滾動軸承精度等級及其應(yīng)用

一、滾動軸承的精度等級

國標GB/T307.3－1996規(guī)定向心軸承（圓錐滾子軸承除外）精度分為0，6，5，4，2（相當于GB/T307.3－1984規(guī)定G，E，D，C，B級）五級，精度依次升高，0（G）級精度最低，2（B）級精度最高。

國標GB/T307.3－1996規(guī)定圓錐滾子軸承精度分為0，6x，5，4四級；推力軸承精度分為0，6，5，4四級。

二、滾動軸承精度等級的選用

滾動軸承各級精度的應(yīng)用情況如下：

0（G）級（通常稱為普通級）——用于低、中速及旋轉(zhuǎn)精度要求不高的一般旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，它在機械中應(yīng)用最廣。例如普通機床變速箱、進給箱的軸承，汽車、拖拉機變速箱的軸承，普通電動機、水泵、壓縮機等旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的軸承等。

6（E）級——用于轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。例如普通機床的主軸后軸承，精密機床變速箱的軸承等o

5（D）級、4（C）級——用于高速、高旋轉(zhuǎn)精度要求的機構(gòu)。例如精密機床的主軸軸承，精密儀器儀表的主要軸承等。

2（B）級——用于轉(zhuǎn)速很高、旋轉(zhuǎn)精度要求也很高的機構(gòu)。例如齒輪磨床、精密坐標鏜床的主軸軸承，高精度儀器儀表的主要軸承等。

滾動軸承內(nèi)、外徑的公差帶

滾動軸承的內(nèi)圈、外圈都是薄壁零件，在制造和保管過程中容易變形，但當軸承內(nèi)圈與軸、外圈與外殼孔裝配后，這種少量的變形會得到一定程度的矯正。田此，國家標準對軸承內(nèi)、外徑分別規(guī)定了兩種尺寸公差和兩種形狀公差。

兩種尺寸公差是：①軸承單一內(nèi)徑（ds）與外徑（Ds）的偏差（△d，△D）；②軸承單一平面平均內(nèi)徑（dmp）與外徑（Dmp）的偏差（△dmp，△Dmp）。

兩種形狀公差是：①軸承單一徑向平面內(nèi)，內(nèi)徑（ds）與外徑（Ds）的變動量（Vdp，VDp）；②軸承平均內(nèi)徑（dmp）與外徑（Dmp）的變動量（Vdp，VDp）。

合格的滾動軸承，必須同時滿足所規(guī)定的兩種公差要求。

表17.1列出了部分向心軸承△dmp，△Dmp的極限值。

滾動軸承是標準部件，為了便于互換，軸承內(nèi)圈與軸采用基孔制配合，外圈與孔采用基軸制配合。

標準中規(guī)定的軸承外圈單一平面平均直徑Dmp的公差帶的上偏差為零，如圖17.1所示，與一般基軸制相同；單一平面平均內(nèi)徑dmp的公差帶，其上偏差也為零（圖17.1），這和一般基孔制的規(guī)定不同。這主要考慮軸承配合的特殊需要。因為在多數(shù)情況下軸承內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動，二者之間配合必須有一定過盈，但過盈量又不宜過大，以保證拆卸方便，防止內(nèi)圈應(yīng)力過大。dmp的公差帶在零線下方，當其與k，m，n等軸配合時，將獲得比一般過渡配合規(guī)定的過盈量稍大的過盈配合；當與g，h等軸配合時不再是間隙配合、而成為過渡配合。

滾動軸承與軸、孔的配合及其選用

一、軸和外殼孔的公差帶

國家標準GB/T 275一1993推薦了與0（G）、6（E）、5（D）、4（C）級相配合的軸和孔的公差帶。見表17.2。

國家標準GB/T 275一1993對與滾動軸承配合的軸頸規(guī)定了17種常用公差帶，對外殼孔規(guī)定了16種常用公差帶，如圖17.2所示。

圖17.2 與滾動軸承配合的軸、外殼孔常用公差帶

二、軸和外殼孔與滾動軸承配合的選用

正確選擇軸承的配合，對保證機器正常運轉(zhuǎn)、提高軸承使用壽命、充分發(fā)揮其承載能力關(guān)系很大，選擇時應(yīng)考慮下列因素：

1、負荷類型

軸承轉(zhuǎn)動時，根據(jù)作用于軸承上合成徑向負荷相對套圈的旋轉(zhuǎn)情況，可將所示負荷分為局部負荷、循環(huán)負荷和擺動負荷三類，見圖17.3。

（1）定向負荷 徑向負荷始終不變地作用在套圈滾道的局部區(qū)域上。圖17.3（a）固定的外圈和17.3（b）固定的內(nèi)圈均受到一個方向一定的徑向負荷F0的作用。承受這類負荷的套圈與殼體孔或軸的配合，一般選較松的過渡配合，或較小的間隙配合，以便讓套圈滾道間的摩擦力矩帶動轉(zhuǎn)矩，延長軸承的使用壽命。

（2）旋轉(zhuǎn)負荷 徑向負荷相對于套圈旋轉(zhuǎn)，并依次作用在套圈滾道的整個圓周上。圖17.3（a）和（c）的內(nèi)圈，圖17.3（b）和（d）的外圈均受到一個作用位置依次改變的徑向負荷F0的作用。通常承受循環(huán)負荷的套圈與軸(或殼體孔)相配應(yīng)選過盈配合或較緊的過渡配合，其過盈量的大小以不使套團與軸或完體孔配合表面間產(chǎn)生爬行現(xiàn)象為原則。

（3）擺動負荷 大小和方向按一定規(guī)律變化的徑向負荷作用在套圈的部分滾道上，此時套圈相對于負荷方向擺動。如圖17.4所示，軸承受到定向負荷F0和較小的旋轉(zhuǎn)負荷F1的同時作用，二者的合成負荷F由小到大、再由大到小的周期 變化。

圖17.3（c）固定的外圈和圖17.3（d）固定的內(nèi)圈受到擺動負荷。承受擺動負荷的套圈，其配合要求與循環(huán)負荷相同或略松一些。

2、負荷的大小

滾動軸承套圈與軸或殼體孔配合的最小過盈，取決于負荷的大小。一般把徑向負荷P

≤0.07C的稱為輕負荷，0.07C＜P＜0.15 C稱為正常負荷，P＞0.15 C的稱為重負荷。其中C為軸承的額定負荷，即軸承能夠旋轉(zhuǎn)105次而不發(fā)生點蝕破壞的概率為90％時的載荷值。

承受較重的負荷或沖擊負荷時，將引起軸承較大的變形，使結(jié)合面間實際過盈減小和軸承內(nèi)部的實際間隙增大，這時為了使軸承運轉(zhuǎn)正常，應(yīng)選較大的過盈配合。同理，承受較輕的負荷，可選用較小的過盈配合。

當軸承內(nèi)圈承受循環(huán)負荷時，它與軸配合所需的最小過盈Ymin計算（mm）為

式中，R——軸承承受的最大徑向負荷，kN；

k——與軸承系列有關(guān)的系數(shù)，輕系列＝2.8，中系列＝2.3，重系列＝2；

b——軸承內(nèi)圈的配合寬度，m，b=B-2r，B為軸承寬度，r為內(nèi)圈倒角。

為避免套圈破裂，最大過盈Ymin計算（mm）必須按不允許超出套圈的允許強度來計算

式中，[δp]——允許的拉應(yīng)力，105Pa，軸承鋼的拉應(yīng)力[δp]≈400×105Pa；

d——軸承內(nèi)圈內(nèi)徑，m。

根據(jù)計算得到的Ymin計算，便可從國標“公差與配合”表中選取最接近的配合。

3、工作溫度的影響

軸承工作時，由于摩擦發(fā)熱和其他原因，軸承套圈的溫度往往高于與其相配零件的溫度。這樣，內(nèi)圈與軸的配合可能松動，外圈與孔的配合可能變緊，所以在選擇配合時，必須考慮軸承工作溫度的影響。因此，軸承工作溫度一般應(yīng)低于100℃，在高于此溫度中工作的軸承，應(yīng)將所選用的配合適當修正。

4、軸承尺寸大小

滾動軸承的尺寸越大，選取的配合應(yīng)越緊。但對于重型機械上使用的特別大尺寸的軸承，應(yīng)采用較松的配合。

5、旋轉(zhuǎn)精度和速度的影響

對于負荷較大、有較高旋轉(zhuǎn)精度要求的軸承，為消除彈性變形和振動的影響，應(yīng)避免采用間隙配合。對精密機床的輕負荷軸承，為避免孔和軸的形狀誤差對軸承精度的影響，常采用較小的間隙配合。

6、其他因素的影響

為了考慮軸承安裝與拆卸的方便，宜采用較松的配合，對重型機械用的大型或特大型軸承尤為重要。如果既要求裝拆方便，又需緊配合時，可采用分離型軸承，或采用內(nèi)圈帶錐孔、帶緊定套和退卸套的軸承。

選用軸承配合時，還應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)精度、旋轉(zhuǎn)速度、軸和外殼孔的結(jié)構(gòu)與材料等因素。

綜上所述，影響滾動軸承配合選用的因素鉸多，通常難以用計算法確定，所以在實際生產(chǎn)中常用類比法。表17.3、17.4、17.5、17.6列出了國家標準推薦的安裝向心軸承和角接觸軸承、推力軸承的軸和外殼孔的公差帶的應(yīng)用情況，供選用時參考。

① 凡對精度有較高要求的場合，應(yīng)用j5，k5……代替j6，k6……。

② 圓錐滾子軸承、角接觸球軸承配合對游隙影響不大，可用k6、m6代替k5、m5。

③ 重負荷下軸承游隙應(yīng)選大于0組。

④ 凡有較高精度或轉(zhuǎn)速要求的場合，應(yīng)選用h7(IT5)代替h8(IT6)等。

⑤ IT6、IT7表示圓柱度公差值。

① 并列公差帶隨尺寸的增大從左至右選擇，對旋轉(zhuǎn)精度有較高要求時，可相應(yīng)提高一個公差等級。

② 不適用剖分式外殼。

① 要求較小過盈時，可分別用j6、k6、m6代替k6、m6、n6。

② 也包括推力圓錐滾子軸承，推力角接觸軸承。

三、配合表面的其他技術(shù)要求

GB/T275－1993規(guī)定了與軸承配合的軸頸和外殼孔表面的圓柱度公差、軸肩及外殼孔端面的端面圓跳動公差、名表面的粗糙度要求等，如表17.7、表17.8所示。

四、選用舉例

例1 有一圓柱齒輪減速器（如圖17.5所示），小齒輪軸要求較高的旋轉(zhuǎn)精度，裝有0級單列深溝球軸承，軸承尺寸為50mm×110mm×27mm，額定動負荷Cr＝32000N，軸承承受的徑向負荷Fr＝4000N。試用類比法確定軸頸和外殼孔的公差帶代號，畫出公差帶圖，并確定孔、軸的形位公差值和表面粗糙度，并將它們分別標注在裝配圖和零件圖上。

解 按給定條件，可知Fr＝0.125Cr，屬于正常負荷。內(nèi)圈負荷為旋轉(zhuǎn)負荷，外圈負荷為定向負荷。參考表17.3、表17.4，選軸頸公差帶為k6，外殼孔公差帶為G7或H7。但由于該軸旋轉(zhuǎn)精度要求較高，故選更緊一些的配合J7較為恰當。

從表17.1中查出，軸承內(nèi)、外圈單一平面平均直徑的上、下偏差，再由表13.1、表13.2查出k6和J7的上、下偏差，從而畫出公差帶圖，如圖17.6所示。

從圖中可算出內(nèi)圈與軸Ymin=-0.002mm，Ymax=-0.030mm；外圈與孔

Xmax=+0.037mm，Ymax=-0.013mm。

查表17.7得圓柱度要求：軸頸為0.004mm，外殼孔為0.010mm；端面圓跳動要求：軸肩0.012mm，外殼孔肩0.025mm。

查表17.8得粗糙度要求：軸頸Ra≤0.8um，軸肩Ra≤3.2um，外殼孔Ra≤1.6um，孔肩

Ra≤3.2um。

將選擇的各項公差要求標注在圖上，如圖17.7。

例2 在C616車床主軸后支承上，裝有兩個單列向心球軸承（見圖17.8），其外形尺寸為

dxDxB=50mmx90mmx20mm，試選定軸承的精度等級，軸承與軸、外殼孔的配合。（C616為普通車床，旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高）

解：

1、確定軸承的精度等級

（1）C616車床屬于輕載的普通車床，主軸承受輕載荷。

（2）C616車床的旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高，選擇6（E）級精度的滾動軸承。

2、確定軸承與軸、外殼孔的配合

（1）軸承內(nèi)圈與主軸配合一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在殼體中不轉(zhuǎn)。

（2）主軸后支承主要承受齒輪傳遞力，故內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)負荷，外圈承受定向負荷，前者配合應(yīng)緊，后者配合略松。

（3）參考表17.3、表17.4選出軸公差帶為j5mm，殼體孔公差帶為J6mm。

（4）機床主軸前軸承已軸向定位，若后軸承外圈與殼體孔配合無間隙，則不能補償由于溫度變化引起的主軸的伸縮性；若外圈與殼體孔配合有間隙，會引起主軸跳動，影響車床的加工精度。為了滿足使用要求，將殼體孔公差帶提高一檔，改用K6mm。

（5）按滾動軸承公差國家標準，由表17.1查出6（E）級軸承單一平面平均內(nèi)徑偏差

△dmp上=0mm，△dmp下=-0.01mm；單一平面平均外徑偏差△Dmp上=0mm

，△Dmp下=-0.013mm。

根據(jù)公差與配合國標GB/T1800.3－1998，查得：軸為

φ50j5（+0.006/-0.005）mm，殼體孔為φ90K6（+0.004/-0.018）mm。

圖17.9為C616車床主軸后軸承的公差與配合圖解，由此可知，軸承與軸的配合比外殼孔的配合要緊些。

（6）查表17.7得圓柱度要求：軸頸為0.0025mm，外殼孔為0.006mm；端面圓跳動要求：軸肩0.008mm。

查表17.8得粗糙度要求：軸頸Ra≤0.4um，軸肩Ra≤1.6um，外殼孔Ra≤1.6um。

將選擇的各項公差要求標注在圖上，如圖17.10。