滚动轴承的公差与配合.ppt

第六章 滚动轴承的公差与配合,第一节 概述 第二节 滚动轴承的公差等级 第三节 滚动轴承内径和外径的公差带及其特点 第四节 滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择,第一节 概述,滚动轴承是机器上一种标准化部件。其基本结构一般由内圈、外圈、滚动体(钢球、滚柱或滚针)和保持架(又称隔离圈)所组成。滚动轴承的内径d和外径D是配合的公称尺寸，滚动轴承就是用这两个尺寸分别与轴径和外壳孔径相配合。,滚动轴承按其承受负荷的方向，分为向心轴承(承受径向力)、向心推力轴承(同时承受径向力和轴向力)和推力轴承(承受轴向力)； 按其滚动体形状，分为球轴承、圆柱(圆锥)滚子轴承、滚针轴承。 滚动轴承由专业工厂生产，它是具有两种互换性的部件。滚动轴承配合尺寸(内径d和外径D)的互换性，称为完全互换性；滚动轴承组成零件之间的互换性(因为采用分组装配法装配)，称为不完全互换性。,滚动轴承的精度，由滚动轴承的尺寸精度和旋转精度决定。前者是指轴承内径d、外径D，内圈宽度B、外圈宽度C和装配高T的尺寸公差；后者是指成套轴承内、外圈的径向跳动(Kia，Kea)和轴向跳动(Sia，Sea)，内圈端面对内孔的垂直度(Sd)以及外圈外表面对端面的垂直度(SD)等。 为了实现滚动轴承互换性的要求，我国制定了滚动轴承公差标准，它不仅规定了滚动轴承的尺寸精度、旋转精度和测量方法；还规定了与滚动轴承相配合的轴和外壳孔的公差带、配合、形位公差及表面粗糙度等。,滚动轴承 通用技术规则( GB/T 307.3-2005)国家标准规定，滚动轴承的公差等级按尺寸精度和旋转精度分级。 向心轴承的公差等级分为0，6，5，4，2五级。 圆锥滚子轴承的公差等级分为0，6x，5，4，2五级。 推力轴承的公差等级分为0，6，5，4四级。 从02级，精度依次增高，2级精度最高，0级精度最低。,第二节 滚动轴承的公差等级,0级轴承应用最广，常称普通级轴承。通常用于旋转精度要求不高、中等负荷、中等转速的一般机构中。例如，普通机床的进给机构；汽车和拖拉机的变速机构；普通电机、水泵、压缩机等一般通用机械的旋转机构。 6级轴承用于旋转精度或旋转速度较高的旋转机构中，例如，普通车床、铣床的传动轴承，精密车床、铣床的后轴承。 5，4级轴承用于旋转精度和转速都高的旋转机构，例如，精密车床、精密铣床及镗床的主轴轴承多用5级轴承；高精度磨床、螺纹磨床则用4级轴承。 2级轴承用于旋转精度和旋转速度要求特别高的旋转机构，例如，高精度坐标镗床、高精度齿轮磨床和精密丝杆车床的主轴轴承。,第三节 滚动轴承内径和外径的公差带及其特点,滚动轴承的内圈和外圈都是薄壁零件，精度要求很高，在制造、保管和自由状态时，容易变形(如变成椭圆形)，但当轴承内圈与轴配合，外圈与外壳孔配合后，这种变形也容易得到纠正。 由于滚动轴承精度要求高以及产品的结构特点，滚动轴承公差定义( GB/T 4199-2003)对轴承内、外径，宽度和成套轴承的旋转精度指标等都提出了很多很高的要求。,1. 滚动轴承的尺寸精度 ds和Ds是轴承的单一内径和外径 ds和Ds是轴承的单一内径和外径偏差，控制同一轴承单一内径、外径偏差。 ds= ds-d Ds= Ds-D Vdsp和VDsp指轴承单一平面内径、外径的变动量，控制轴承单一平面内径、外径圆度误差。 Vdsp=dsmax-dsmin VDsp=Dsmax-Dsmin dmp 和Dmp 是指轴承单一平面平均内径和外径 dmp=（dsmax+dsmin）/2 Dmp=（Dsmax+Dsmin）/2 dmp和Dmp是指轴承单一平面平均内径和外径偏差，控制轴承与轴和外壳孔装配后的配合尺寸偏差。 dmp= dmp-d Dmp= Dmp-D,Vdmp和VDmp是指轴承平均内径、外径的变动量，控制轴承与轴和壳体孔装配后，在配合面上的圆柱度误差。 Vdmp=dmp max-dmp min VDmp=Dmp max-Dmp min B和C是滚动轴承内圈、外圈宽度的公称尺寸。 Bs和Cs是指轴承内、外圈单一宽度偏差，用于控制内、外圈宽度的实际偏差。 Bs= Bs-B Cs=Cs-C VBs和VCs是轴承内、外圈宽度的变动量，用于控制内、外圈宽度的形位误差。 VBs=Bs max-Bs min VCs=Cs max-Cs min,2. 滚动轴承的旋转精度 Kia，Kea成套轴承内、外圈的径向跳动； Sia，Sea成套轴承内、外圈的轴向跳动； Sd内圈端面对内孔的垂直度； SD外圈外表面对端面的垂直度； Sea1成套轴承外圈凸缘背面轴向跳动； SD1外圈外表面对凸缘背面的垂直度。,配合尺寸偏差,内径偏差,圆度误差,圆柱度误差,径向跳动,内圈端面对内孔的垂直度,轴向跳动,内圈宽度的实际偏差,内圈宽度的形位误差,配合尺寸偏差,内径偏差,圆度误差,圆柱度误差,径向跳动,外圈端面对端面的垂直度,轴向跳动,外圈凸缘背面轴向跳动,外圈宽度的实际偏差,外圈宽度的形位误差,3. 滚动轴承内、外径公差带特点 滚动轴承内圈与轴配合应按基孔制，但位置与一般基准孔相反，国标规定0、6、5、4、2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。,在多数情况下，轴承的内圈是随轴一起转动的，为了防止在它们之间发生相对运动而导致结合面磨损，则两者的配合应具有一定过盈。 由于内圈是薄壁零件，容易弹性变形胀大，且一定时间后又必须拆换，因此配合的过盈不宜过大，假如轴承内孔的公差带与一般基准孔一样分布在零线上侧，当采用极限与配合国家标准中的过盈配合时，所得的过盈往往太大；如果改用过渡配合。又可能出现间隙，不能保证具有一定的过盈，若采用非标准配合，又违反了标准化和互换性原则。 滚动轴承国标将dmp的公差带分布在零线下侧。当它与一般过渡配合的轴相配时，不但能保证获得不大的过盈，而且还不会出现间隙，从而满足了轴承内孔与轴配合的要求，同时又可按标准偏差来加工轴。,第四节 滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择,一、轴和外壳的尺寸公差带 轴承内圈与轴的配合采用基孔制；外圈与外壳的配合采用基轴制。与轴承内、外圈相配的轴与外壳的公差带，是从极限与配合国家标准(GB/T 1801-1999)中选出的。 向心轴承内、外圈的公差带可查滚动轴承向心轴承公差(GB/T 307.1-2005)中的dmp和Dmp。,由于孔的加工和检测比轴困难一些，同样精度等级的轴承，孔的精度低一些,+ 0 -,+ 0 -,90,50,es=0,ES=0,ei=-0.013,EI=-0.01,轴承公差带标注示例： 已知轴承的基本尺寸如图所示。根据实际工况采用E级（相当于/P6）向心轴承，试画出轴承孔轴公差带并标注有关尺寸。（查表6-2和6-3）,二、轴承配合的选择 1. 负荷类型 机器运转时，根据作用于轴承上的负荷相对于套圈的旋转情况，可将套圈所承受的负荷分为三种类型：定向负荷、旋转负荷和摆动负荷。,运动的套圈肯定是旋转负荷，静止的套圈是定向负荷或摆动负荷。扭矩由运动的套圈输入。,通常受旋转负荷的套圈与轴(或外壳孔)相配应选过盈配合，或较紧的过渡配合，其过盈量的大小，以不使套圈与轴或外壳孔配合表面间产生爬行现象为原则。 承受定向负荷的套圈与外壳孔或轴的配合，应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。 承受摆动负荷的套圈，特别在重载荷情况下，内、外圈都应采用过盈配合。防止轴承晃动。,2. 负荷的大小 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。设径向负荷为P，额定负荷为C。 轻负荷 P0.07C 正常负荷 0.07C0.15C 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，可选较小的过盈配合。,3. 轴承游隙 轴承游隙是指径向游隙。滚动轴承径向游隙(GB/T 4604-1993)规定，径向游隙分为五组，即：第2组、基本组、第3组、第4组和第5组，游隙依次由小到大。 游隙的大小影响较大，如果游隙过大，不仅使转轴发生径向跳动与轴向跳动，还会使轴承产生振动和噪声。相反，游隙过小，使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，轴承摩擦发热，从而影响轴承工作寿命。故设计时，选用游隙要适度。 在常温状态下工作的具有基本组径向游隙的轴承，一般都能保证有适度的游隙，但如因负荷较重，轴承内径选取过盈较大配合，为了补偿变形而引起的游隙过小，应选用大于基本组的轴承。,4. 轴承的旋转精度和速度 当轴承有较高旋转精度要求时，为了消除弹性变形和振动的影响，不宜选用间隙配合，但也不宜过紧。 对轴承旋转速度很高时，应选用较紧的配合。 对一些精密机床的轻负荷轴承，为了避免外壳孔和轴的形状误差对轴承精度的影响，常采用较小的间隙配合，例如内圆磨床的磨头，内圈间隙1 4 m，外圈间隙410 m。 5. 轴承工作温度 轴承运转时，套圈温度经常高于相邻零件的温度，因此，轴承内圈可能因热膨胀而与轴松动；外圈可能因热膨胀而影响轴承游动。 在选择配合时，必须考虑轴承装置各部分的温度差及热传导方向，进行适当的修正。,6. 其他因素 (1)轴与外壳孔的结构和材料 防止由于轴或外壳孔表面不规则形状而导致内、外圈变形。 对开式外壳，与轴承外圈的配合，不宜采用过盈配合，但也不能使外圈在外壳孔内转动。 为了保证有足够的支承面，当轴承安装于薄壁外壳、轻合金外壳或空心轴上时，应采用比厚壁外壳、铸铁外壳或实心轴更紧的配合。,(2)安装与拆卸方便 为了便于安装与拆卸，特别对重型机械，为了缩短拆换轴承或修理机器所需的中停时间，轴承选用间隙配合。 当需要采用过盈配合时，常采用分离型轴承或内圈带锥孔和紧定套或退卸套的轴承。 滚动轴承与轴和外壳孔的配合，综合考虑上述6类因素，用类比法选取。,例6-2在C616车床主轴后支承上，装有两个单列向心球轴承，其外形尺寸为dDB=509020，试选定轴承的公差等级，轴承与轴和外壳孔的配合。,分析确定轴承的公差等级 (1) C616车床属轻载的普通车床，主轴承受轻载荷。 (2) C616车床主轴的旋转精度和转速较高，选择6级精度的滚动轴承。,分析确定轴承与轴和外壳孔的配合 (1)轴承内圈与主轴配合一起旋转，外圈装在外壳孔中不转。 (2)主轴后支承主要承受齿轮传递力，故内圈承受旋转负荷，外圈承受定向负荷。前者配合应紧，后者配合略松。 (3) 参考表6-6、表6-7选出轴公差带为50 j5，外壳孔公差带为90 H6。,(4)机床主轴前轴承已轴向定位，若后轴承外圈与外壳孔配合过盈，则不能补偿由于温度变化引起的主轴的伸缩性；若外圈与外壳孔配合有间隙，会引起主轴跳动，影响车床的加工精度。为了满足使用要求，采用过渡配合，将外壳孔公差带改为90 K6。,(6)按表6-8、表6-9查出轴和外壳孔的形位公差和表面粗糙度值标注在零件图上。,