第4章 滚动轴承的应用设计

4.1 滚动轴承的配合

轴承配合是指轴承内圈与轴、外圈与外壳孔之间的配合。配合的目的是防止轴承在运转时,在内圈与轴、外圈与外壳孔之间产生径向、轴向和圆周切向的滑动现象。

4.1.1 滚动轴承配合的特点

轴承内圈与轴的配合采用基孔制,外圈与外壳孔的配合采用基轴制。与一般机器制造采用的配合不同,轴承内外径公差带均为单向制,即上偏差为零、下偏差为负的分布,所以,轴承内圈与轴相配合时,要比其他同类基孔制配合紧得多,许多过渡配合变成了过盈配合,有些间隙配合变成了过渡配合。轴承外圈的公差虽为负公差,但其公差取值也与一般公差制不同。

图7-4-1 轴承与轴配合的常用公差带

相配零件的加工精度应与轴承精度相对应。一般轴的加工精度取轴承同级精度或高一级精度;外壳孔则取低一级精度或同级精度。

4.1.2 轴承(普通、6级)与轴和外壳配合的常用公差带

图7-4-2 轴承与外壳配合常用公差带

4.1.3 轴承配合的选择

表7-4-1 轴承配合选择的基本原则

4.1.4 轴承与轴和外壳孔的配合公差带选择

表7-4-2 安装向心轴承的轴公差带

① 对精度要求较高的场合,应选用j5、k5、m5代替j6、k6、m6。   ② 单列圆锥滚子轴承和单列角接触球轴承,因内部游隙的影响不太重要,可用k6、m6代替k5、m5。   ③ 应选用轴承径向游隙大于基本组的滚子轴承。   ④ 凡有较高精度或转速要求的场合,应选用h7,轴颈形状公差为IT5。   ⑤ 尺寸≥500mm,轴颈形状公差为IT7。

表7-4-3 安装向心轴承的外壳孔公差带

① 对于轻合金外壳应选择比钢和铸铁外壳较紧的配合组别。

② 对精度要求较高的场合,应选用标准公差P6、N6、M6、K6、H6、J6、H6代替P7、N7、M7、K7、H7、J7、H7,并应选用整体式外壳。

表7-4-4 安装推力轴承的轴公差带

表7-4-5 安装推力轴承的外壳孔公差带

4.1.5 配合表面的形位公差与表面粗糙度

轴颈和外壳孔表面的圆柱度公差、轴肩及外壳孔肩的端面圆跳动(见图7-4-3)可参考表7-4-6选定。轴与外壳孔配合表面的表面粗糙度可参考表7-4-7 选定。

图7-4-3 轴和外壳孔配合表面的形位公差

表7-4-6 轴和外壳的形位公差

表7-4-7 配合面和端面的表面粗糙度  μm

4.1.6 轴承与空心轴、铸铁和轻金属轴承座配合的选择

如果轴承是以过盈配合安装在空心轴上,当空心轴的直径比Ci≥0.5时,壁厚对所选配合才有影响,影响的大小则与轴承内圈的直径比Ce有关;当空心轴的直径比Ci<0.5时,所取的过盈量与实心轴相同。

Ci=di/d

式中 Ci——空心轴的直径比;

Ce——轴承内圈的直径比;

d——轴承内径及空心轴的外径,mm;

di——空心轴的内径,mm;

de——轴承内圈的外径,mm;

D——轴承外径,mm;

K——轴承类型系数,圆柱滚子轴承和调心滚子轴承K=0.25,其他轴承K=0.3。

按照实心轴选好配合查出相应的平均过盈量ΔV后,根据轴承内圈直径比Ce,在图7-4-4的曲线上由Ci查出对应的ΔHV,即可计算空心轴所需的平均过盈量ΔH,查出对应的配合。

例 深沟球轴承6208装于直径比Ci=0.8的空心轴上,载荷正常、精度一般,试选空心轴的配合。

解 根据表7-4-2的推荐取k5配合。由GB/T 275查出轴颈为40mm的轴配合为k5时的实心轴平均过盈量ΔV=(2+25)/2=13.5μm

在图7-4-4上查出,当Ci=0.8,Ce=0.77时,ΔHV=1.7。ΔH=1.7ΔV=1.7×13.5=23μm。

  由GB/T 275查出平均过盈量23μm的配合为m6,所以空心轴与轴承内圈的配合应选m6。

4.1.7 轴承与实心轴配合过盈量的估算

轴承与实心轴采用过盈配合时,其所需配合的过盈量与轴承载荷的大小、工作温度及轴的精度有关。通常是根据轴承的使用情况和经验,用类比法并参考标准的推荐进行选择。但也可根据表7-4-8所列公式进行估算,用所需最小过盈量作为选择配合的依据,或对已选配合进行最小过盈量的校核计算。

图7-4-4 空心轴与实心轴过盈量的关系

表7-4-8 名义过盈量Δd的估算

注:当轴承及其环境不受冷或热时,其内、外圈温差一般为5~10℃。