选择配合

选择配合时,不仅需要考虑本章节信息,还应考虑以下章节的一般指导信息。

1. 转动的条件

旋转条件是指要考虑和载荷方向有关的轴承圈(表 1)。 基本上分三种不同的情况:
  • 旋转载荷
  • 静止载荷
  • 不定载荷
当轴承圈是转动而负荷固定在某个方向,或轴承圈是静止而负荷是转动的,这种情况称为旋转负荷。 重载荷不旋转但振动,如作用在连杆轴承上的载荷,通常被认为是旋转载荷。 如果安装时带有游隙配合,承受旋转载荷的轴承圈会在支座上滑动,造成接触表面磨损和/或摩擦腐蚀。 为防止发生此情况,必须在旋转圈和其配合面之间使用适当的过盈配合。 过盈量取决于工作的条件(→参见下面的第 2 点和第 4 点)。
当轴承圈和施加载荷的方向是静止的或两者以同样的速度转动,这种情况称为“静止载荷”。 在这情况下,轴承圈一般不会与其配合面之间有转动。 因此,除非有其它的原因,轴承圈不需要过盈配合。
不定载荷是指一些变化的外力、冲击载荷、以及高速应用中的振动和不平衡产生的载荷。 这种情况下载荷的方向也会产生变化,因此无法准确判断。 载荷方向不确定时,特别是在有重载荷时,SKF 建议两个套圈都采用过盈配合。 对于内圈,一般可以采用推荐在旋转载荷的公差配合。 但如果需要外圈能在轴承座中自由地轴向移动,在载荷不是很大的工况下,可以采用比建议在旋转载荷稍为松一点的公差配合。

2. 载荷的大小

内圈和轴配合面之间的过盈量必须依据轴承的载荷大小来选择。 随着负荷的增加,轴承内圈可能会发生变形。 这种变形可以使内圈和轴之间的过盈配合变松,导致内圈在轴配合面上蠕动(旋转)。 载荷越大,所需的过盈配合就越紧(图1)。 过盈配合影响轴承游隙预载荷。 还需要考虑冲击载荷和振动,因为在这些情况下也许需要更紧的配合。
轴承载荷的大小定义如下:
  • 轻载荷: P ≤ 0.05 C
  • 正常载荷: 0.05 C < P ≤ 0.1 C
  • 重载荷: 0.1 C < P ≤ 0.15 C
  • 特重载荷: P > 0.15 C

3. 轴承内部游隙

轴或轴承座在过盈配合的情况下,轴承圈是处于弹性变形的状态(膨胀或压缩),因此轴承的内部游隙也会减小。 但应该保留一定的最小游隙(→轴承游隙)。 可能因为过盈量的原因而导致过大的游隙减量,因此必须使用初始游隙比普通组更大的轴承,以防止轴承内部产生附加载荷(表 2)。

4. 温差

在大部分的应用中,内圈的工作温度比外圈的要高。 这样可减少内部游隙(→ 图 3轴承游隙)或增加预载荷(→ 轴承预载荷)。
轴承在运行时,轴承圈达到的温度通常要高于与其相配部件的温度。 这样会导致内圈与其配合面的配合变松,而外圈的膨胀则可能导致其不能在轴承座中有预期的轴向移动。 轴承因摩擦产生的热量不能快速释放时,快速启动也可以使内圈配合松动。 在某些情况下,轴承密封件的摩擦可以产生足够的热量使内圈配合松动。
因此必须考虑轴承配置中的温差和热的流向。

5. 旋转精度

对需要高旋转精度的应用,推荐使用过盈配合。 间隙配合可以减小刚度并导致振动。 轴承配合面的公差应该符合,轴颈至少应相当于标准公差等级的 5 级,而轴承座孔至少应相当于 6 级。 总跳动公差也应采用较高的公差级(表 2)。

6. 轴和轴承座的设计和材料

轴承圈安装在与其配合的部件之后,绝不允许变形(不圆)。 例如,这是由于不连续的配合面造成的。 因此,SKF 在外圈需要使用 M7 或更紧的过盈配合时不建议使用剖分式轴承座。
剖分式轴承座的公差配合不选择比公差带 H(或最紧为 K)更紧的配合。
为了对轴承圈有足够的支承,在使用薄壁轴承座、轻合金轴承座或空心轴的情况下,应使用比一般推荐用于厚壁钢或铸铁轴承座或实心轴更紧的过盈配合(→空心轴的配合)。 轴材料热膨胀系数比标准钢高时,过盈配合无需过紧。

7. 易于安装和拆卸

在安装或拆卸轴承的时候,采用间隙配合通常要比过盈配合更容易。 在需要过盈配合和相对易于安装和拆卸的应用中,应该考虑使用分离式轴承或带圆锥孔的轴承(→圆锥孔轴承)。 圆锥孔轴承可配合紧定套或退卸套安装在光轴或阶梯轴上,也可直接安装在圆锥轴座上(图 4图 5图 6)。

8. 浮动端轴承的位移

如果浮动端轴承不能承受内部(轴承内部)的轴向位移,则外圈必须始终能够在轴承座上自由地轴向移动。 对于承受静止载荷的轴承圈,可以采用间隙配合(图 7)。 对于某些特殊的应用,外圈承受静止载荷而轴承必须在轴承座上轴向移动以承受位移,则可以在轴承座孔中安装一个经过硬化处理的中间衬套或套筒,从而防止轴承损坏其配合面。 对轴承座的任何损坏都可以限制轴向移动或导致最后不能轴向移动。 如果轴承座是由轻合金制成的,这一点就尤其重要。
如果使用滚针轴承、CARB 圆环滚子轴承或有一侧不带挡边的圆柱滚子轴承,由于轴向位移是发生在轴承的内部,所以内圈和外圈都可以采用过盈配合安装。
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