行业资讯丨公差环：消除严格的装配公差

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Ken Thayer发自工程社区CR4

轴承是精密机械部件，制造时的公差为千分之一英寸。轴和外壳的公差等级必须相同，以确保正确配合。如果轴承座的公差太小，则在组装过程中可能会损坏轴承。如果公差太小，轴承在运行过程中可能会移动或振动。

1900年代初，美国轴承制造商协会（ABMA）为轴承生产商制定了轴承公差标准。除轴承外，标准还涵盖轴和轴承座的尺寸。公差取决于轴承尺寸和系列，轴和轴承座的旋转以及负载条件。

重要的是，要在设备上精加工轴和轴承座，以产生这些设计公差并随后进行检查。

下表说明了满足以下任一条件的内径为25 mm的ABEC 1中系列轴承的公差：

1. 旋转轴，固定壳体和固定负载
2. 固定轴，旋转壳体和旋转负载

在表1中，轴直径规格旨在与轴承孔产生轻微的过盈配合，因为公差可确保轴直径始终大于轴承孔。这样可以确保轴承内圈在负载下不会在轴上打滑。

表1：轴承孔和轴的公差；数据来源：铁姆肯公司

对于上述给定条件，表2显示了轴承座的规格要求轴承外径与轴承座的配合稍微松动。在这种情况下，最大的轴承外径和最小的轴承座孔将产生线对线配合。

表2：轴承外径和轴承座公差；数据来源：铁姆肯公司

尺寸也可用于其他轴承尺寸，系列，公差等级和载荷条件。制造商发布所有这些变量的表以帮助设计工程师。

将轴和轴承座加工到这些公差会增加制造成本。通常，公差越小，零件制造的成本就越高。如果有其他更具成本效益的选择，该怎么办？

公差环解决方案

公差环是精密加工公差的替代方法。公差环是由弹簧/碳素钢和合金或不锈钢带制成的精密机械紧固组件。它们用于连接配对的圆柱零件，例如轴承，齿轮，链轮和皮带轮。公差环可用于配合零件之间的轴向保持，扭矩传递和径向载荷。

Rencol公差环；来源圣戈班

代替表1所示的.0004“轴公差，在更大的直径上，轴或轴承座的公差可以增加到.002”或更大。这表示复杂性和生产成本的显着降低。

公差环也是轴或轴承座损坏或磨损以及意外加工过大的孔的理想解决方案。

工作原理

公差环具有一系列波形，这些波形在安装时会充当径向弹簧，以在配合部件之间产生过盈配合。组装后，波形会在壳体或轴上变平，固定组件。公差环无需使用工具，粘合剂或其他紧固组件即可将组件固定在一起。组件的拆卸也很简单，并且可以执行而不会损坏配对部件。

表3：公差环术语的定义；资料来源：圣戈班

公差环的基本工作原理是弹簧的物理特性和摩擦力。

弹簧公式：F = Kx其中

摩擦公式：F 1 = cN其中

安装

不同的公差环设计成可安装在轴或外壳上。如果要将环安装到轴上，则波形会径向向外指向，并且自由形式的直径小于轴的直径。当安装到轴上时，环会顺应并自动保持在轴上。如果要将环安装到壳体中，则波形会指向径向内部，并且该环与容纳环的壳体的孔相符。

公差环安装可分为三种主要类型。

轴安装；资料来源：美国公差环

公差环安装可分为三种主要类型。

1. 居中 –公差环组装在一个切入轴或轴承座的凹槽中。凹槽在轴向两侧捕获并定位公差环，从而简化了装配。这样可以改善零件的对中性，改善同心度，并可以容纳过多的径向或冲击载荷。
2. 先导式 –先导式或半对中安装类似于对中，但制造成本较低。先导轴或轴承座带有一个肩部，可用于公差环的轴向定位。
3. 自由 –公差环装配在通孔壳体或直轴中。这种安装不能在任一方向上为公差环提供轴向支撑，并且使公差环承受所有径向载荷。在配合零件的组装过程中，必须对环进行轴向支撑。

外壳安装；资料来源：美国公差环

公差环的好处

公差环具有许多优点，包括：

公差环的好处；资料来源：圣戈班

公差环的另一个好处是，它们可以用于轻量化应用中，这是汽车和其他行业日益增长的趋势。制造商一直在用铝和其他较轻的材料代替重型钢制外壳。结果之一是这些材料表现出不同的热膨胀率，这可能会引起问题。如果将钢轴承安装在铝制轴承座中，则由于热膨胀，轴承座孔会以比轴承外径更大的速率增大。公差环在此弹性范围内工作，并将保持轴承的压配合。

应用领域

公差环安装轴承在许多应用中均可用于组装各种部件。

汽车行业

电动马达

电子产品

电动工具

水泵

草坪和花园

物料搬运

扭矩传递应用

不管是现有组件抵抗损坏的外壳，还是用新组件将钢轴承固定到铝制外壳，公差环都能为众多应用提供独特，简单，廉价的解决方案。

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来源：凯哥机械