滚动轴承与孔轴结合的互换性.ppt
滚动轴承与孔轴结合的互换性,7.1 概述7.2 滚动轴承内、外径公差带及其特点7.3 滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择,第7章,2023/5/21,1,7.1 概述,7.1.1 滚动轴承的结构及分类,滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造并供应各种规格常用的轴承。,2023/5/21,2,1.滚动轴承的构成,2023/5/21,3,轴承内圈内径d用来和轴颈装配，外圈外径D用来和壳体孔装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可以用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道内滚动。,滚动轴承的安装位置,2023/5/21,4,滚动轴承的基本类型,在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。,2023/5/21,5,滚动轴承的工作性能和使用寿命不仅取决于轴承本身的制造精度，还与滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度以及安装正确与否等因素有关，这在国家标准GBT2751993中均做了规定。,影响滚动轴承应用的要素,2023/5/21,6,7.1.2 滚动轴承的精度等级,根据GBT307.12005和GBT307.42002规定，向心轴承的公差等级，由低到高依次分为0、6、5、4和2五个级别，圆锥滚子轴承的公差等级分为0、6x、5和4四个级别，推力轴承的公差等级分为0、6、5和4四个级别。仅向心轴承有2级，圆锥滚子轴承有6x级，而无6级。,2023/5/21,7,新国标：2、4、5、6、0旧国标：B、C、D、E、G,代号,公差等级,公 差 含 义,/P0,0级,/P6,6级,/P6x,6x级,公差等级符合标准规定的6x级,/P5,5级,公差等级符合标准规定的5级。,/P4,4级,公差等级符合标准规定的4级。,公差等级0级,一般省略，不 标注。,公差等级符合标准规定的6级。,公差等级代号,2023/5/21,8,轴承类型与适用精度等级,2023/5/21,9,0级 6级 5级 4级 2级,精密传动轴、普通机床主轴,精密机床主轴、精密仪器机构,高精度机床和仪器主轴,应用最广，一般减速器、电机等。,滚动轴承各精度等级的应用,2023/5/21,10,滚动轴承各精度等级的应用示例,0级轴承在机械制造业中应用最广，通常称为普通级，在轴承代号标注时不予注出。它用于旋转精度要求不高、中等负荷、中等转速的一般机构中，如普通机床和汽车的变速机构。,2023/5/21,11,图示为CA6140型车床主轴组件的结构，前支承（3）选用了4级精度NN3000型双列圆柱滚子轴承。后支承（8）选用了5级精度7202型角接触球轴承。,5、4级轴承应用于旋转精度和转速要求高的旋转机构中，如高精度机床、磨床、精密丝杠车床和滚齿机等的主轴轴承。,2023/5/21,12,主轴最高转速为5000rmin，主轴前支承选用了三个4级精度角接触球轴承。,滚动轴承各精度等级的应用示例,2023/5/21,13,内圆磨头属于高精度、高速型主轴组件，选用2级精度轴承。,内圆磨床主轴组件,滚动轴承各精度等级的应用示例,2023/5/21,14,海上钻井平台上使用的滚动轴承,滚动轴承的应用,2023/5/21,15,滚动轴承的应用,机车上使用的滚动轴承,2023/5/21,16,向心或向心推力轴承内圈和外圈都是薄壁件，在制造过程中或在自由状态下都容易变形；而当轴承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后，又容易使这种变形得到纠正。根据这种特点，滚动轴承标准不仅规定了两种尺寸公差带，还规定了两种形状公差。其目的是控制轴承的变形程度、轴承与轴和壳体孔配合的尺寸精度。,公差理论在滚动轴承上的应用,2023/5/21,17,两种尺寸公差是：轴承的单一内径（ds）与外径（Ds）的极限偏差；单一平面的平均内径（dmp）与外径（Dmp）的极限偏差。两种形状公差是：轴承单一径向平面内，内径（ds）与外径（Ds）的变动量（Vdp、VDp）；轴承平均内径与外径的变动量（Vdmp、VDmp）。,滚动轴承公差的特殊性,2023/5/21,18,凡合格的滚动轴承，应同时满足所规定的两种公差的要求，相应计算公式见表7.1。计算滚动轴承与孔、轴结合的间隙或过盈时，应以平均尺寸为准。,滚动轴承偏差计算与合格性判定,2023/5/21,19,2023/5/21,20,滚动轴承标准除了规定两种尺寸公差带和两种形状公差，还规定了滚动轴承的旋转精度。包括：轴承内、外圈的径向跳动、轴承内、外圈端面对滚道的跳动、内圈基准端面对内孔的跳动、外径表面母线对基准端面的倾斜度变动量等。,滚动轴承的精度项目,2023/5/21,21,7.2 滚动轴承内、外径公差带及其特点,轴承内圈通常与轴一起旋转。为防止内圈和轴颈的配合相对滑动而产生磨损，影响轴承的工作性能，要求配合面间具有一定的过盈，但过盈量不能太大。因此GBT2751993规定：内圈基准孔公差带位于以公称内径d为零线的下方，即上偏差为零，下偏差为负值。,确定滚动轴承内径公差带时考虑的因素,2023/5/21,22,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，两端轴承中有一端应是游动支承，可把外圈与外壳孔的配合设计的稍松一点，使之能补偿轴的热胀伸长量，不然轴弯曲时，轴承内部就有可能卡死。因此国标GBT2751993规定：轴承外圈的公差带位于公称尺寸D为零线的下方。,确定滚动轴承外径公差带时考虑的因素,2023/5/21,23,从平均内径dmp公差带的分布情况可以看出，与各种基本偏差代号的轴所组成的配合都比一般圆柱体的同名配合紧，此时，当它与GBT18011999中的过渡配合的轴相配合时，能保证获得大小适宜的过盈量，从而满足轴承的内孔与轴颈的配合要求。滚动轴承外径公差带与具有基本偏差h的轴公差带相类似，但公差值不同，组成的配合与一般的基轴制配合类似，如图7.2所示。,滚动轴承内、外径公差带同各种基本偏差代号的轴所组成的配合与一般圆柱体的同名配合比较,2023/5/21,24,7.2.1 滚动轴承配合的基准制,理由：,需要注意的是：轴承的公差带并非采用一般的公差带，而是采用轴承标准专门规定的公差带，内外径公差带的分布如下：,轴承是标准件,滚动轴承配合采用的基准制：,内圈与轴颈：d基孔制,外圈与座孔：D基轴制,2023/5/21,25,7.2.2 滚动轴承内、外径公差带特点,轴承公差带的特点是：,1、所有公差带是单向负偏差，上偏差为0；,2、上下偏差所限制的是平均直径的实际偏差。,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。,2023/5/21,26,7.3 滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择,7.3.1 轴颈和外壳孔的公差带,由于轴承内径和外径本身的公差带在轴承制造时已确定，因此轴承内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合面间需要的配合性质，要由轴径和外壳孔的公差带决定。即轴承配合的选择就是确定轴颈和外壳孔的公差带。GBT2751993规定了在一般条件下滚动轴承与轴和外壳的配合选用的基本原则和要求，并推荐了轴承与轴和外壳配常用公差带，如图7.3所示。,2023/5/21,27,GBT275推荐的与轴承内圈配合的轴颈公差带共17种，多为过渡或小过盈配合,2023/5/21,28,GBT275推荐的与轴承外圈配合的壳体孔公差带共16种，大多为过渡配合,2023/5/21,29,7.3.2 配合选择的基本原则,1.配合选择的基本原则,1)轴承套圈相对于负荷的状况 作用在轴承上的径向负荷一般是由定向负荷和旋转负荷合成的。根据轴承所承受的负荷对于套圈作用的不同，可分为三类，如图所示。,2023/5/21,30,放映动画演示,2023/5/21,31,内圈旋转、外圈固定负荷方向不变内圈：承受旋转负荷外圈：承受局部负荷,2023/5/21,32,相对于负荷方向旋转或摆动的套圈，应选择过盈配合或过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈，应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作游动支承时，则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动套圈，选择间隙或过渡配合。,轴承配合的选择,2023/5/21,33,当P0.07C时称为轻负荷；当0.07C0.15C时称为重负荷。轴承承受的负荷愈大或为冲击负荷时，最小过盈应选择较大值；反之，可选择较小值。,轴承配合特征参数的选择,2)负荷的类型和大小 轴承套圈与轴或壳体孔配合的最小过盈取决于负荷的大小。而负荷的大小，一般用当量径向负荷P与轴承的额定动负荷C的比值来划分，,2023/5/21,34,3)轴承尺寸大小 随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合过盈越大，间隙配合间隙越小。,轴承配合特征参数的选择,4)轴承游隙 采用过盈配合会导致轴承游隙的减少，应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求，以便正确选择配合及轴承游隙。,5)其他影响因素 轴和轴承座的材料、强度和导热性能、从外部进入轴承的及在轴承中产生的热、导热途径和热量、支承安装和调整性能等都影响配合的选择。,2023/5/21,35,6)公差等级的选用 与轴承配合的轴或外壳孔的公差等级与轴承精度有关。与0级、6(6X)级公差轴承配合的轴，其公差等级一般为IT6，外壳孔一般为IT7。对旋转精度和运转平稳性有较高要求的场合，在提高轴承公差等级的同时，轴承配合部位也应按相应精度提高。,2023/5/21,36,2.公差带的选择,向心轴承和轴的配合，轴公差带代号按表7.2选择；向心轴承与外壳孔的配合，孔公差带代号按表7.3选择；其他轴承配合公差带的选择参见GBT2751993。,2023/5/21,37,表7.2 轴颈公差带的应用,2023/5/21,38,表7.2 轴承孔公差带的应用,2023/5/21,39,配合表面及端面的形位公差和表面粗糙度,为保证轴承正常运转，除了正确选择轴承与轴径及外壳孔的公差等级及配合外，还应对轴径及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,为保证轴承工作时有较高的旋转精度，应限制与套圈端面接触的轴肩及壳体孔肩的倾斜，以避免轴承装配后滚道位置不正而使旋转不平稳，因此规定了轴肩和壳体孔肩的端面跳动公差。其形位公差值见表7.4。,2023/5/21,40,表7.4 轴和外壳孔的形位公差值(摘自GB/T725-1993),2023/5/21,41,表面粗糙度的大小直接影响配合的性质和联接强度，因此，凡是与轴承内、外圈配合的表面通常都对粗糙度提出了较高的要求，按表7.5选择。,（2）配合表面及端面的粗糙度要求,2023/5/21,42,配合表面及端面的粗糙度的选择,2023/5/21,43,滚动轴承的制造工艺流程,2023/5/21,44,滚动轴承的类型很多,2023/5/21,45,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。,特种轴承,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。,2023/5/21,46,
