軸承游隙計(jì)算分析

郭玉朋

軸承游隙計(jì)算分析

郭玉朋

（中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司,河北唐山,063012）

本文通過分析常用軸承的原始游隙，安裝游隙，工作游隙，來(lái)求解一下常用軸承在C0，C3游隙組中的工作游隙的大小，作為以后項(xiàng)目選取軸承游隙的參考。

原始游隙;安裝游隙;工作游隙

0 前言

所謂滾動(dòng)軸承的游隙，是將一個(gè)套圈固定，另一套圈沿徑向或軸向的最大活動(dòng)量。沿軸向的最大活動(dòng)量叫軸向游隙，沿徑向的最大活動(dòng)量叫徑向游隙。一般來(lái)說，軸向游隙越大，徑向游隙也越大，反之也一樣。按照軸承所處的狀態(tài)，游隙可分為下列三種：

(1)原始游隙△0

由制造廠加工、裝配所確定的，安裝前軸承自由狀態(tài)時(shí)的游隙。

(2)安裝游隙△f=△0-△1-△2

軸承尚未工作時(shí)，軸及軸承座安裝完畢時(shí)的游隙。由于過盈安裝，或使內(nèi)圈增大，或使外圈縮小，或二者兼而有之，均使安裝游隙比原始游隙小。又叫配合游隙。

(3)工作游隙△

工作狀態(tài)時(shí)軸承的游隙。軸承工作游隙比安裝游隙大還是小，取決于內(nèi)圈的溫升和負(fù)荷的的綜合作用。軸承工作的時(shí)候，因?yàn)閮?nèi)圈溫升最大，熱膨脹最大，故使軸承游隙減??；同時(shí)，由于負(fù)荷的作用，滾動(dòng)體與滾道接觸處產(chǎn)生彈性變形，也會(huì)使軸承游隙增大。

(4)游隙的選擇原則

1） 采用較緊配合，內(nèi)外圈溫差較大、需要降低摩擦力矩及深溝球軸承承受較大軸向負(fù)荷或需改善調(diào)心性能的場(chǎng)合，宜采用大游隙組。

2）當(dāng)旋轉(zhuǎn)精度要求較高或需嚴(yán)格限制軸向位移時(shí)，宜采用小游隙組。

(5)與游隙有關(guān)的因素

1)軸承內(nèi)圈與軸的配合。

2)軸承外圈與外殼孔的配合。

3)溫度的影響。

注：徑向游隙減少量與配合零件的實(shí)際有效過盈量大小、相配軸徑大小、外殼孔的壁厚有關(guān)。

1 游隙的計(jì)算公式

1.1 配合的影響

（1） 軸承內(nèi)圈與鋼質(zhì)實(shí)心軸(1)：

軸承內(nèi)圈滾道的擴(kuò)張量可近似取其配合過盈量的80%（2）

（FAG手冊(cè)提供的近似值）

（3） 軸承外圈與鋼質(zhì)實(shí)體外殼：

外圈的收縮量可大致定為其過盈量的70%—先決條件是

軸是實(shí)心軸，正常的鋼制軸承座（FAG手冊(cè)提供的近似值（2））

△d —為名義過盈量

G*—為過盈配合的壓平尺寸

△j -- 內(nèi)圈滾道擋邊直徑的擴(kuò)張量(um)

△dy—軸頸有效過盈量(um)

d -- 軸承內(nèi)徑公稱尺寸(mm)

h -- 內(nèi)圈滾道擋邊直徑(mm)

△A -- 外圈滾道擋邊直徑的收縮量（mm）

△Dy -- 外殼孔直徑實(shí)際有效過盈量(um)

H -- 外圈滾道擋邊直徑（mm）

D -- 軸承外圈和外殼孔的公稱直徑（mm）

1.2 溫度的影響

Гb—線膨脹系數(shù)，軸承鋼為11.7 *10-6 mm/mm/0C

D—軸承外圈滾道直徑

d—軸承內(nèi)圈滾道直徑

△t—軸承內(nèi)外圈的溫度差

3．工作中滾動(dòng)體變形的影響

如采用圓柱滾子軸承此影響忽略不計(jì)。

2 常用軸承游隙的計(jì)算（23148）

本次計(jì)算的目的是確定是否有必要采用C3游隙組的軸承，以23148軸承作為驗(yàn)算實(shí)例。

試驗(yàn)證明當(dāng)工作游隙為微負(fù)值時(shí)，軸承的疲勞壽命最長(zhǎng)但隨著負(fù)游隙的增大疲勞壽命同顯著下降。因此，選擇軸承的游隙時(shí)，一般使工作游隙為零或略為正為宜。

2.1 原始游隙

23148軸承的內(nèi)圈直徑為240mm，查手冊(cè)（2）可得

C3組 最大游隙為320um，最小游隙為240um；

C0組 最大游隙為240um，最小游隙為150um

游隙在這個(gè)區(qū)間的都屬于合格產(chǎn)品，所以我們計(jì)算的時(shí)候選取

C3最小游隙△X=240mm,C0最小游隙△X=150mm為原始游隙計(jì)算，如果最小游隙能滿足要求，那么所有的都能滿足要求。

2.2 裝配游隙

軸承與軸的配合是P6，過盈配合，軸為實(shí)心合金鋼軸；軸承與偏心軸承杯的配合是H7，間隙配合。所以計(jì)算裝配游隙時(shí)，只考慮與軸的配合即可。軸的直徑是240mm，配合為P6，上偏差為es=0.079，下偏差為ei=0.05。

石槽村選用的23148軸承的公差等級(jí)是普通公差等級(jí)P0（PN），上偏差為ES=0，下偏差為EI= -30。

由上面得出的數(shù)據(jù)，我們可以算出

最大過盈量 △dyMAX =es-EI=0.079-（-30）=0.109

最小過盈量 △dyMin=ei-ES=0.05-0=0.05

我們的計(jì)算為驗(yàn)證游隙是否合適，由公式（1）（2）得出的值小于最大過盈量的80%，我們選用過盈量的80%作為驗(yàn)算值。

△j=0.109*80%=0.087

C3組 裝配游隙△Y=△X-△j=240-87=153

C0組 裝配游隙△Y=△X-△j=150-87=63

2.3 工作游隙

調(diào)心圓柱滾子軸承在正常工作時(shí)內(nèi)外圈的溫度差小于10C。， 由內(nèi)外圈溫度變化產(chǎn)生的游隙變化為

△g = △t*Гb *（d+D）/2

=10*11.7 *10-6*（240+400）/2

=0.038mm=38um

由于圓柱滾子軸承圓柱體變形較小，不計(jì)算變形量，則工作游隙為

C3組 △Z=153-38=115

C0組 △Z=63-38=25

3 總結(jié)

各種型號(hào)軸承在C3,C0下的徑向工作游隙(um)

調(diào)心滾子軸承的軸向游隙Gr

Gr=Ga*2.3*Y0Y0可由軸承尺寸表中查得。

[1] 何芝仙,干洪.計(jì)入軸承間隙時(shí)軸-滾動(dòng)軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為研究[J].振動(dòng)與沖擊,2009,09:120-124+218。

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Analysis and calculation of bearing clearance

Guo Yupeng
(Tangshan Research Institute of coal science and Industry Group Co.,Ltd.,Hebei Tangshan,063012)

This paper analyzes the original common bearing clearance, installation clearance,clearance work,what used to solve bearing in C0,C3 clearance clearance work group size,select the project for future reference bearing clearance。

The original clearance installation clearance;clearance