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軸承配合目的、方法及選擇的影響

發(fā)布時間:2024-09-23

一、什么是配合?

基本尺寸相同的、相互結合的孔和軸公差帶之間的關系稱為配合。根據(jù)使用的要求不同,孔和軸之間的配合有松有緊,國家標準規(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,具有間隙(包括最小間隙等于零)的配合,此時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,孔的尺寸減去相配合軸的尺寸,其代數(shù)差為負值為過盈。具有過盈的配合稱為過盈配合。此時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

滾動軸承是一種標準化部件,具有摩擦力小、容易起動及更換簡便等優(yōu)點。我們在日常維修或從事機械設計時,合理、正確選擇軸承配合是至關重要的。

1)軸承配合的目的

軸承配合的目的在于使軸承內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。

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

因此對于軸承來說,由于帶負荷旋轉,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 為基準制定)標準化,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級公差等級軸承的配合的關系如圖4所示。

圖4 軸頸及外殼孔徑的尺寸公差與配合的關系(0級公差等級軸承)

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

軸承內圈與軸是緊配合,外圈與軸承座孔是較松配合時,可用壓力機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,壓裝時在軸承內圈端面上,墊一軟金屬材料做的裝配套管(銅或軟鋼),裝配套管的內徑應比軸頸直徑略大,外徑直徑應比軸承內圈擋邊略小,以免壓在保持架上。

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

如果軸承套圈與軸及座孔都是緊配合時,安裝室內圈和外圈要同時壓入軸和座孔,裝配套管的結構應能同時押緊軸承內圈和外圈的端面。

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,為防止冷卻后內圈端面和軸肩貼合不緊,軸承冷卻后可以再進行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座是緊配合時,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,在距箱底一定距離處應有一網柵,或者用鉤子吊著軸承,軸承不能放到箱底上,以防沉雜質進入軸承內或不均勻的加熱,油箱中必須有溫度計,嚴格控制油溫不得超過100℃,以防止發(fā)生回火效應,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,應充分考慮軸承的使用條件,主要有:負荷的性質與大;運轉時的溫度分布;軸承內部游隙;軸與外殼的加工精度、材料及壁厚結構;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負荷性質的影響

軸承負荷根據(jù)其性質可分為內圈旋轉負荷、外圈旋轉負荷和不定向負荷,其與配合的關系如表1所示。

表1 軸承負荷性質以及配合

②負荷大小的影響

內圈在徑向負荷作用下,半徑方向既被壓縮又有所伸張,周長趨于微小增加,因此初始過盈將減少。

過盈減少量可由下式計算:

因此,當徑向負荷為重負荷(超過Co值的25%)時,配合 必須比輕負荷時緊。若是沖擊負荷,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,運轉時的軸承溫度高于周邊溫度,而且軸承帶負荷旋轉時,內圈溫度高于軸溫,因此熱膨脹將使有效過盈減少。

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

因此溫差產生的過盈減少量⊿dt可由下式計算:

因此,當軸承溫度高于軸溫時,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,相反過盈量會增大。因此在考慮利用外圈與外殼配合面之間的滑動來吸收軸的熱膨脹時,需要加意。

⑤配合產生的軸承內的最大應力

軸承采用過盈配合安裝時,套圈會伸張或收縮,從而產生應力。應力過大時,套圈會發(fā)生破裂,需要加以注意。配合產生的軸承內的最大應力可由表2算式計算。

表2 配合產生軸承內的最大應力

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

⑥其他

安裝精度要求特別高時,應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,配合應比通常緊。

采用雙半型外殼時,應放松與外圈的配合。另開段對于鑄鋁等輕合金外殼,配合應比通常緊一些。

(來源:豫西軸承)

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