《互换性与测量技术》课件第7章.pptx
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1、第7章 滚动轴承的互换性第第 7 7 章章 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性7.1 滚动轴承的精度等级及其滚动轴承的精度等级及其应用应用7.2 滚动轴承内径、外径公差滚动轴承内径、外径公差带及其特点带及其特点题题与思考题与思考题第7章 滚动轴承的互换性本章导读本章导读掌握滚动轴承的精度等级及其选用;掌握滚动轴承内径、外径公差带的特点;掌握国家标准有关与滚动轴承配合的轴、孔公差带的规定。第7章 滚动轴承的互换性滚动轴承是机器上广泛应用的一种标准部件,它主要用于现代机器、仪器和仪表中的转动支承,它与滑动轴承相比,具有摩擦系数小、润滑简单、便于更换等优点。其最基本的结构一般是由两个套圈,一组滚动体和
2、一个保持架所组成的通用性强、标准化、系列化程度高的机械基础件。按照滚动轴承所能承受的主要负荷方向,滚动轴承可分为向心轴承(主要承受径向载荷)、推力轴承(承受轴向载荷)、向心推力轴承(能同时承受径向载荷和轴向载荷)。由此可见,滚动轴承可用于承受径向、轴向、或径向与轴向的联合负荷。第7章 滚动轴承的互换性滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成(如图 71 所示),轴承的外圈和内圈分别与壳体孔及轴颈相配合,其外互换为完全互换。滚动轴承的内、外圈滚道与滚动体的装配一般采用分组装配,其内互换为不完全互换。滚动轴承的类型:按滚动体形状可分为球轴承、圆柱(圆锥)滚子轴承和滚针轴承;按承载负荷方向又可分为向
3、心轴承(承受径向力)、向心推力轴承(同时承受径向力和轴向力)和推力轴承(承受轴向力)。滚动轴承的工作性能和使用寿命不仅取决于本身的制造精度,还和与它配合的轴颈和壳体孔的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度、选用的配合性质以及安装正确与否等因素有关。第7章 滚动轴承的互换性图 71 滚动轴承与轴和壳体的配合第7章 滚动轴承的互换性7.1 滚动轴承的精度等级及其应用滚动轴承的精度等级及其应用7.1.1 滚动轴承的公差等级滚动轴承的公差等级滚动轴承的精度是指滚动轴承主要尺寸的公差值及旋转精度。根据滚动轴承的结构尺寸、公差等级和技术性能等产品特征,国家标准 GB/T307.3 2005 滚动轴承通用技术规则
4、将滚动轴承公差等级按精度等级由低至高分为 0、6(6X)、5、4、2。不同种类的滚动轴承公差等级稍有不同,具体如下:第7章 滚动轴承的互换性向心轴承(圆锥滚子轴承除外)公差等级共分为五级,即 0、6、5、4 和 2 级。圆锥滚子轴承公差等级共分为四级,即 0、6X、5 和 4 级。推力轴承公差等级共分为四级,即 0、6、5 和 4 级。第7章 滚动轴承的互换性7.1.2 滚动轴承的应用滚动轴承的应用滚动轴承常用精度为 0 级精度,属普通精度,在机械制造业中应用最广,主要用于旋转精度要求不高的机械中。例如,卧式车床变速箱和进给箱、汽车和拖拉机的变速箱、普通电机、水泵、压缩机和涡轮机等。第7章 滚
5、动轴承的互换性除 0 级外,其余各级统称高精度轴承,主要用于高线速度或高旋转精度的场合,这类精度的轴承在各种金属切削机床中应用较多,普通机床主轴的前轴承多采用 5 级轴承,后轴承多采用 6 级轴承;用于精密机床主轴上的轴承精度应为 5 级及其以上级;而对于数控机床、加工中心等高速、高精密机床的主轴支承,则需选用 4 级及其以上级超精密轴承。主轴轴承作为机床的基础配套件,其性能直接影响到机床的转速、回转精度、刚性、抗颤振性能、切削性能、噪声、温升及热变形等,进而影响到加工零件的精度、表面质量等。因此,高性能的机床必须配用高性能的轴承。各个公差等级的滚动轴承的应用范围参见表 71。第7章 滚动轴承
6、的互换性第7章 滚动轴承的互换性7.2 滚动轴承内径、外径公差带及其特点滚动轴承内径、外径公差带及其特点由于滚动轴承是标准部件,所以滚动轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制,滚动轴承外圈与外壳孔的配合采用基轴制。通常情况下,滚动轴承的内圈是随轴一起旋转的,为防止内圈和轴颈的配合面之间相对滑动而导致磨损,影响轴承的工作性能和使用寿命,因此要求滚动轴承的内圈和轴颈配合具有一定的过盈,同时考虑到内圈是薄壁件,其过盈量又不能太大,如果作为基准孔的轴承内圈内径仍采用基本偏差代号 H 的公差带布置,轴颈公差带从 GB/T1801-2009 中第7章 滚动轴承的互换性的优先、常用和一般公差带中选取,则这样的过渡配
7、合的过盈量太小,而过盈配合的过盈量又太大,不能满足轴承工作的需要。而轴颈一般又不能采用非标准的公差带。所以,国家标准规定:滚动轴承内径为基准孔公差带,但其位置由原来的位于零线的上方改为位于以公称内径 d 为零线的下方,即上偏差为零,下偏差为负值。如图 72 所示。当它与 GB/T1801-2009 中的过渡配合的轴相配合时,能保证获得一定大小的过盈量,从而满足轴承的内孔与轴颈的配合要求。第7章 滚动轴承的互换性通常滚动轴承的外圈安装在外壳孔中不旋转,国家标准规定轴承外圈外径的公差带分布于以其公称直径 D 为零线的下方,即上偏差为零,下偏差为负值。如图 72 所示,它与GB/T1801-2009
8、 标准中基本偏差代号为 h 的公差带相类似,只是公差值不同。因此,国家标准 GB/T4199 2003 滚动轴承 公差 定义对轴承内径 d 与外径 D,不仅规定了直径公差,还规定了轴承套圈任一横截面内平均内径和平均外径(用 dmp或 Dmp表示)的平均偏差(用 dmp或 Dmp表示),后者相当于轴承在正确制造的轴上或外壳孔中装配后,它的内径第7章 滚动轴承的互换性或外径的尺寸公差。其目的是控制轴承的变形程度及轴承与轴颈和外壳孔的配合尺寸精度。国家标准 GB/T307.1 2005 滚动轴承向心轴承公差规定了 0、6、5、4、2 各公差等级的轴承的内径 dmp和外径 Dmp的公差带均为单向制,而
9、且统一采用公差带位于以公称直径为零线的下方,即上偏差为零,下偏差为负值的分布,如图 72 所示。第7章 滚动轴承的互换性图 72 轴承内径、外径公差带的分布第7章 滚动轴承的互换性表 72 列出了部分向心轴承 dmp和 Dmp的极限值。第7章 滚动轴承的互换性7.3 滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择1.轴颈和外壳孔公差带轴颈和外壳孔公差带当选定了滚动轴承的种类和精度后,轴承内圈和轴颈、外圈和外壳孔的配合面间需要的配合性质,只由轴颈和外壳孔的公差带决定。也就是说,轴承配合的选择就是确定轴颈和外壳孔的公差带的过程。国家标准 GB/T275-2015 滚动轴承 配
10、合对与 0 级和 6(6X)级轴承配合的轴颈规定了 17 种公差带,外壳孔规定了 16 种公差带。一般,轴取 IT6,外壳孔取 IT7。第7章 滚动轴承的互换性2.轴和外壳孔公差带的种类轴和外壳孔公差带的种类滚动轴承是标准件,其选择的任务是:确定与轴承内圈配合的轴的公差带和确定与轴承外圈配合的外壳孔的公差带。在 GB/T275-2015 滚动轴承 配合中,规定了轴与轴承内径和外壳孔与轴承外径公差带的相对位置,见图 73 和图 74。并且该标准对轴和外壳孔规定的公差带只适用于下列场合:轴承外形尺寸符合 GB/T273.3 2015 滚动轴承 外形尺寸总方案 第 3 部分向心轴承的规定;轴承的精度
11、等级为 0 级和 6(6X)级;轴承的游隙为基本组径向游隙;轴为实心或厚壁钢制轴;外壳为铸钢或铸铁。第7章 滚动轴承的互换性图 73 轴承内圈与轴颈配合的常用公差带关系图第7章 滚动轴承的互换性图 74 轴承外圈与外壳孔配合的常用公差带关系图第7章 滚动轴承的互换性3.滚动轴承配合的选择滚动轴承配合的选择滚动轴承配合的选择应考虑的主要因素有:轴承套圈相对于负荷的状况、负荷的类型和大小、轴承的尺寸大小、轴承游隙、轴和轴承座的材料、工作环境以及拆装等。(1)轴承套圈的负荷状况。机器运转时,作用在轴承套圈上的径向负荷,一般是由定向负荷(如皮带的拉力)和旋转负荷(如机件的惯性离心力)合成的。滚动轴承内
12、、外套圈可能承受以下三种负荷:第7章 滚动轴承的互换性 定向负荷。轴承套圈与负荷方向相对固定,即该负荷始终不变地作用在套圈的局部滚道上,套圈承受的这种负荷称为定向负荷。例如,轴承承受一个方向不变的径向负荷P r,此时,固定不转的套圈所承受的负荷即为定向负荷,如图 75(a)、(b)所示。旋转负荷。轴承套圈与负荷方向相对旋转,即径向负荷依次作用在套圈的整个圆周滚道上,套圈承受的这种负荷称为旋转负荷。例如,轴承承受一个方向不变的径向负荷P r,此时,旋转套圈所承受的负荷即为旋转负荷,如图 75(a)、(b)所示。第7章 滚动轴承的互换性图 75 轴承套圈的负荷状况第7章 滚动轴承的互换性 摆动负荷
13、。轴承套圈与负荷方向相对摆动,即该负荷连续摆动地作用在套圈的局部滚道上,套圈承受的这种负荷称为摆动负荷。例如,轴承承受一个方向不变的径向负荷 P r及一个较小的旋转负荷 P c,二者的合成径向负荷 P 的大小与方向都在变动。当 P r P c 时,合成负荷在轴承下方 AB 区域内摆动,如图 75(e)所示;如果外圈静止,则外圈部分滚道轮流受到变动负荷的作用,此时,外圈受摆动负荷。第7章 滚动轴承的互换性内圈因与循环负荷同步旋转,内圈滚道的整个圆周都受到变动负荷的作用,此时,内圈受旋转负荷,如图 75(c)所示。当 P r P c 时,合成负荷沿整个圆周滚道变动,如图 75(d)所示,如果外圈静
14、止,则外圈滚道的整个圆周受到变动负荷的作用,此时,外圈受旋转负荷;内圈因与旋转负荷同步旋转,内圈只有部分滚道受变动负荷的作用,此时,内圈受摆动负荷。第7章 滚动轴承的互换性对于负荷方向旋转或摆动的套圈,应选择过盈配合或过渡配合。对于负荷方向固定的套圈,应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作游动支承时,则应以相对于负荷方向固定的套圈作为游动套圈,选择间隙配合或过渡配合。第7章 滚动轴承的互换性(2)负荷的类型和大小。选用配合与轴承所受的负荷类型和大小有关,因为在负荷作用下,轴承套圈会变形,使配合面间的实际过盈量减小和轴承内部游隙增大。所以,当受冲击负荷或重负荷时,一般应选择比正常、轻负荷时更紧的配
15、合。对向心轴承负荷的大小用径向当量动负荷 P 与径向额定动负荷 C r 的比值区分。即:当 P/C r 0.07 时,为轻负荷;0.07 P/C r 0.15 时,为重负荷。负荷越大,配合过盈越大。第7章 滚动轴承的互换性(3)工作温度的影响。轴承运转时,由于摩擦热和其他热源的影响,使轴承套圈的温度经常高于与其结合的零件温度。因此,轴承内圈因热膨胀而与轴的配合可能松动,外圈因热膨胀而与外壳孔的配合可能变紧。所以在选择配合时,必须考虑温度的影响,并加以修正。温度升高,内圈选紧,外圈选松。所谓紧和松,是相对于国家标准规定的推荐公差带而言。第7章 滚动轴承的互换性(4)旋转精度和旋转速度的影响。因机
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