轴承配合目的、方法及选择的影响

一、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。

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。

图1 间隙配合

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。

二. 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。

1）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。

2）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。

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）

3）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。

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。

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。

4）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。

表1 轴承负荷性质以及配合

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：

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。

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。

④温度的影响

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：

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。

表2 配合产生轴承内的最大应力

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。