滚动轴承的公差和配合

一、滚动轴承的公差等级

滚动轴承国家标准GB／T2720—1993《滚动轴承代号方法》将滚动轴承公差等级分为P2，P4，P5，P6，P0五级，其中P2级最高，依次降低（只有深沟球轴承有P2级；圆锥滚子轴承有P6x级而无P6级）。P0级与公差等级IT6（IT5）相对应，P2级与公差等级IT3（IT2）相对应。

P0级为普通精度，在机器制造业中应用最广。它用于旋转精度要求不高的机构中。例如，卧式车床变速箱和进给箱，汽车、拖拉机变速箱，普通电动机、水泵、压缩机和汽轮机中。

除P0级外，其余各级统称高精度轴承，主要用于高的线速度或高的旋转精度的场合，这类精度的轴承在各种金属切削机床上应用较多，可参看表4－13。

表4－13　机床主轴轴承精度等级

二、滚动轴承配合的选择

正确地选择配合，对保证轴承的正常运转，延长其使用寿命关系极大。为了使轴承具有较高的定心精度，一般在选择轴承两个套圈的配合时，都偏向紧密。但要防止太紧，因内圈的弹性胀大和外圈的收缩会使轴承内部间隙减小甚至完全消除并产生过盈，不仅影响正常运转，还会使套圈材料产生较大的应力，以至于降低轴承的使用寿命。

选择配合时要全面地考虑到各个主要因素，应以轴承的工作条件、结构类型和尺寸、精度等级为依据，查表确定轴颈和外壳孔的尺寸公差带、形位公差和表面粗糙度。表4－14～表4－20适用于：

（1）对主机的旋转精度、运转平衡性、工作温度无特殊要求的安装情况；

（2）对轴承的外形尺寸、种类等符合有关规定，且公称内径d≤500mm，公称外径D≤500mm；

（3）轴承公差符合GB307.1《滚动轴承　公差》中的／P0、／P6（／P6X）；

（4）轴为实心或厚壁钢制轴；

（5）外壳为铸钢和铸铁制作；

（6）轴承应是具有基本组的径向游隙，另有注解的除外。

1.确定轴承配合的主要依据

在确定轴承配合时，可参照表4－14～表4－17对轴颈公差带和外壳公差带进行选择，同时还应综合考虑如下一些因素。

表4－14　安装向心轴承和角接触轴承的轴颈公差带

续表

表4－15　安装向心轴承和角接触轴承的外壳公差带

表4－16　安装推力轴承的轴颈公差带

表4－17　安装推力轴承的外壳孔公差带

（1）套圈与负荷的方向关系，如图4－31所示。

图4－31　轴承套圈与负荷的关系

（a）定向负荷内圈转动；（b）定向负荷外圈转动；（c）旋转负荷内圈转动；（d）旋转负荷外圈转动

①套圈相对于载荷静止。如齿轮传动、传动带拉力、车削时的径向切削力。此时套圈相对于负荷方向静止的受力特点是负荷集中作用，套圈滚道局部易产生磨损。

②套圈相对于负荷方向旋转。如旋转工件上的惯性离心力、旋转镗杆上作用的径向切削力等。此时套圈相对于负荷方向旋转的受力特点是负荷呈周期性作用，套圈滚道产生均匀磨损。

③套圈相对于负荷方向摆动。当由定向负荷与旋转负荷所组成的合成径向负荷作用在套圈的部分滚道上时，该套圈便相对于负荷方向摆动。

由此可知，套圈相对于负荷方向的状态不同（静止、旋转、摆动），负荷作用的性质也不相同。相对静止状态呈局部负荷作用；相对旋转状态呈循环负荷作用；相对摆动状态呈摆动负荷作用。

一般来说，受循环负荷作用的套圈与轴颈（或外壳孔）的配合应选得较紧一些；而承受局部负荷作用的套圈与外壳（或轴颈）的配合应选得松一些（既可使轴承避免局部磨损，又可使装配拆卸方便）；而承受摆动负荷的套圈与承受循环负荷作用的套圈在配合要求上可选得稍松一点。

表4－18　负荷的类型和大小

（2）负荷的大小。

选择滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合还与负荷的大小有关。GB／T275—1993根据当量径向动负荷pr与轴承产品样本中规定的额定动负荷Cr的比值大小，分为了轻、正常和重负荷三种类型，选择配合时应逐渐变紧。这是因为在重负荷和冲击负荷作用下，为了防止轴承产生变形和受力不均，引起配合松动，随着负荷的增大，过盈量应选得越大，承受变化负荷应比承受平稳负荷的配合选得较紧一些。

总之，配合选择时，要考虑轴承套圈相对于负荷的状况，即相对负荷方向旋转或摆动套圈，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时，则应以相对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。

随着轴承尺寸的增大，选择的过盈配合过盈越大，间隙配合间隙越大。

采用过盈配合会导致轴承游隙的减小，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。

（3）径向游隙。

轴承的径向游隙按GB4604—1984规定，分为第2组、基本组、第3组、第4组、第5组。游隙的大小依次由小到大。

游隙大小必须合适，过大不仅使转轴发生较大的径向跳动和轴向窜动，还会使轴承产生较大的振动和噪声。过小又会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力，使轴承摩擦发热而降低寿命，故游隙大小应适度。(www.xing528.com)

在常温状态下工作的具有基本组径向游隙的轴承，按表选取轴颈和外壳孔公差带一般都能保证有适度的游隙。但如因重负荷，轴承内径选取过盈量较大的配合（见表4－14注③），则为了补偿变形引起的游隙过小，应选用大于基本组游隙的轴承。

（4）其他因素。

①温度的影响。因轴承摩擦发热和其他热源的影响而使轴承套圈的温度高于相配件的温度时，内圈与轴颈的配合将会变松，外圈与壳孔的配合将会变紧，故当轴承工作温度高于100℃时，应对所选定的配合适当修正（减小外圈与外壳孔的过盈配合，增加内圈与轴颈的过盈配合）。

②转速的影响。对于转速高又承受冲击动负荷作用的滚动轴承，轴承与轴颈和外壳孔的配合应选用过盈配合。

③公差等级的协调。选择轴颈和外壳孔公差等级时应与轴承公差等级相协调。如P0级轴承配合轴颈一般为IT6，外壳孔则为IT7；对旋转精度和运动平稳性有较高要求的场合（如电动机），则轴颈为IT5时，外壳孔为IT6。

2.轴颈和外壳孔的形位公差与表面粗糙度

轴颈和外壳孔的形位公差与表面粗糙度可参照表4－19和表4－20选择，但必须强调：轴颈或外壳孔为避免套圈安装后产生变形，轴颈、外壳孔应采用包容要求，并规定更严的圆柱度公差。轴肩和外壳孔肩端面应规定端面圆跳动公差。

表4－19　轴颈和外壳孔的形位公差（GB／T275—1993）

表4－20　轴颈和外壳孔的表面粗糙度（GB／T275—1993）

续表

任务实施

任务内容：

如图4－21（a）所示，采用一对角接触向心球轴承，轴承型号为7210AC。已知轴承所受载荷Fr1＝1200N，Fr2＝2000N，轴向载荷FA＝880N，转速n＝5000r／min，运转中受中等冲击，预期寿命Lh＝3000h，试问所选轴承型号是否恰当？

任务步骤：

（1）计算轴承1、2的轴向力Fa1、Fa2。

由表4－11可知70000AC型轴承的内部轴向力为

所以轴承1为压紧端，故有

（2）计算轴承1、2的当量动载荷P1、P2。

由表4－9查得70000AC型轴承e＝0.68，而

查表4－9可得X1＝0.41、Y1＝0.87；X2＝1、Y2＝0。故当量动载荷为

（3）计算所需的额定动载荷C。

因两端选择同样尺寸的轴承，而P1＞P2，故应以轴承1的当量动载荷P1为计算依据。工作温度正常，查表4－7得ft＝1；按中等冲击载荷，查表4－8得fp＝1.5。

（4）由机械设计手册查得7210AC轴承的径向额定动载荷Cr＝40800N。因为C1＜Cr，故所选7210AC轴承合适。