滚动轴承的轴与轴承座公差等级：配合选择如何决定内部游隙

先弄清楚：哪个套圈相对载荷旋转？

配合选择从一个问题开始：载荷方向相对套圈旋转，还是套圈在载荷作用下保持静止？相对载荷旋转的套圈，如果配合不能将其固定，就容易绕其座孔蠕动，因此该座孔需要过盈配合或过渡配合。载荷方向静止时，套圈可以留在原位——间隙配合是可接受的，而且往往是希望的，因为它允许套圈轴向位移。两个座孔分别有各自的表格。在轴上，旋转的内圈载荷要求 h5、js5、js6、k5、k6、m5、m6、n6、p6 或 r6 等过盈等级，具体取决于载荷和直径；而静止的内圈载荷，在套圈需要顺畅移动时用 g6，不需要时用 h6²。在轴承座上，静止的外圈载荷使用 H7、H8、G7 或 F7 等间隙配合等级，而旋转的外圈载荷使用 M7、N7 或 P7⁵。两张表都是载荷类型、轴承类型和尺寸的函数，因此不能仅凭载荷方向选取等级²⁵。这一步搞错的代价是双重的：座孔过松会让滚道旋转并与轴或轴承座孔微动磨损（蠕动蚀），而支撑不住薄壁滚道的座孔会缩短使用寿命，甚至迫使轴或轴承座在装入替换轴承之前先返修¹¹。

从载荷—直径表格中读取轴公差等级

对于旋转的内圈，轴公差等级按载荷大小和轴径列表，且配合是相对于轴承内径的基本（Normal）公差定义的——同一字母等级在不同直径下意味着不同的绝对过盈量²¹²。下表是 0、6X、6 级直孔轴承的轻载荷和正常载荷工况；重载或冲击载荷会把等级提高到 n6、p6 或 r6，并要求轴承具有大于标准的内部游隙²。有两点放宽值得注意。在要求高精度的场合，用 js5、k5 和 m5 替代 js6、k6 和 m6²。对于单列圆锥滚子轴承和角接触球轴承，k5 和 m5 可以用 k6 和 m6 替代，因为配合引起的内部游隙减小在这些类型中无需考虑²。

从载荷—位移表格中读取轴承座公差等级

轴承座公差等级取决于外圈是否必须能轴向位移、载荷类型，以及轴和内圈的运行温度有多高。因此，对旋转的外圈或高温轴使用单一默认等级是错误的⁵。当外圈载荷静止且外圈必须易于位移时，通常选 H7；大轴承或外圈与轴承座之间温差较大时，可采用 G7⁵。当轴和内圈运行温度高时，轴承座等级提高到 G7，大轴承或温差较大时用 F7⁵。旋转的外圈载荷不可位移，按载荷和轴承座壁厚取 M7、N7 或 P7⁵。

校核过盈量是否会吃掉内部游隙

过盈配合会胀大内圈，这一胀大使轴承制造出的（即装配前的）内部游隙减小¹⁹。较紧的轴承座配合则从外部压缩外圈，产生同样的效果，两项减小量叠加³。如果不考虑这一减小量，装配前游隙可能不足以留下任何工作游隙，轴承会进入负游隙状态，导致摩擦过大和早期失效³¹⁹。减小量并不等于名义过盈量。有效过盈量按名义过盈量的三分之二减去一个压扁量计算，内圈和外圈均如此，由此引起的游隙变化取决于有效过盈量、相配轴径和轴承座孔壁厚⁹。这就是为什么配合等级和游隙等级必须一起选定，而不是先后独立确定。在配合较紧、工作温度持续偏高或转速超出标准范围的情况下，应选择较大的游隙等级，例如 C3；C4 则留给异常高温、轴与轴承座之间显著温差、薄壁轴承座或严重调心偏差的场合²⁰。一家供应商表示，对许多常见工业电机和齿轮箱，C3 是其默认推荐——这是该供应商的立场，而不是适用于所有应用的规则²⁰。

温差与自由端布置

游隙还随温度移动。当内圈或轴预计比外圈或轴承座温度更高、膨胀更大时，运行中的游隙会减小，因此从一开始就希望较大的径向游隙；反之，如果外圈比内圈膨胀更多，游隙反而增大⁴。同样的逻辑也体现在游隙等级上：工作温度持续偏高、配合较紧或转速高于标准时选 C3；轴与轴承座温差显著时选 C4²⁰。自由端轴承是吸收这种位移的另一种方式。它补偿由工作温度变化引起的膨胀或收缩；当不可分离轴承用于自由端时，在外圈与轴承座之间设置间隙配合，某些情况下轴与内圈之间也如此²¹。这种间隙配合是刻意的热补偿安排，不是定位端配合的放松版本。

从两端约束过盈量

配合必须足够紧，以阻止套圈蠕动；也必须足够松，以免使其过度受力。正确的配合能防止滚道相对轴或轴承座旋转及其后续的微动磨损和胶合，并支撑相对较薄的轴承套圈；允许的轴和轴承座公差只比相配轴承零件的公差略大¹¹。压装内圈会增加套圈的周向应力。对一个具体案例——用于涡轮喷气发动机主轴、M50 钢、内径 120 mm 的角接触推力轴承——资料建议压装引起的周向应力分量不应超过约 140 MPa¹⁷。该数值来自单一的高速航空应用，并非通用工业限值；请把它当作一个提醒：最大过盈量受套圈应力约束，并向轴承供应商询问适用于您轴承的限值。

选择能够实现配合的安装方法

图纸上规定的过盈量必须能在不损伤滚道的前提下实现。直孔轴承一般通过压入配合安装，或通过加热内圈使其内孔在装配前胀大——即热套配合²⁶。对较大的轴承或较大的过盈量，热装能降低压装过程中损伤滚道的风险；当外圈需要过盈配合时，可先用干冰冷却轴承，并预先做好防锈处理²⁶。工具与温度同样重要。应根据轴承类型和配合使用轴承压床、感应加热器或液压压力机，且绝不能把力直接施加在滚动体上——只能施加在被安装的套圈上¹³。

下单前在图纸上要确认的内容

配合写作字母加数字的组合，如 m6 和 H7，小写字母表示轴的外径，大写字母表示轴承座孔，且每一个都相对于轴承内径或外径的基本（Normal）公差定义¹²。由于这些基本公差随轴承尺寸增大而增大，同一等级在较大的轴承上产生不同的绝对配合，因此图纸上若缺少其所依据的轴承公差等级就是不完整的¹²。资料来源未提供任何座孔几何或表面数值，因此这些应写成核验项，而不是照抄的数字。

• ✓注明配合所依据的轴承公差等级，使用供应商采用的 ISO、DIN、ANSI/ABEC 或 JIS 标记 [S12][S14][S25]
• ✓对照载荷工况和实际轴径区间确认轴公差等级，而不是套用默认等级 [S2]
• ✓对照外圈位移需求和轴的温度确认轴承座公差等级 [S5]
• ✓注明内部游隙等级（CN、C3 或 C4）以及与之一起选定的配合 [S20]
• ✓要求车间在装配前检验轴外径、轴承座孔尺寸、表面粗糙度和形位公差 [S11]
• ✓请供应商确认所指定配合对应的预期游隙减小量 [S19][S9]
• ✓写明安装方法和工具，使规定的过盈量能在不损伤滚道的情况下实现 [S26][S13]

资料来源相互矛盾或保持沉默之处

以上表格来自供应商的配合选择指南，它们的指向并不完全一致。下表将各方立场分开列出；证据无法判定哪一条适用于某台具体设备，因此采购方应对照实际应用加以核实。

来源未确立的内容

• 没有任何资料来源给出特定轴承的 Δdmp/ΔDmp 内孔和外径偏差数值，因此无法根据本文计算实际过盈量。
• 没有任何资料来源给出安装前 CN、C3 或 C4 的径向内部游隙数值范围。
• 没有任何资料来源给出用于游隙缩减的完整套圈比率系数公式；仅陈述了 2/3 系数和 G* 压扁尺寸。
• 没有任何资料来源给出热膨胀的数值计算，或 C3 或 C4 变为必要时的温差。
• 没有任何资料来源给出防止蠕动或微动磨损的最小过盈量公式，或针对开裂或周向应力的一般最大过盈量限值。
• 没有任何资料来源给出表面粗糙度（Ra）、圆柱度、圆度或轴肩垂直度的数值要求。
• 没有任何资料来源针对压装、感应加热、注油法或液压螺母法给出可实现或所需的过盈量数值，或安装力数值。
• 没有任何资料来源给出相对于轴承公差的轴或轴承座安装面几何公差数值。