軸承與軸承室以及軸的配合計算（上）

軸承與軸、軸承室的配合是軸承應用中十分重要的環節，也是軸承使用者十分關心的重要話題。在以往的公號文章中介紹過軸承相關配合選擇的基本方法。

實際工作中，按照標準的選擇原則進行配合選擇就可以滿足應用需求，但是也有很多工程師好奇這個配合選擇原則是怎麼計算出來的，更有工程師希望自己進行計算。

其實，軸承與軸、軸承室的配合選擇的基本計算方法可以按照軸承配合對軸承執行造成的影響角度將以往的知識重新組合就可以完成。

1、

軸承與軸、軸承室配合計算的邊界條件

在進行軸承與軸、軸承室配合選擇計算之前，需要明確這個計算的實質目的是什麼，從而可以對計算的方法和邊界條件有一個清楚的界定。

配合的目的

軸承內圈與軸的配合和軸承外圈與軸承室的配合的總體目的是保證軸承與軸、軸承室與軸承外圈不出現相對移動。

圓周方向和軸向的相對移動都應該避免。我們需要清楚，相對移動靠配合本身很難實現，那麼就需要使用外界其他的設計來保證。比如，軸肩、軸承室臺階等在軸向進行限定；使用止動卡槽的軸承設計或者O型環阻止圓周方向的相對移動。這些方式通常是對配合無法滿足的時候的一種阻止相對運動發生的補充，保證一定的可靠性。

配合的邊界

從上面討論我們知道軸承與相關零部件的配合存在一個最小的邊界。如果配合帶來的配合力太小，則會出現軸承與配合面的相對運動，就起不到固定的作用。軸承發生跑圈的機率就會提高。

從機械零件的設計理論出發：配合越緊，配合力就越大，這種配合帶來的“止動”效果就越大。但是，配合的“松”和“緊”也有一個度的問題，如果配合過緊，一方面雖然可以保證配合面的相對固定，但是軸承內部其他尺寸以及軸承鋼材質本身將受到影響，因此不能透過單純的增加配合來進行固定。

另一方面，在某些應用場合中，相互配合的兩個面之間產生的“配合力”是會發生變化的（例如某些振動場合）。因此，當配合面相對運動的趨勢發生在上述配合面相對運動的力波動的時候，我們需要的“配合力”就要更大。為什麼會更大？因為我們要保證在相對運動的“強”和“弱”兩個階段，這個配合力都不會讓配合面產生相對運動。比如，當我們按照這個相對運動的“強”階段選擇“配合力”時，那麼當振動運動到“弱”階段，這個“配合力”會顯得過大了。反之，如果我們按照“弱”階段來選擇“配合力”，那麼當振動到“強”階段是，我們就會發現這個力不夠了，配合面的相對運動發生了。因此，為了照顧波峰，也不得不使用較大的配合力。

這也就是為什麼在振動的工況中，一般軸承的相關配合會推薦更緊一級的原因。

這就是我們需要討論的，軸承與相關零部件的配合存在一個最大值邊界，如果配合力過大，會導致軸承其他效能的變化，從而帶來問題。

總結一下，軸承公差配合的選擇的最終指向是軸承配合面之間的配合力。這個配合力過小，則容易出現軸承與配合零件之間的相對運動（跑圈）；如果配合力過大，則會影響軸承的內部執行效能（遊隙過小，預緊力變大）。這也就是軸承與軸、軸承室公差配合選擇的基本邊界和計算方向。

2、

軸承與軸、軸承室配合的最小配合力

以通用的臥式內轉式電機軸承來舉例子。

普通臥式內轉式電機的軸系統是最簡單的軸承配置，其他型別的軸系統可以根據這個軸系統的情況類推。

臥式內轉式電機執行的時候，電機轉軸會帶著軸承內圈進行旋轉。因此，“旋轉”是從電機轉子傳遞到軸承內圈上的，也就是說軸承內圈是被動旋轉的。既然被“帶著轉”，就需要較大的帶動的力。

這種帶動包括軸承內圈，也包括軸承滾動體和保持架旋轉所需要的力。因此，帶動軸承內圈旋轉最苛刻的工況是啟動或者變速，此時的圓周加速度乘以軸承內圈的質量就是最小的帶動力。

當軸承勻速旋轉時，情況就不太一樣。我們在下篇跟大家再繼續討論。