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轴承的配合
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滚动轴承展厅
深沟球轴承, 回转支承轴承, 调心球轴承, 推力球轴承, 调心滚子轴承, ...
配合的目的

配合的目的在于使轴承内圈或外圈牢固地与轴或外壳固定,以免在相互配合面上出现不利的轴向滑动。

这种不利的轴向滑动(称做蠕变)会引起异常发热、配合面磨损(进而使磨损铁粉侵入轴承内部)以及振动等问题,使轴承不能充分发挥作用。

因此对于轴承来说,由于承受负荷旋转,一般必须让套圈带上过盈使之牢固地与轴或外壳固定。

轴及外壳的尺寸公差

公制系列的轴及外壳孔的尺寸公差已由GB/T275-93《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准化,从中选定尺寸公差即可确定轴承与轴或外壳的配合。

配合的选择

配合的选择一般按下述原则进行。

根据作用于轴承的负荷方向、性质及内外圈的哪一方旋转,则各套圈所承受的负荷可分为旋转负荷、静止负荷或不定向负荷。承受旋转负荷及不定向负荷的套圈应取静配合(过盈配合),承受静止负荷的套圈,可取过渡配合或动配合(游隙配合)。

轴承负荷大或承受振动、冲击负荷时,其过盈须增大。采用空心轴、薄壁轴承箱或轻合金、塑料制轴承箱时,也须增大过盈量。

要求保持高旋转时,须采用高精度轴承,并提高轴及轴承箱的尺寸精度,避免过盈过大。如果过盈太大,可能使轴或轴承箱的几何形状精度影响轴承套圈的几何形状,从而损害轴承的旋转精度。

非分离型轴承(例如深沟球轴承)内外圈都采用静配合,则轴承安装、拆卸极为不便,最好将内外圈的某一方采用动配合。

1)负荷性质的影响
轴承负荷根据其性质可分为内圈旋转负荷、外圈旋转负荷及不定向负荷,其与配合的关系如表1所示:

2)负荷大小的影响

内圈在径向负荷作用下,半径方向即被压缩又有年伸展,周长趋于微小增加因此初始过盈将减少。过盈减少量可由下式计算:

这里:
  ⊿dF:内圈的过盈减少量,mm
  d:轴承公称内径,mm
  B:内圈公称宽度,mm
  Fr:径向负荷,N{kgf}
  Co:基本额定静负荷,N{kgf}

因此,当径向负荷为重负荷(超过Co值的25%)时,配合必须比轻负荷时紧。

若是冲击负荷,配合必须更紧。

3)配合面粗糙度的影响

若考虑配合面的塑性变形,则配合后的有效过盈受配合面加工质量的影响,近似地可用下式表示:

[磨削轴]
          ⊿deff=(d/(d+2))*⊿d......(3)
[车削轴]
          ⊿deff=(d/(d+3))*⊿d......(4)

这里:
   ⊿deff:有效过盈,mm
   ⊿d:视在过盈,mm
    d:轴承公称内径,mm

4)温度的影响

一般来说,动转时的轴承温度高于周边温度,而且轴承带负荷旋转时,内圈温度高于轴温,因此热膨胀将使有效过盈减少。

现设轴承内部与外壳周边的温差为⊿t 则不妨可假定内圈与轴在配合面的温差近似地为(0.01-0.15)⊿t 。因此温差产生的过盈减少量⊿dt可由式5计算:

      ⊿dt=(0.10 to 0.15)⊿t*α*d
        ≒0.0015⊿t*d*0.01......(5)

这里:
   ⊿dt:温差产生的过盈减少量,mm
   ⊿t:轴承内部与外壳周边的温差,℃
   α:轴承钢的线膨胀系数,(12.5×10-6)1/℃
   d:轴承公称内径,mm

因此,当轴承温度高于轴温时,配合必须紧。

另外,在外圈与外壳之间,由于温差或线膨胀系数的不同,反过来有时过盈也会增加。因此在考虑利用外圈与外壳配合面之间的滑动避让轴的热膨胀时,需要加以注意。

5)配合产生的轴承内部最大应力

轴承采用过盈配合安装时,套圈时会膨胀或收缩,从而产生应力。

应力过大时,有时套圈会破裂,需要加以注意。

配合产生的轴承内部最大应力可由表2的式子计算。作为参考值,取最大过盈不超过轴径的1/1000,或由表2的计算式得到的最大应力σ不大于120Mpa{12kgf/mm2}为安全。

表2 配合产生的轴承内部最大应力

这里:
   σ:最大应力,MPa{kgf/mm2}
   d:轴承公称内径(轴径),mm
   Di:内圈滚道直径,mm
     球轴承……Di=0.2(D+4d)
     滚子轴承……Di=0.25(D+3d)
   ⊿deff:内圈的有效过盈,mm
   do:中空轴半径,mm
   De:外滚道直径,mm
     球轴承……De=0.2(4D+d)
     滚子轴承……De=0.25(3D+d)
   D:轴承公称外径(外壳孔径),mm
   ⊿deff:外圈的有效过盈,mm
   Dh:外壳外径,mm
   E:弹性模量,2.08×105MPa{21 200kgf/mm2}

6)其他

精确性要求特别高时,应提高轴与外壳的精度。与轴相比,一般外壳难加工、精度低,因此放松外圈与外壳的配合为宜。

采用中空轴及薄壁外壳时,配合必须比通常紧。

采用双半型外壳时,应放松与外圈的配合。对于铸铝或轻合金外壳,配合必须比通常紧一些。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/3/2004)
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