滚动轴承的配合及选择技巧

5.4.1 滚动轴承配合件公差带

滚动轴承配合件是指与滚动轴承内圈孔和外圈轴相配合的传动轴轴颈和箱体外壳孔。由于滚动轴承是标准件，轴承内圈与轴径的配合为基孔制，轴承外圈与外壳的配合为基轴制。需指出，由于轴承公差带均采用上极限偏差为零、下极限偏差为负的单项制分布，故轴承内圈与轴颈的配合比相应光滑圆柱体按基孔制形成的配合更紧。

国家标准GB/T 275—1993对与0级和6级轴承配合的轴颈规定了17种公差带，对外壳孔规定了16中公差带，如图5.3所示。

图5.3 滚动轴承与轴和外壳孔的配合

该标准的适用范围如下：

（1）轴承的游隙为基本组径向游隙。

（2）轴为实心或厚壁钢制轴。

（3）外壳为铸钢或铸铁。

滚动轴承配合国家标准推荐了与0，6，5，4，2级轴承相配合的轴和外壳孔的公差带，参见表5.3。

表5.3 与滚动轴承各级精度相配合的轴颈和外壳孔公差带

注：① 孔N6与G级精度轴承（外径D＜150 mm）和E 级精度轴承（外径D＜315 mm）的配合过盈配合。
② 轴r6用于内径d＞120～500 mm；轴r7用于内径d＞180～500 mm。

5.4.2 滚动轴承配合件的选用

正确地选择轴承的配合，对保证机器正常运转、提高轴承使用寿命、充分发挥其承载能力影响很大，选择时主要考虑以下因素：

1.负荷类型

轴承转动时，根据作用于轴承上合成径向负荷相对套圈的旋转情况，可将所示负荷分为局部负荷、循环负荷和摆动负荷3类，如图5.4所示。

图5.4 滚动轴承的负荷类型

（1）局部负荷。

径向负荷始终不变地作用在套圈滚道的局部区域上，如图5.4（a）中外圈和（b）中内圈所示。承受这类负荷的套圈与壳体孔或轴的配合，一般选较松的过渡配合，或较小的间隙配合，以便让套圈滚道间的摩擦力矩带动转矩，延长轴承的使用寿命。

（2）循环负荷。

径向负荷相对于套圈旋转，并顺次作用在套圈滚道的整个圆周上，如图5.4（a）、（c）的内圈，（b）、（d）的外圈所示。通常承受循环负荷的套圈与轴（或壳体孔）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团与轴或壳体孔配合表面间产生爬行现象为原则。

（3）摆动负荷。

大小和方向按一定规律变化的径向负荷作用在套圈的部分滚道上，此时套圈相对于负荷方向摆动，如图5.4（c）固定的外圈、（d）固定的内圈所示。承受摆动负荷的套圈，其配合要求与循环负荷相同或略松一些。

2.负荷大小

滚动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。一般把径向负荷P≤0.07 C的称为轻负荷，0.07 C＜P≤0.15 C称为正常负荷，P＞0.15 C的称为重负荷。其中C为轴承的额定负荷，即轴承能够旋转106次而不发生点蚀破坏的概率为90%时的载荷值。

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，可选用较小的过盈配合。

当轴承内圈承受循环负荷时，它与轴配合所需的最小过盈Ymin计算（mm）为

式中 F—— 轴承承受的最大径向负荷，kN；

k—— 与轴承系列有关的系数，轻系列取2.8，中系列取2.3，重系列取2；

b—— 轴承内圈的配合宽度，b=B-2r，B为轴承宽度，r为内圈倒角，m。

为避免套圈破裂，最大过盈Ymin计算（mm）必须按不允许超出套圈的允许强度来计算

式中 [σp ]—— 允许的拉应力，105Pa，轴承钢的拉应力[σp ]≈400×105 Pa；

d—— 轴承内圈内径，m。

根据计算得到的Ymin计算，便可从国标“公差与配合”表中选取最接近的配合。

3.径向游隙

GB/T 4604.1—2012《滚动轴承 游隙 第1部分：向心轴承的径向游隙》规定，向心轴承的径向游隙共分为5组：2组、0组、3组、4组、5组，游隙的大小依次由小到大，其中0组为基本游隙组，应优先选用。

游隙过大，会引起较大的径向跳动和轴向窜动，使轴承产生较大的振动和噪声。游隙过小，则会使轴承滚动体与套圈间产生较大的接触应力，并增加轴承摩擦发热，致使轴承寿命降低。因此，游隙的大小应适度。

若轴承具有0组游隙，在常温状态的一般条件下工作时，轴承与轴颈和外壳孔配合的过盈量较恰当。若轴承具有的游隙比0组游隙大，则配合的过盈应增大。若轴承具有的游隙比0组游隙小，则配合的过盈应减小。

4.工作温度的影响

轴承工作时，由于摩擦发热和其他热源的影响，套圈的温度往往高于相配零件的温度，而由于套圈的热膨胀，可能会引起内圈与轴的配合松动，外圈与孔的配合变紧。因此，轴承工作温度一般应低于100 °C，在高于此温度中工作的轴承，应将所选用的配合适当修正。

5.轴承尺寸大小(www.xing528.com)

滚动轴承的尺寸越大，选取的配合应越紧。但对于重型机械上使用的特别大尺寸的轴承，应采用较松的配合。

6.旋转精度和速度的影响

对于负荷较大、有较高旋转精度要求的轴承，为消除弹性变形和振动的影响，应避免采用间隙配合。对精密机床的轻负荷轴承，为避免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。

7.其他因素的影响

空心轴颈比实心轴颈、薄壁壳体比厚壁壳体、轻合金壳体比钢或铸铁壳体采用的配合要紧些；而剖分式壳体比整体式壳体采用的配合要松些，以免过盈将轴承外圈夹扁，甚至将轴卡住，当紧于k7的配合或壳体孔的标准公差小于IT6级时，应选用整体式壳体。

当要求轴承的内圈或外圈能沿轴向游动时，该内圈与轴或外圈与壳体孔的配合应选较松的配合。

为了考虑轴承安装与拆卸的方便，特别是对于重型机械，宜采用较松的配合。若既要求装拆方便，又需紧配合时，可采用分离型轴承或采用内圈带锥孔、带紧定套或退卸套的轴承。

综上所述，影响滚动轴承配合选用的因素较多，通常难以用计算法确定，所以在实际生产中常用类比法选取，表5.4～表5.7供选用时参考。

表5.4 向心轴承和轴的配合（轴公差带代号）

注：① 凡对精度有较高要求的场合，应用j5，k5…代替j6，k6…。
② 圆锥滚子轴承、角接触球轴承配合对游隙影响不大，可用k6，m6代替k5，m5。
③ 重负荷下轴承游隙应选大于0组。
④ 凡有较高精度或转速要求的场合，应选用h7（IT5）代替h8（IT6）等。
⑤ IT6，IT7表示圆柱度公差值。

表5.5 向心轴承和外壳的配合（孔公差带代号）

注：① 并列公差带随尺寸的增大从左至右选择，对旋转精度有较高要求时，可相应提高一个公差等级。
② 不适用剖分式外壳。

表5.6 推力轴承和轴的配合（轴公差带代号）

注：① 要求较小过盈时，可分别用j6，k6，m6代替k6，m6，n6。
② 也包括推力圆锥滚子轴承，推力角接触轴承。

表5.7 推力轴承和外壳的配合（孔公差带代号）

滚动轴承国家标准规定了与轴承配合的轴颈和外壳孔的几何公差及表面粗糙度，如表5.8、表5.9所示。

表5.8 轴和外壳孔的几何公差

表5.9 配合面的表面粗糙度Ra μm

8.选用举例

【例5.1】在C616型车床主轴后支承上，装有两个单列向心球轴承（见图5.5），其外形尺寸为d×D×B=50 mm×90 mm×20 mm，试选定轴承的精度等级，轴承与轴、外壳孔的配合。

图5.5 C616车床主轴后轴承结构

解：（1）确定轴承的精度等级。

① C616型车床属于轻载的普通车床，主轴承受轻载荷。

② C616型车床主轴的旋转精度和转速较高，选择6（E）级精度的滚动轴承。

（2）确定轴承与轴、外壳孔的配合。

① 轴承内圈与主轴配合一起旋转，外圈装在壳体中不转。

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5.4、表5.5选出轴公差带为j5，壳体孔公差带为J6。

④ 机床主轴前轴承已轴向定位，若后轴承外圈与壳体孔配合无间隙，则不能补偿由于温度变化引起的主轴的伸缩性；若外圈与壳体孔配合有间隙，会引起主轴跳动，影响车床的加工精度。为了满足使用要求，将壳体孔公差带提高一档，改用K6。

⑤ 按滚动轴承公差国家标准，由表5.2查出6（E）级轴承单一平面平均内径偏差Δdmp上 =0mm ，Δdmp下 =-0.01mm ；单一平面平均外径偏差ΔDmp上 =0mm ，Δ Dmp下=-0.013mm。

根据公差与配合国标 GB/T 1800.1—2009，查得：轴为 壳体孔为。

图5.6为C616型车床主轴后轴承的公差与配合图解，由此可知，轴承与轴的配合比外壳孔的配合要紧些。

图5.6 轴承与孔、轴配合的公差带

⑥ 查表5.8和表5.9得其几何公差和表面粗糙度，标注在图上，如图5.7所示。

图5.7 轴和外壳孔的公差带标注