滾動軸承精度等級及其應用

一、滾動軸承的精度等級

國标GB/T307.3－1996規定向心軸承（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。

國标GB/T307.3－1996規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用情況如下：

0（G）級（通常稱為普通級）——用于低、中速及旋轉精度要求不高的一般旋轉機構，它在機械中應用最廣。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、壓縮機等旋轉機構中的軸承等。

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

5（D）級、4（C）級——用于高速、高旋轉精度要求的機構。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——用于轉速很高、旋轉精度要求也很高的機構。例如齒輪磨床、精密坐标镗床的主軸軸承，高精度儀器儀表的主要軸承等。

滾動軸承内、外徑的公差帶

滾動軸承的内圈、外圈都是薄壁零件，在制造和保管過程中容易變形，但當軸承内圈與軸、外圈與外殼孔裝配後，這種少量的變形會得到一定程度的矯正。田此，國家标準對軸承内、外徑分别規定了兩種尺寸公差和兩種形狀公差。

兩種尺寸公差是：①軸承單一内徑（ds）與外徑（Ds）的偏差（△d，△D）；②軸承單一平面平均内徑（dmp）與外徑（Dmp）的偏差（△dmp，△Dmp）。

兩種形狀公差是：①軸承單一徑向平面内，内徑（ds）與外徑（Ds）的變動量（Vdp，VDp）；②軸承平均内徑（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。

滾動軸承是标準部件，為了便于互換，軸承内圈與軸采用基孔制配合，外圈與孔采用基軸制配合。

标準中規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；單一平面平均内徑dmp的公差帶，其上偏差也為零（圖17.1），這和一般基孔制的規定不同。這主要考慮軸承配合的特殊需要。因為在多數情況下軸承内圈随軸一起轉動，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，防止内圈應力過大。dmp的公差帶在零線下方，當其與k，m，n等軸配合時，将獲得比一般過渡配合規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

國家标準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。

國家标準GB/T 275一1993對與滾動軸承配合的軸頸規定了17種常用公差帶，對外殼孔規定了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

正确選擇軸承的配合，對保證機器正常運轉、提高軸承使用壽命、充分發揮其承載能力關系很大，選擇時應考慮下列因素：

1、負荷類型

軸承轉動時，根據作用于軸承上合成徑向負荷相對套圈的旋轉情況，可将所示負荷分為局部負荷、循環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域上。圖17.3（a）固定的外圈和17.3（b）固定的内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矩，延長軸承的使用壽命。

（2）旋轉負荷 徑向負荷相對于套圈旋轉，并依次作用在套圈滾道的整個圓周上。圖17.3（a）和（c）的内圈，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。通常承受循環負荷的套圈與軸(或殼體孔)相配應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産生爬行現象為原則。

（3）擺動負荷 大小和方向按一定規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）固定的内圈受到擺動負荷。承受擺動負荷的套圈，其配合要求與循環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10⁵次而不發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，将引起軸承較大的變形，使結合面間實際過盈減小和軸承内部的實際間隙增大，這時為了使軸承運轉正常，應選較大的過盈配合。同理，承受較輕的負荷，可選用較小的過盈配合。

當軸承内圈承受循環負荷時，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——與軸承系列有關的系數，輕系列＝2.8，中系列＝2.3，重系列＝2；

b——軸承内圈的配合寬度，m，b=B-2r，B為軸承寬度，r為内圈倒角。

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]——允許的拉應力，10⁵Pa，軸承鋼的拉應力[δp]≈400×10⁵Pa；

d——軸承内圈内徑，m。

根據計算得到的Ymin計算，便可從國标“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，内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低于100℃，在高于此溫度中工作的軸承，應将所選用的配合适當修正。

4、軸承尺寸大小

滾動軸承的尺寸越大，選取的配合應越緊。但對于重型機械上使用的特别大尺寸的軸承，應采用較松的配合。

5、旋轉精度和速度的影響

對于負荷較大、有較高旋轉精度要求的軸承，為消除彈性變形和振動的影響，應避免采用間隙配合。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，或采用内圈帶錐孔、帶緊定套和退卸套的軸承。

選用軸承配合時，還應考慮旋轉精度、旋轉速度、軸和外殼孔的結構與材料等因素。

綜上所述，影響滾動軸承配合選用的因素鉸多，通常難以用計算法确定，所以在實際生産中常用類比法。表17.3、17.4、17.5、17.6列出了國家标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用情況，供選用時參考。

① 凡對精度有較高要求的場合，應用j5，k5……代替j6，k6……。

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

③ 重負荷下軸承遊隙應選大于0組。

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

⑤ IT6、IT7表示圓柱度公差值。

① 并列公差帶随尺寸的增大從左至右選擇，對旋轉精度有較高要求時，可相應提高一個公差等級。

② 不适用剖分式外殼。

① 要求較小過盈時，可分别用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要求

GB/T275－1993規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。試用類比法确定軸頸和外殼孔的公差帶代号，畫出公差帶圖，并确定孔、軸的形位公差值和表面粗糙度，并将它們分别标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。内圈負荷為旋轉負荷，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，軸承内、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。

從圖中可算出内圈與軸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。

将選擇的各項公差要求标注在圖上，如圖17.7。

例2 在C616車床主軸後支承上，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，旋轉精度和轉速較高）

解：

1、确定軸承的精度等級

（1）C616車床屬于輕載的普通車床，主軸承受輕載荷。

（2）C616車床的旋轉精度和轉速較高，選擇6（E）級精度的滾動軸承。

2、确定軸承與軸、外殼孔的配合

（1）軸承内圈與主軸配合一起旋轉，外圈裝在殼體中不轉。

（2）主軸後支承主要承受齒輪傳遞力，故内圈承受旋轉負荷，外圈承受定向負荷，前者配合應緊，後者配合略松。

（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，若後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，将殼體孔公差帶提高一檔，改用K6mm。

（5）按滾動軸承公差國家标準，由表17.1查出6（E）級軸承單一平面平均内徑偏差

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

，△Dmp下=-0.013mm。

根據公差與配合國标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車床主軸後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。

将選擇的各項公差要求标注在圖上，如圖17.10。

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