什么是配合? 基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。根据使用的要求不同,孔和轴之间的配合有松有紧,国家标准规定配合分三类:间隙配合、过盈配合和过渡配合。 M, T/ I$ L* q$ z7 r0 j
1)间隙配合 孔与轴配合时,具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合,此时孔的公差带在轴的公差带之上。见图1。 ! o% t- h: N4 [( d8 u3 L
( ?: D2 J; s. r- [+ D" R, K) l! e0 P
& a6 l% @. c) K8 }# ~, ` x
2)过盈配合 孔和轴配合时,孔的尺寸减去相配合轴的尺寸,其代数差为负值为过盈。具有过盈的配合称为过盈配合。此时孔的公差带在轴的公差带之下。见图2。
( X, R# o0 l* w+ _1 o# I" p7 B
0 z2 l. _/ P9 @8 i+ W6 \
; P" e, y7 i0 X1 N6 t$ J$ U) Z) [
3)过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合为过渡配合。此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠。见图3。
$ A+ \9 T& u4 I$ y
+ ~' k0 T$ B y" d' p3 N8 \
轴承配合 滚动轴承是一种标准化部件,具有摩擦力小、容易起动及更换简便等优点。我们在日常维修或从事机械设计时,合理、正确选择轴承配合是至关重要的。 % v8 C+ k; X6 ]$ j& e
轴承配合的目的 轴承配合的目的在于使轴承内圈与轴或外圈与外壳牢固地固定,以免在相互配合面上出现不利的周向滑动。 这种不利的周向滑动(称做蠕变)会引起异常发热、配合面磨损、磨损铁粉侵人轴承内部、振动等各种问题,使轴承不能充分发挥作用。 因此对于轴承来说,由于带负荷旋转,一般必须让套圈带上过盈使之牢固地与轴或外壳固定。
6 S& t% @/ |1 k3 c' D- \" K7 T
轴及外壳的尺寸公差与配合 公制系列的轴径及外壳孔径的尺寸公差已由JIS B 0401-1以及-2《尺寸公差与配合方式-第1部分、第2部分》(以ISO 为基准制定)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。轴径及外壳孔径的尺寸公差与0级公差等级轴承的配合的关系如图4所示。
X& t: g# i5 i
( ], n: [' E- B% D
图4 轴颈及外壳孔径的尺寸公差与配合的关系(0级公差等级轴承) # ^/ v ^9 y, k% K$ J Z. l
轴承常见的配合方法 轴承常见两种配合方法,分别为:压入配合和加热配合。
6 Q- `0 o, @5 r3 p& T
1)压入配合 轴承内圈与轴是紧配合,外圈与轴承座孔是较松配合时,可用压力机将轴承先压装在轴上,然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内,压装时在轴承内圈端面上,垫一软金属材料做的装配套管(铜或软钢),装配套管的内径应比轴颈直径略大,外径直径应比轴承内圈挡边略小,以免压在保持架上。轴承外圈与轴承座孔紧配合,内圈与轴较为松配合时,可将轴承先压入轴承座孔内,这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时,安装室内圈和外圈要同时压入轴和座孔,装配套管的结构应能同时押紧轴承内圈和外圈的端面。 1 b) ~5 V3 d ?- `
2)加热配合 通过加热轴承或轴承座,利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大的轴承的安装,热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100℃,然后从油中取出尽快装到轴上,为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧,轴承冷却后可以再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座是紧配合时,采用加热轴承座的热装方法,可以避免配合面受到擦伤。用油箱加热轴承时,在距箱底一定距离处应有一网栅,或者用钩子吊着轴承,轴承不能放到箱底上,以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热,油箱中必须有温度计,严格控制油温不得超过100℃,以防止发生回火效应,使套圈的硬度降低。 - i& P, ~2 G1 x4 g" c
轴承配合的选择及影响 轴承选择配合时,应充分考虑轴承的使用条件,主要有:负荷的性质与大小;运转时的温度分布;轴承内部游隙;轴与外壳的加工精度、材料及壁厚结构;安装与拆卸的方法;是否需要利用配合面吸收轴的热膨胀;轴承的形式与尺寸。 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、外圈旋转负荷和不定向负荷,其与配合的关系如表1所示。 ) o Z6 |- B- Q6 F
1 G$ }" }. y& d5 I" }1 U$ S$ M
2)负荷大小的影响 内圈在径向负荷作用下,半径方向既被压缩又有所伸张,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: 4 S2 E9 Y0 t+ a7 R5 g
" p2 _4 i4 ~- w3 r. z- _$ U
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。
. v; u' ]/ o0 C' F( }
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精度的影响,近似地可用下式表示。
) Q- z2 G3 B8 }- i
! ?4 J" n' ]. t$ }, `7 s4 S s( D! m
一般来说,运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. 10~0. 15)⊿t。 因此温差产生的过盈减少量⊿dt可由下式计算: % @1 ~. {% U5 Z5 G) Y6 e) F& N
9 k% E6 ~! x$ u8 l/ w) v+ ~9 {
2 c/ Y& N4 w0 Z% o2 {* U/ e
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、线膨胀系数不同,相反过盈量会增大。因此在考虑利用外圈与外壳配合面之间的滑动来吸收轴的热膨胀时,需要加意。 5)配合产生的轴承内的最大应力 轴承采用过盈配合安装时,套圈会伸张或收缩,从而产生应力。应力过大时,套圈会发生破裂,需要加以注意。配合产生的轴承内的最大应力可由表2算式计算。 8 R. C/ d2 k) l7 M( ]6 J2 i
+ \4 h, z9 C4 i
作为参考值,最大过盈量不超过轴径的1/1000,或由表2算式计算出的最大应力不大于120 MPa为安全。 6)其他 安装精度要求特别高时,应提高轴及外壳的精度。但一般来说,外壳比轴难加工,精度也低,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,配合应比通常紧。 采用双半型外壳时,应放松与外圈的配合。另开段对于铸铝等轻合金外壳,配合应比通常紧一些。 v; k& a9 ^# W& m6 I2 z
|