滚动轴承的配合计算方法

1.过盈量的计算

滚动轴承内圈与轴颈之间采用的配合均有一定过盈量。过盈量太小，配合表面可能产生滚压现象，造成轴颈和轴承的损坏。因此，对于重要的部位，应对最小过盈量进行计算，并根据计算确定的最小过盈量选择配合。承受循环负荷的套圈与轴或轴承座孔配合的最小过盈量δ_min的近似计算式为：

式中 Fr——轴承最大径向负荷（kN）；

k——轴承系列有关的系数，重系列取k=2.0，中系列k=2.3，轻系列k=2.8；

b——轴承套圈的工作宽度（m），b=B-2r，其中B为轴承宽度；

r——轴承套圈倒角半径。

滚动轴承内圈与轴颈配合的最大过盈量受内圈材料强度的限制，为防止由于配合过盈量太大而引起套圈破裂，其最大过盈量δ_max的计算式为：

式中 [σ_p]——许用拉应力（10⁵Pa），轴承钢的[σ_p]≈400（10⁵Pa）；

d——轴承内圈内径（m）；

k——轴承系列有关的系数，重系列k=2.0，中系列k=2.3，轻系列

k=2.8。

2.径向负荷强度的计算

对于循环负荷，可按经验公式计算相配合表面的径向负荷强度（P_R），以此选择相配轴或外壳孔的公差带，见表10-86。径向负荷强度P_R的计算式为：

式中 F_r——轴承径向负荷（N）；

b——轴承套圈的工作宽度，b=B-2r，其中B为轴承宽度，r为轴承套圈的倒角半径（mm）；

k₁——配合的动载系数（负荷具有较小的冲击和振动，过载不超过150%时取k₁=1；负荷具有较大的冲击和振动，过载不超过300%时取k₁=1.8）；

k₂——相配轴为空心轴或相配轴承座为薄壁壳时的过盈修正系数，其数值见表10-87（相配轴为实心时取k₂=1）；

k₃——当径向负荷F_r在双列圆锥滚子轴承或在成对的球轴承之间，由于具有轴向负荷F_a而使径向负荷分布不匀的系数。

k₃的数值按决定，见表10-88其中β为外圈滚道与滚动体的接触角；对于单列向心与向心推力轴承取k₃=1。

表10-86 按允许径向负荷强度P_R推荐与轴承相配的孔、轴公差带

注：允许值P_R按配合过盈的平均值计算。

表10-87 k₂值

注：1.d为轴承内径，D为轴承外径。

2.d′为空心轴的内径。

3.D′为薄壁壳的外径。

表10-88 k₃值

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3.配合对轴承径向游隙的影响

轴承与轴颈或外壳孔的配合具有过盈量时，内圈滚道胀大，外圈滚道缩小，从而使轴承径向游隙减小，在运转时因负荷和温差的影响，径向游隙会随之变化，见图10-7。向心轴承配合径向游隙的计算方法为：

e_B=e_y-δ_e-δ_i

式中 e_B——轴承配合径向游隙；

e_y——轴承原始径向游隙；

δ_e——轴承外圈滚道直径减小量；

δ_i——轴承内圈滚道直径增大量。

当轴承内圈与钢质实心轴颈配合时

轴承内圈与钢质空心轴颈配合时

轴承外圈与钢质实体外壳体孔（厚壁）配合时

轴承外圈与钢质薄壁外壳孔配合时

轴承外圈与铸铁实体外壳孔（厚壁）配合时

轴承外圈与铸铁薄壁外壳孔配合时

以上式中 d——轴承公称内径（mm）；d_h=d+（D-d）/4，为内圈挡边计算直径（mm）；

d₀——空心轴颈孔径（mm）；Δ_i=Δ_in-g_i，为内圈与轴颈配合的有效过盈量（μm）；

Δ_in——内圈与轴颈配合的过盈量（μm）；

——轴颈配合表面的凸点压平量（μm）；a_i=1～3，是与轴颈表面硬度及磨削后表面粗糙度有关的参数，硬度高、表面粗糙度参数值低时取小值，反之取大值，对于机床主轴轴颈一般取1～2；

D——轴承公称外径（mm）；

D_H≐D-（D-d）/4——外圈档边计算直径（mm）；

D_F——外壳孔处的箱体壁外径（mm）；

Δ_e=Δ_en-g_e——外圈与外壳孔配合的有效过盈量（μm）；

Δ_en——外圈与外壳孔配合的过盈量（μm）；

g_e——外壳孔配合表面的凸点压平量（μm）；

a_e——与外壳孔材料、表面硬度及表面粗糙度有关的参数，材料为铸铁时取2～4，表面粗糙度参数值低时取小值材料为钢时取2～3，表面硬度高、表面粗糙度参数值低时取小值。