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7滚动轴承配合和游隙

7、轴承的配合和游隙

7.1配合

轴承安装时轴承内径与轴、外径与外壳的配合非常重要，当配合过松时，配合面会产生相对滑动称做蠕变。

蠕变一旦产生会对磨损配合面，损伤轴或外壳，而且，磨损粉末会侵入轴承内部，造成发热、振动和破坏。

过盈过大时，会导致外圈外径变小或内圈内径变大，会减小轴承内部游隙，另外，轴和外壳加工的几何精度也会影响轴承套圈的原有精度，从而影响轴承的使用性能。

7.1.1配合的选择

7.1.1.1负荷的性质与配合

选择配合应根据轴承承受负荷的方向和内圈、外圈的旋转状况而定，一般参照表7.1。

表7.1负荷的性质和配合

轴承旋转条件

图　　例

负荷性质

配合方式

内圈：

旋转

负圈：

静止

负荷方向：

固定

内圈旋转负荷

外圈静止负荷

内圈：

采用静配合（过盈配合）

外圈：

可用动配合（游隙配合）

内圈：

静止

外圈：

旋转

负荷方向：

与外圈同时旋转

外圈：

旋转

内圈：

静止

负荷方向：

固定

内圈静止负荷

外圈旋转负荷

内圈：

可用动配合（游隙配合）

外圈：

采用静配合（过盈配合）

内圈：

静止

外圈：

旋转

负荷方向：

与内圈同时旋转

在负荷方向不确定，或负荷不平衡有振动的场所常选用内、外圈均为静配合

2）、推荐使用的配合

为选择适合用途的配合，要考虑轴承负荷的性质、大小、温度条件、轴承的安装、拆卸各种条件因素。

将轴承安装到薄壁外壳、空心轴的场合，过盈量需要比普通大；分离式外壳易使轴承外圈变形，因此外圈需要静配合的条件下应谨慎用；在振动大的场合，内圈、外圈应采取静配合。

最一般的推荐配合，参照表7.2，表7.3

表7.2向心轴承与轴的配合

条件

适用例

（参考）

轴径d（mm）

调心滚子轴承

备注

球轴

承

圆柱滚子轴承

圆锥滚子轴承

自动调心

滚子轴承

外圈旋转负荷

需要内圈

在轴上易

于移动

静止轴

的车轮

所有尺寸

g6

精度有要求时，用g5、h5,大轴承并要求便于移动的场合也可用f6

不需内圈

在轴上易

于移动

张紧轮

架、绳轮

h6

内圈旋转或方向不定负荷

轻负荷:

0.06Cr以下的负荷

变动负荷

家电、泵、

鼓风机、搬运车、精密

机械、机床

18以下

—

—

Js5

精度有要求时用p5级，内径18mm

以下的精度球轴承使用h5。

18-100

40以下

—

Js6（j6）

100-200

40-140

—

k6

—

140-200

—

m6

普通负荷:

（0.06~0.13）Cr的负荷

部分中大型电动机涡轮机、泵、发动机主轴、齿轮传动装置、木工机械

18以下

—

—

Js5

单列圆锥滚子轴

承及单列向心推

力球轴承可以用

k6、m6代替k5、m5。

18-100

40以下

40以下

k5

100-140

40-100

40-65

m5

140-200

100-140

65-100

m6

200-280

140-200

100-140

n6

—

200-400

140-280

p6

—

—

280-500

r6

—

—

超过500

r7

重负荷:

0.13Cr的负荷或冲击负荷

铁道、产业车辆电车主电动机

建筑机械

粉碎机

—

50-140

50-100

n6

需要大于普通游隙的轴承

—

140-200

100-140

p6

—

超过200

140-200

r6

—

—

200-500

r7

仅承受轴向负荷

各种轴承使用位置

所有尺寸

Js6

（j6）

—

表7.3向心轴承与外壳孔的配合

条件

适用例（参考）

外壳孔

公差

外圈的移动

备注

整体

型外

壳孔

外圈旋转负荷

薄壁轴承重负荷

汽车车轮（滚子轴承）起重机走行轮

P7

外圈不能向轴向方向移动

—

普通负荷、

重负荷

汽车车轮（球轴承）

振动筛

N7

轻负荷或变动负荷

传送带轮、滑车

张紧轮

M7

不定向负荷

大冲击负荷

电车的主机

普通负荷或

轻负荷

泵

曲轴的主轴

中大型电动机

K7

外圈原则上不能向轴向方向移动

外圈不需向轴向方向移动

整体型外壳孔或分离型外壳孔

普通负荷或

轻负荷

JS7（J7）

外圈可以向轴向移动

需要外圈可以向轴向方向移动

内圈旋转负荷

各类负荷

一般的轴承

铁道车辆的轴承箱

H7

外圈轴向方向移动容易

—

—

普通负荷或轻负荷

带座轴承

H8

整体型外壳

轴和内圈成为高温

造纸干燥机

G7

普通负荷、轻负荷，特别需要精密旋转

磨削主轴后部球轴承高速离心压缩机固定侧轴承

JS6（J6）

外圈可以轴向方向移动

—

不定向方向负荷

磨削主轴后部球轴承

高速离心压缩机固定侧轴承

K6

外圈原则上固定于轴向方向

负荷大时，适用比K大的

过盈量配合，特别要求高精度的情况下，须更进一步地按用途分别用小的允许差配合。

内圈旋转负荷

变动负荷，特别需要精密旋转和大刚性

机床主轴用圆柱滚子轴承

M6或

N6

外圈固定于轴向方向

要求无噪音运转

家用电器

H6

外圈向轴向方向移动

—

3）、轴、外壳的精度和表面粗糙度

轴、外壳精度不好的情况下，轴承受其影响，不能发挥所需性能。

比如，安装部分挡肩如果精度不好，会产生内、外圈倾斜。

在轴承负荷外，加上端部集中负荷，使轴承疲劳寿命下降，更严重的会成为保持架破损，烧结的原因。

再者，外壳由于外部负荷而造成的变形大。

需要能够充分支撑轴承的刚性，刚性愈高，对轴承噪音、负荷分布则愈有利。

在一般使用条件下，车削终加工或精密镗床加工就可以。

但是，对于旋转跳动、噪声要求严格的场合及负荷条件过于苛刻，则需采用磨削终加工。

在整体外壳排列2个以上轴承时，外壳配合面要设计得能够加工穿孔。

在一般的使用条件下，轴、外壳的精度与光洁度可根据下表7.4。

表7.4轴、外壳的精度与粗糙度

项目

轴承的等级

轴

外壳

圆度公差

0级、6级

5级、4级

IT3~IT4

22

IT3~IT4

22

IT4~IT5

22

IT3~IT4

22

圆柱度公差

0级、6级

5级、4级

IT3~IT4

22

IT2~IT3

22

IT4~IT5

22

IT2~IT3

22

挡肩的跳动公差

0级、6级

5级、4级

IT3

IT3

IT3~IT4

IT3

配合面粗糙度

Ra（max）

小型轴承

大型轴承

3.2

6.3

6.3

12.5

7.2轴承游隙：

轴承游隙如图1所示：

7.2.1轴承内部游隙

所谓轴承内部游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一固定，然后使未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。

根据移动方向，可以分为径向游隙和轴向游隙。

在测量轴承的内部就游隙时，为使测量值稳定，一般在套圈上施加测试负荷。

因此，测试值要比实际游隙值大，即多出一个施加测试负荷而产生的弹性变形量。

轴承内部游隙的实际值根据表7.4。

对上述弹性变形造成的游隙增加量加以修正。

滚子轴承的弹性变形量可忽略不计。

表7.4为消除测试负荷影响的径向游隙修正量（深沟球轴承）单位：

um

公称轴承内径d（mm）

测试负荷

（N）

游隙修正量

超过到

C2

普通

C3

C4

C5

10（包括）18

24.5

49

147

3~4

4~5

6~8

4

5

8

4

6

9

4

6

9

4

6

9

图1轴承游隙

7.2.2轴承游隙的选择

轴承的运转游隙，由于轴承配合以及内外圈温差的原因，一般要比初期游隙小。

运转游隙与轴承的寿命、温升、振动以及噪音有着密切的关系，所以必须将其设定为最佳状态。

从理论上讲，轴承在运转时，稍带负的运转游隙，则轴承的寿命最大。

但要保持这一最佳游隙是非常困难的。

随着使用条件的变化，轴承的负游隙会相应增大，从而导致轴承寿命显著下降或产生发热。

因此，一般将轴承的初期游隙定为略大于零。

7.2.2.1运转游隙的计算方法

运转游隙可以从轴承的初期游隙和因为过盈所造成的游隙减少量，以及因外圈温度差而产生的游隙变化量求出。

δeff=δ0—（δf+δt）…………（7.1）

δeff：

运转游隙mm

δ0：

轴承游隙mm

δf：

过盈造成的游隙减少量mm

δt：

内外圈温度差所引起的游隙减少量mm

（1）、过盈造成的游隙减少量

轴承采用静配合安装于轴或轴承箱上时，内圈膨胀，外圈收缩，导致轴承内部游隙减少。

内圈或外圈的膨胀或收缩量，因轴承形式，轴和轴承箱形状、尺寸及材料不同而不同，大致近似过盈量的70%~90%。

δf=（0.70~0.90）xΔdeff………（7.2）式中，

δf：

过盈造成的游隙减少量mm

Δdeff：

有效过盈量mm

（2）、内、外圈温度差造成的游隙减少量

轴承运转时，一般外圈温度比内圈或滚动体温度低5~10℃。

若轴承箱放热量大或轴连着热源，或空心轴内部有热流体流动，则内外圈温度差更大。

该温度差造成的内外圈热膨胀量之差便成为游隙减少量。

δt=αxΔTxD0………（7.3）

δt：

温度差造成的游隙减少量mmα：

轴承钢的线膨胀系数12.5x10-6/℃

ΔT：

内外圈的温度差℃D0：

外圈的滚道直径mm

外圈滚道直径D0可用式（7.4）、（7.5）求出近似值。

对于球轴承及自动调心滚子轴承，

D0=0.20（d+4.0D）………（7.4）

对于滚子轴承（自动调心滚子轴承除外），

D0=0.25（d+3.0D）………（7.5）

式中，d：

轴承内径mm

D：

轴承外径mm

图2：

轴承径向游隙的变化

7.2.3轴承游隙的选择标准

从理论上讲，轴承在安定运转状态下，稍微有点负的运转游隙时，轴承寿命最大。

但实际上要保持这一最佳状态是非常困难的一旦某种使用条件变化，则负游隙增大，从而招致轴承寿命显著下降或发热。

因此，通常选择初期游隙时，要求运转游隙取为仅稍大于零。

对于通常条件下使用的轴承，将采用普通负荷的配合，转速和温度正常时，只需选择相应的普通游隙，使可得到适宜的运转游隙。

表7.5非普通游隙适用举例

使用条件

适用场合

选用游隙

承受重负荷，冲击负荷，过盈量大

铁道车辆用车轴

C3

振动筛

C3、C4

承受不定向负荷，内外圈均采用静配合

铁道车辆牵引电机

C4

拖拉机、终减速机

C4

轴承或内圈受热

造纸机、烘干机

C3、C4

轧机辊道锟

C3

降低旋转振动与噪声

微型马达

C2

表7.6深沟球轴承的径向游隙（摘自GB/T4604—93）

公称轴承内径d（mm）

超过到

C2

最小最大

C0（普通）

最小最大

C3

最小最大

C4

最小最大

C5

最小最大

-2.5

2.56

610

06

17

07

41

213

313

1020

823

823

--

--

1429

--

--

2037

1018

1824

2430

19

110

111

418

520

520

1125

1328

1328

1833

2036

2341

2545

2848

3053

3040

4050

5065

111

111

115

620

623

828

1533

1836

2343

2846

3051

3861

4064

4573

5590

6580

80100

100120

115

215

318

1030

1236

1541

2551

3058

3666

4671

5384

6197

65105

75120

90140

120140

140160

160180

223

223

225

1848

1853

2061

4181

4691

53102

71114

81130

91147

105160

120180

135200

注：

深沟球轴承轴向游隙与径向游隙的关系：

Ua=[4（fe+fi–1）*Dw*Ur–Ur2]1/2

因径向游隙Ur很小、故Ur2很小，忽略不记。

故Ua=2*[（fe+fi–1）*Dw*Ur]1/2

其中fe为外圈沟曲率系数，fi为内圈沟曲率系数，Dw为钢球直径。

表7.7自动调心球轴承的径向游隙（摘自GB/T4604—93）

公称轴承内径d（mm）

超过到

圆柱孔轴承

C2

最小最大

C0

最小最大

C3

最小最大

C4

最小最大

C5

最小最大

2.56

610

1014

1418

1824

2430

3040

4050

5065

6580

80100

100120

18

29

210

312

414

516

618

619

721

824

927

1031

515

617

619

821

1023

1124

1329

1431

1636

1840

2248

2556

1020

1225

1326

1528

1730

1935

2340

2544

3050

3560

4270

5083

1525

1933

2135

2337

2539

2946

3453

3757

4569

5483

6496

75114

2133

2742

3048

3250

3452

4058

4666

5071

6288

76108

89124

105145

表7.8圆柱滚子轴承\滚针轴承的径向内部游隙（摘自GB/T4604—93）

公称轴承内径d（mm）

圆柱孔轴承的互换性游隙

C2

C0

C3

C4

C5

超过

到

最小

最大

最小

最大

最小

最大

最小

最大

最小

最大

-

10

0

25

20

45

35

60

50

75

-

-

10

24

0

25

20

45

35

60

50

75

65

90

24

30

0

25

20

45

35

60

50

75

70

95

30

40

5

30

25

50

45

70

60

85

80

105

40

50

5

35

30

60

50

80

70

100

95

125

50

65

10

40

40

70

60

90

80

110

110

140

65

80

10

45

40

75

65

100

90

105

130

165

80

100

15

50

50

85

75

110

105

140

155

190

100

120

15

55

50

90

85

125

125

165

180

220

120

140

15

60

60

105

100

145

145

190

200

245

140

160

20

70

70

120

115

165

165

215

225

275

160

180

25

75

75

125

120

170

170

220

250

300

表7.10电机用轴承的径向内部游隙

深沟球轴承

圆柱滚子轴承

内径d（mm）

游隙

备注

内径d（mm）

游隙

备注

CM

推荐配合

互换性CM

非互换性CM

推荐配合

超过

以下

最小

最大

轴

外壳孔

超过

以下

最小

最大

最小

最大

轴

外壳孔

~

18

4

11

js5

H6~7或js6~7

24

40

15

35

15

30

k5

Js6~7或K6~7

18

30

5

12

k5

40

50

20

40

20

35

m5

30

50

9

17

50

65

25

45

25

40

50

80

12

22

65

80

30

45

30

45

80

100

18

30

80

100

30

50

35

55

100

120

18

30

m5

100

120

35

65

35

60

n6

120

160

24

38

120

140

40

70

40

65