軸承配合目的、方法及選擇的影響

一、什么是配合？

基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系稱為配合。根據(jù)使用的要求不同，孔和軸之間的配合有松有緊，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配合分三類:間隙配合、過盈配合和過渡配合。

1）間隙配合

孔與軸配合時(shí)，具有間隙（包括最小間隙等于零）的配合，此時(shí)孔的公差帶在軸的公差帶之上。見圖1。

圖1 間隙配合

2）過盈配合

孔和軸配合時(shí)，孔的尺寸減去相配合軸的尺寸，其代數(shù)差為負(fù)值為過盈。具有過盈的配合稱為過盈配合。此時(shí)孔的公差帶在軸的公差帶之下。見圖2。

圖2 過盈配合

3）過渡配合

可能具有間隙或過盈的配合為過渡配合。此時(shí)孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。見圖3。

圖3 過渡配合

二. 軸承配合

滾動(dòng)軸承是一種標(biāo)準(zhǔn)化部件，具有摩擦力小、容易起動(dòng)及更換簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。我們?cè)谌粘＞S修或從事機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，合理、正確選擇軸承配合是至關(guān)重要的。

1）軸承配合的目的

軸承配合的目的在于使軸承內(nèi)圈與軸或外圈與外殼牢固地固定，以免在相互配合面上出現(xiàn)不利的周向滑動(dòng)。

這種不利的周向滑動(dòng)（稱做蠕變）會(huì)引起異常發(fā)熱、配合面磨損、磨損鐵粉侵入軸承內(nèi)部、振動(dòng)等各種問題，使軸承不能充分發(fā)揮作用。

因此對(duì)于軸承來說，由于帶負(fù)荷旋轉(zhuǎn),一般必須讓套圈帶上過盈使之牢固地與軸或外殼固定。

2）軸及外殼的尺寸公差與配合

公制系列的軸徑及外殼孔徑的尺寸公差已由JIS B 0401-1以及-2《尺寸公差與配合方式-第1部分、第2部分》（以ISO 為基準(zhǔn)制定）標(biāo)準(zhǔn)化，從中選定尺寸公差即可確定軸承與軸或外殼的配合。軸徑及外殼孔徑的尺寸公差與0級(jí)公差等級(jí)軸承的配合的關(guān)系如圖4所示。

圖4 軸頸及外殼孔徑的尺寸公差與配合的關(guān)系（0級(jí)公差等級(jí)軸承）

3）軸承常見的配合方法

軸承常見兩種配合方法，分別為：壓入配合和加熱配合。

①壓入配合

軸承內(nèi)圈與軸是緊配合，外圈與軸承座孔是較松配合時(shí)，可用壓力機(jī)將軸承先壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi)，壓裝時(shí)在軸承內(nèi)圈端面上,墊一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼），裝配套管的內(nèi)徑應(yīng)比軸頸直徑略大，外徑直徑應(yīng)比軸承內(nèi)圈擋邊略小，以免壓在保持架上。

軸承外圈與軸承座孔緊配合，內(nèi)圈與軸較為松配合時(shí)，可將軸承先壓入軸承座孔內(nèi)，這時(shí)裝配套管的外徑應(yīng)略小于座孔的直徑。

如果軸承套圈與軸及座孔都是緊配合時(shí)，安裝室內(nèi)圈和外圈要同時(shí)壓入軸和座孔，裝配套管的結(jié)構(gòu)應(yīng)能同時(shí)押緊軸承內(nèi)圈和外圈的端面。

②加熱配合

通過加熱軸承或軸承座，利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法，是一種常用和省力的安裝方法。

此法適于過盈量較大的軸承的安裝，熱裝前把軸承或可分離型軸承的套圈放入油箱中均勻加熱80-100℃，然后從油中取出盡快裝到軸上，為防止冷卻后內(nèi)圈端面和軸肩貼合不緊，軸承冷卻后可以再進(jìn)行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座是緊配合時(shí)，采用加熱軸承座的熱裝方法，可以避免配合面受到擦傷。

用油箱加熱軸承時(shí)，在距箱底一定距離處應(yīng)有一網(wǎng)柵,或者用鉤子吊著軸承，軸承不能放到箱底上，以防沉雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)或不均勻的加熱，油箱中必須有溫度計(jì)，嚴(yán)格控制油溫不得超過100℃，以防止發(fā)生回火效應(yīng)，使套圈的硬度降低。

4）軸承配合的選擇及影響

軸承選擇配合時(shí)，應(yīng)充分考慮軸承的使用條件，主要有：負(fù)荷的性質(zhì)與大小；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度分布；軸承內(nèi)部游隙；軸與外殼的加工精度、材料及壁厚結(jié)構(gòu)；安裝與拆卸的方法；是否需要利用配合面吸收軸的熱膨脹；軸承的形式與尺寸。

①負(fù)荷性質(zhì)的影響

軸承負(fù)荷根據(jù)其性質(zhì)可分為內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷、外圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷和不定向負(fù)荷，其與配合的關(guān)系如表1所示。

表1 軸承負(fù)荷性質(zhì)以及配合

②負(fù)荷大小的影響

內(nèi)圈在徑向負(fù)荷作用下，半徑方向既被壓縮又有所伸張，周長(zhǎng)趨于微小增加，因此初始過盈將減少。

過盈減少量可由下式計(jì)算：

因此，當(dāng)徑向負(fù)荷為重負(fù)荷（超過Co值的25%）時(shí)，配合 必須比輕負(fù)荷時(shí)緊。若是沖擊負(fù)荷，配合必須更緊。

③配合面粗糙度的影響

若考慮配合面的塑性變形，則配合后的有效過盈受配合面加工精度的影響，近似地可用下式表示。

④溫度的影響

一般來說，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸承溫度高于周邊溫度，而且軸承帶負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)圈溫度高于軸溫，因此熱膨脹將使有效過盈減少。

現(xiàn)設(shè)軸承內(nèi)部與外殼周邊的溫差為⊿t,則不妨可假定內(nèi)圈與軸在配合面的溫差近似地為（0. 10~0. 15）⊿t。

因此溫差產(chǎn)生的過盈減少量⊿dt可由下式計(jì)算：

因此，當(dāng)軸承溫度高于軸溫時(shí)，配合必須緊。

另外，在外圈與外殼之間，由于溫差、線膨脹系數(shù)不同，相反過盈量會(huì)增大。因此在考慮利用外圈與外殼配合面之間的滑動(dòng)來吸收軸的熱膨脹時(shí)，需要加意。

⑤配合產(chǎn)生的軸承內(nèi)的最大應(yīng)力

軸承采用過盈配合安裝時(shí)，套圈會(huì)伸張或收縮，從而產(chǎn)生應(yīng)力。應(yīng)力過大時(shí)，套圈會(huì)發(fā)生破裂，需要加以注意。配合產(chǎn)生的軸承內(nèi)的最大應(yīng)力可由表2算式計(jì)算。

表2 配合產(chǎn)生軸承內(nèi)的最大應(yīng)力

作為參考值，最大過盈量不超過軸徑的1/1000，或由表2算式計(jì)算出的最大應(yīng)力∂不大于120 MPa為安全。

⑥其他

安裝精度要求特別高時(shí)，應(yīng)提高軸及外殼的精度。但一般來說，外殼比軸難加工，精度也低，因此放松外圈與外殼的配合為宜。

采用中空軸及薄壁外殼時(shí)，配合應(yīng)比通常緊。

采用雙半型外殼時(shí)，應(yīng)放松與外圈的配合。另開段對(duì)于鑄鋁等輕合金外殼，配合應(yīng)比通常緊一些。

（來源：豫西軸承)