内圈通常与承内圈通常与轴一起旋一起旋转。为防防止内圈和止内圈和轴颈的配合相的配合相对滑滑动而而产生磨生磨损，影响，影响轴承的工作性能，要求配合面承的工作性能，要求配合面间具有一定的具有一定的过盈，但盈，但过盈量不能太大。盈量不能太大。因此因此GBT2751993规定：内圈基准定：内圈基准孔公差孔公差带位于以公称内径位于以公称内径d为零零线的下的下方，即上偏差方，即上偏差为零，下偏差零，下偏差为负值。确定确定滚动轴承承内径公差内径公差带时考考虑的因素的因素2024/7/522精品 轴承外圈安装在外壳孔中，通常不旋承外圈安装在外壳孔中，通常不旋转，考，考虑到工作到工作时温度升高会使温度升高会使轴膨膨胀，两端两端轴承中有一端承中有一端应是游是游动支承，可把支承，可把外圈与外壳孔的配合外圈与外壳孔的配合设计的稍松一点，的稍松一点，使之能使之能补偿轴的的热胀伸伸长量，不然量，不然轴弯弯曲曲时，轴承内部就有可能卡死。承内部就有可能卡死。因此国因此国标GBT2751993规定：定：轴承外圈的公差承外圈的公差带位于公称尺寸位于公称尺寸D为零零线的下方。的下方。确定确定滚动轴承承外径公差外径公差带时考考虑的因素的因素2024/7/523精品n从平均内径从平均内径dmpdmp公差公差带的分布情况可以看出，与各的分布情况可以看出，与各种基本偏差代号的种基本偏差代号的轴所所组成的配合都比一般成的配合都比一般圆柱柱体的同名配合体的同名配合紧，此，此时，当它与，当它与GBGBT1801T180119991999中的中的过渡配合的渡配合的轴相配合相配合时，能保，能保证获得大小适得大小适宜的宜的过盈量，从而盈量，从而满足足轴承的内孔与承的内孔与轴颈的配合的配合要求。要求。n滚动轴承外径公差承外径公差带与具有基本偏差与具有基本偏差h h的的轴公公差差带相相类似，但公差似，但公差值不同，不同，组成的配合与一般成的配合与一般的基的基轴制配合制配合类似，如似，如图7.27.2所示。所示。滚动轴承内、承内、外径公差外径公差带同各种基本偏差代号同各种基本偏差代号的的轴所所组成的配合与一般成的配合与一般圆柱体的同名配合比柱体的同名配合比较2024/7/524精品7.2.1 滚动轴承配合的基准制承配合的基准制 dD 理由：理由：需要注意的是：需要注意的是：轴承的公差承的公差带并非采用一般的公差并非采用一般的公差带，而是，而是采用采用轴承承标准准专门规定的公差定的公差带，内外径公差，内外径公差带的分布如下的分布如下：轴承是承是标准件准件滚动轴承配合采用的基准制：承配合采用的基准制：内圈与内圈与轴颈：d基孔制基孔制外圈与座孔外圈与座孔：D基基轴制制2024/7/525精品7.2.2滚动轴承内、外径公差带特点/P0/P6/P5/P4/P2/P0/P6/P5/P4/P2+0Dd轴承外径承外径Dmp的公差的公差带轴承内径承内径dmp的公差的公差带+0轴承公差承公差带的特点是的特点是：1 1、所有公差、所有公差带是是单向向负偏差，上偏差偏差，上偏差为0 0；2 2、上下偏差所限制的是平均直径的、上下偏差所限制的是平均直径的实际偏差。偏差。注意：内径用d表示，外径用D表示，与前面的孔轴规定的表示方法不一致。2024/7/526精品7.3 滚动轴承与承与轴和外壳孔的配合及其和外壳孔的配合及其选择7.3.1 轴颈和外壳孔的公差和外壳孔的公差带 由于由于轴承内径和外径本身的公差承内径和外径本身的公差带在在轴承承制造制造时已确定，因此已确定，因此轴承内圈与承内圈与轴颈、外圈与、外圈与外壳孔的配合面外壳孔的配合面间需要的配合性需要的配合性质，要由，要由轴径径和外壳孔的公差和外壳孔的公差带决定。即决定。即轴承配合的承配合的选择就就是确定是确定轴颈和外壳孔的公差和外壳孔的公差带。GBT2751993规定了在一般条件下定了在一般条件下滚动轴承与承与轴和外壳和外壳的配合的配合选用的基本原用的基本原则和要求，并推荐了和要求，并推荐了轴承承与与轴和外壳配常用公差和外壳配常用公差带，如，如图7.3所示。所示。2024/7/527精品轴承内圈公差承内圈公差带dGBT275推荐的与与轴承内圈配合的承内圈配合的轴颈公差公差带共共17种，多种，多为过渡或小渡或小过盈配合盈配合2024/7/528精品轴承外圈公差承外圈公差带DGBT275推荐的与与轴承外圈配合的承外圈配合的壳体孔公差壳体孔公差带共共16种，大多种，大多为过渡配合渡配合2024/7/529精品7.3.2 配合配合选择的基本原的基本原则1.配合配合选择的基本原的基本原则1)轴承套圈相承套圈相对于于负荷的状况荷的状况 作用在作用在轴承上的径向承上的径向负荷一般是由定向荷一般是由定向负荷和旋荷和旋转负荷合成的。根据荷合成的。根据轴承所承受的承所承受的负荷荷对于套圈作用的不同，可分于套圈作用的不同，可分为三三类，如，如图所示。所示。2024/7/530精品放映动画演示2024/7/531精品Fr内圈旋内圈旋转、外圈、外圈固定固定负荷方向不荷方向不变内圈：承受旋内圈：承受旋转负荷外圈：承受荷外圈：承受局部局部负荷荷Fr外圈旋外圈旋转、内圈、内圈固定固定负荷方向不荷方向不变内圈：承受局部内圈：承受局部负荷外圈：承受荷外圈：承受旋旋转负荷荷FrFc内圈旋内圈旋转、外圈固定、外圈固定Fr方向不方向不变Fc与内圈同步旋与内圈同步旋转FrFc外圈：承受局部外圈：承受局部负荷荷内圈：承受内圈：承受摆动负荷荷2024/7/532精品相相对于于负荷方向旋荷方向旋转或或摆动的套圈，的套圈，应选择过盈配合或盈配合或过渡配合渡配合。相相对于于负荷方向固定的套圈，荷方向固定的套圈，应选择间隙配合。隙配合。当以不可分离型当以不可分离型轴承作游承作游动支承支承时，则应以相以相对于于负荷方向荷方向为固定的套圈作固定的套圈作为游游动套圈，套圈，选择间隙或隙或过渡配合。渡配合。轴承配合的承配合的选择2024/7/533精品 当当P0.07C时称称为轻负荷；荷；当当0.07C0.15C时称称为重重负荷。荷。轴承承受的承承受的负荷愈大或荷愈大或为冲冲击负荷荷时，最小，最小过盈盈应选择较大大值；反之，可；反之，可选择较小小值。轴承配合特征参数的承配合特征参数的选择2)负荷的荷的类型和大小型和大小 轴承套圈与承套圈与轴或壳体孔配合的最小或壳体孔配合的最小过盈盈取决于取决于负荷的大小。而荷的大小。而负荷的大小，一般用荷的大小，一般用当量径向当量径向负荷荷P与与轴承的承的额定定动负荷荷C的比的比值来划分，来划分，2024/7/534精品3)轴承尺寸大小承尺寸大小 随着随着轴承尺寸的增大，承尺寸的增大，选择的的过盈配合盈配合过盈越盈越大，大，间隙配合隙配合间隙越小。隙越小。轴承配合特征参数的承配合特征参数的选择 4)轴承游隙承游隙 采用采用过盈配合会盈配合会导致致轴承游隙的减少，承游隙的减少，应检验安装后安装后轴承的游隙是否承的游隙是否满足使用要求，以便正确足使用要求，以便正确选择配合及配合及轴承游隙。承游隙。5)其他影响因素其他影响因素 轴和和轴承座的材料、承座的材料、强度和度和导热性能、从外部性能、从外部进入入轴承的及在承的及在轴承中承中产生的生的热、导热途径和途径和热量、支量、支承安装和承安装和调整性能等都影响配合的整性能等都影响配合的选择。2024/7/535精品6)公差等公差等级的的选用用 与与轴承配合的承配合的轴或外壳孔的公差等或外壳孔的公差等级与与轴承精承精度有关。与度有关。与0级、6(6X)级公差公差轴承配合的承配合的轴，其公，其公差等差等级一般一般为IT6，外壳孔一般，外壳孔一般为IT7。对旋旋转精度精度和运和运转平平稳性有性有较高要求的高要求的场合，在提高合，在提高轴承公差承公差等等级的同的同时，轴承配合部位也承配合部位也应按相按相应精度提高。精度提高。2024/7/536精品2.公差公差带的的选择 向心向心轴承和承和轴的配合，的配合，轴公差公差带代号按表代号按表7.2选择；向心向心轴承与外壳孔的配合，孔公差承与外壳孔的配合，孔公差带代号按表代号按表7.3选择；其他其他轴承配合公差承配合公差带的的选择参参见GBT2751993。2024/7/537精品表表7.2 轴颈公差公差带的的应用用2024/7/538精品表表7.2 轴承孔公差承孔公差带的的应用用2024/7/539精品7.3.3配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度 为保保证轴承正常运承正常运转，除了正确，除了正确选择轴承与承与轴径及外壳孔的公差等径及外壳孔的公差等级及配合外，及配合外，还应对轴径及径及外壳孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。外壳孔的形位公差及表面粗糙度提出要求。（1）配合表面及端面的形位公差）配合表面及端面的形位公差 为保保证轴承工作承工作时有有较高的旋高的旋转精度，精度，应限限制与套圈端面接触的制与套圈端面接触的轴肩及壳体孔肩的肩及壳体孔肩的倾斜，以斜，以避免避免轴承装配后承装配后滚道位置不正而使旋道位置不正而使旋转不平不平稳，因此因此规定了定了轴肩和壳体孔肩的端面跳肩和壳体孔肩的端面跳动公差。其公差。其形位公差形位公差值见表表7.4。2024/7/540精品表7.4轴和外壳孔的形位公差值(摘自GB/T725-1993)2024/7/541精品 表面粗糙度的大小直接影响配合的性表面粗糙度的大小直接影响配合的性质和和联接接强度，因此，凡是与度，因此，凡是与轴承内、外圈配承内、外圈配合的表面通常都合的表面通常都对粗糙度提出了粗糙度提出了较高的要求，高的要求，按表按表7.5选择。（2）配合表面及端面的粗糙度要求）配合表面及端面的粗糙度要求2024/7/542精品配合表面及端面的粗糙度的配合表面及端面的粗糙度的选择2024/7/543精品滚动轴承的制造工承的制造工艺流程流程2024/7/544精品 风电轴承铁路轴承汽车轴承工程机械轴承电梯轴承特大型轴承圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承滚动轴承的类型很多2024/7/545精品氮化硅（Si3N4）全陶瓷轴承的套圈及滚动体采用氮化硅（Si3N4）陶瓷材料，保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66，聚醚酰亚氨，氧化锆、氮化硅，不锈钢或特种航空铝制造。特种特种轴承承氧化锆全陶瓷轴承的套圈及滚动体采用氧化锆（ZrO2）陶瓷材料，保持器采用聚四氟乙烯、尼龙66，聚醚酰亚氨，氧化锆、氮化硅，不锈钢或特种航空铝制造。2024/7/546精品