第16章 滚动轴承

1、第16章 滚动轴承 组成组成 内圈 外圈 滚动体 保持架 滚动轴承的性能和可靠性在很大程度上取滚动轴承的性能和可靠性在很大程度上取 决于决于内、外圈及滚动体的材料内、外圈及滚动体的材料，它要求具有，它要求具有 高的接触疲劳强度，良好的耐磨及耐腐蚀性。高的接触疲劳强度，良好的耐磨及耐腐蚀性。 滚动轴承已经滚动轴承已经标准化标准化，并由轴承厂大批生，并由轴承厂大批生 产。产。 16-1 16-1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点 公称接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂 直于轴承轴心线的平面之间的夹 角，简称接触角。 分类：分类： 1 1、按照承受载荷的方向或公称接触角的不同： 1

2、)向心轴承、主要用于承受径向载荷，其公称 接触角从0到45 2)推力轴承，主要用于承受轴向载荷，其公称 接触角从大于45到90 2、按照滚动体形状： 1）球轴承 2）滚子轴承 滚子又分为圆柱滚子，圆锥滚子，球 面滚子和滚针。 1 3 1. 承载能力承载能力 在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴 承的1.53倍。 角接触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。 轴向接触(=90)推力轴承只能承受轴向载荷。 径向接触(=0)向心轴承，当以滚子为滚动体时， 只能承受径向载荷；当以球为滚动体时，因内外滚 道为较深的沟槽，除主要承受径向载荷外，也能承 受一定量的双向轴向载荷。 2. 极限转速极限转速

3、 v 滚动轴承转速过高会使摩擦面间产生高温，润滑滚动轴承转速过高会使摩擦面间产生高温，润滑 失效，从而导致滚动体回火或胶合破坏。失效，从而导致滚动体回火或胶合破坏。 v 滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高 转速称为极限转速。转速称为极限转速。 v如果轴承极限转速不能满足要求，可采取提高轴如果轴承极限转速不能满足要求，可采取提高轴 承精度、适当加大间隙、改善润滑和冷却条件、承精度、适当加大间隙、改善润滑和冷却条件、 选用青铜保持架等措施。选用青铜保持架等措施。 3. 角偏差角偏差 v轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈 中心线发生相对倾斜。

4、其倾斜角称为角偏差。 v国家标准国家标准GB/T292-93中规定，轴承的代号用字母加数字表示中规定，轴承的代号用字母加数字表示 ，由，由基本代号基本代号、前置代号前置代号和和后置代号后置代号三部分构成。三部分构成。 16-2 16-2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 基本代号是轴承代号的基础和核心，前置及后置代号都是对基本代号是轴承代号的基础和核心，前置及后置代号都是对 基本代号的补充。基本代号的补充。 (1)基本代号基本代号 基本代号包括基本代号包括类型代号类型代号、尺寸系列代号尺寸系列代号和和内径代号内径代号 三部分，通常由三部分，通常由5 5位数位数( (字母字母) )组成，分别表明轴承

5、组成，分别表明轴承 的类型、宽度、外径、内径。的类型、宽度、外径、内径。 类型代号类型代号 代表轴承的类型，用基本代号左起代表轴承的类型，用基本代号左起 的第一位数字或字母表示，代号的意义见的第一位数字或字母表示，代号的意义见表表16-216-2第第 一栏。一栏。 尺寸系列代号尺寸系列代号 为了满足不同承载能力的需要，为了满足不同承载能力的需要， 把同一内径的轴承，做成不同的把同一内径的轴承，做成不同的外径和宽度外径和宽度。这。这 种内径相同而外径和宽度不同的变化系列称为尺种内径相同而外径和宽度不同的变化系列称为尺 寸系列。寸系列。GB/T272-93GB/T272-93规定轴承的尺寸系列代号

6、由规定轴承的尺寸系列代号由 基本代号左起第二、三位数字表示。基本代号左起第二、三位数字表示。 左起的第二位数字代表左起的第二位数字代表轴承的宽轴承的宽( (高高) )度系列度系列， 它表示的是内径和外径相同的它表示的是内径和外径相同的( (同类同类) )轴承，在轴承，在宽宽 ( (高高) )度度方面的变化。方面的变化。 左起第三位数字代表左起第三位数字代表轴承的直径系列轴承的直径系列，它表它表 示的是内径相同的同类轴承，在示的是内径相同的同类轴承，在外径和宽度外径和宽度方面方面 的变化的变化。 内径代号内径代号 表示轴承公称内径的大小，用基本代号左起表示轴承公称内径的大小，用基本代号左起 的第

7、四、五两位数字表示，按表的第四、五两位数字表示，按表16-516-5的规定标注。的规定标注。 v对于内径小于对于内径小于10mm10mm和大于和大于500mm500mm的轴承，内径表示方法另有的轴承，内径表示方法另有 规定，可参阅规定，可参阅 GB/T292-93GB/T292-93。 (2) (2) 前置代号前置代号 轴承的前置代号表示成套轴承的分部件，用字母轴承的前置代号表示成套轴承的分部件，用字母 表示。如：表示。如：L L表示可分离轴承的可分离内圈或外圈；表示可分离轴承的可分离内圈或外圈； K K表示轴承的滚动体与保持架组件等。表示轴承的滚动体与保持架组件等。 (3) (3) 后置代号

8、后置代号 轴承的后置代号表示轴承的轴承的后置代号表示轴承的内部结构、密封、材内部结构、密封、材 料、公差、游隙料、公差、游隙等特性要求，用数字和字母表示。等特性要求，用数字和字母表示。 后置代号共分后置代号共分5 5组，排列顺序见表组，排列顺序见表16-316-3。 例16-1 试说明轴承代号61208、7315AC/P5、 7206CJ/P63的含义。 解： 61208表示内径为40mm，轻直径系列，正 常宽度结构的深沟球轴承，0 级公差，0组游隙； 7315AC/P5表示内径为75mm，中系列角接 触球轴承，接触角为250，5级公差，0组游隙。 7206CJ/P63表示内径30mm 的轻窄

9、系列角接 触球轴承，=15，6级公差等级，3组径向游隙， J则表示酚醛胶布实体保持架。 滚动轴承的选用，首先是轴承类型的滚动轴承的选用，首先是轴承类型的 选择。选择。正确地选择出合适的轴承类型，首正确地选择出合适的轴承类型，首 先必须熟悉各类轴承的特点，然后考虑机先必须熟悉各类轴承的特点，然后考虑机 械设备对轴承的要求。械设备对轴承的要求。 选择轴承类型总的原则是：选择轴承选择轴承类型总的原则是：选择轴承 性能特点与要求相符合的类型。性能特点与要求相符合的类型。 16-3 滚动轴承的选择计算 一、滚动体的受力分析一、滚动体的受力分析 受纯径向载荷受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不时，上半圈滚动

10、体不 受力；受力； 下半圈各滚动体受力大小方向均不下半圈各滚动体受力大小方向均不 同。同。 可以导出：可以导出： z F F r 5 max 受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同； Fr 径向载荷的分布径向载荷的分布 Fmax 二、滚动轴承的失效形式二、滚动轴承的失效形式 1）疲劳点蚀）疲劳点蚀 安装润滑和维护良好安装润滑和维护良好 2）塑性变形）塑性变形 转速很低或作间歇摆动转速很低或作间歇摆动 3）磨损、胶合、）磨损、胶合、 润滑不良、润滑不良、 密封不严、密封不严、 多尘条件多尘条件 三、轴承寿命三、轴承寿命 轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一轴承的一个套

11、圈或滚动体的材料出现第一 个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套 圈的总转数，或在某一转速下的工作小时数，圈的总转数，或在某一转速下的工作小时数， 称为轴承的寿命。称为轴承的寿命。 一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百 分率，称为轴承寿命的可靠度。分率，称为轴承寿命的可靠度。 20 5 10 15 50 100 0 R(%) 轴承的寿命曲线轴承的寿命曲线 L/(110-6 r) 滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命 长短与要求的可靠度长短与要求的可靠度 高低有关，要求的可高低有关，要求的可 靠度愈高，轴承的寿靠度愈高，轴承的

12、寿 命愈短。命愈短。 如图所示，当寿如图所示，当寿 命命L为为1106r(转转)时，时， 可靠度可靠度R为为90；L 为为5106r时，可靠时，可靠 度度R为为50。 基本额定寿命：基本额定寿命： 一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度 为为90时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿 命，命，记作记作L(单位为百万转，即单位为百万转，即106 r)或或Lh单位为单位为 h(小时小时)。 换言之，即换言之，即90的轴承在发生疲劳点蚀前能达到的轴承在发生疲劳点蚀前能达到 或超过的寿命，称为基本额定寿命。或超过的寿命，称

13、为基本额定寿命。 对单个轴承来讲，能够达到或超过此寿命的概率对单个轴承来讲，能够达到或超过此寿命的概率 为为90。 当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万 转时，轴承所能承受的载荷，称之为转时，轴承所能承受的载荷，称之为基本额定动基本额定动 载荷载荷，用，用C表示。表示。 对于向心轴承，基本额定动载荷是在纯径向载荷对于向心轴承，基本额定动载荷是在纯径向载荷 下进行寿命试验的，所以称其为下进行寿命试验的，所以称其为径向基本额定动径向基本额定动 载荷载荷，记作，记作Cr； 对于推力轴承，基本额定动载荷是在纯中心轴向对于推力轴承，基本额定动载荷是在纯中心

14、轴向 载荷下进行试验的，故称之为载荷下进行试验的，故称之为轴向基本额定动载轴向基本额定动载 荷荷，记作，记作Ca； 大量试验表明，滚动轴承的基本额定寿命大量试验表明，滚动轴承的基本额定寿命L (106r)与基本额定动载荷与基本额定动载荷C (N)、当量动载荷、当量动载荷P(N)间间 的关系为的关系为 式中：式中： 为寿命指数，对于球轴承为寿命指数，对于球轴承=3，对于滚子轴承，对于滚子轴承=10/3。 C为基本额定动载荷，对向心轴承为为基本额定动载荷，对向心轴承为Cr，对推力轴承为，对推力轴承为Ca 。 r P C L 6 10 当量动载荷当量动载荷P是是一假想载荷，在这一假想一假想载荷，在这

15、一假想 的当量动载荷的当量动载荷P作用下，轴承的寿命与实际载作用下，轴承的寿命与实际载 荷作用下的寿命相等荷作用下的寿命相等。 也可以说也可以说当量动载荷当量动载荷P是是一个与实际载荷一个与实际载荷 对轴承的疲劳影响等效的假想载荷对轴承的疲劳影响等效的假想载荷。 实际计算时，用小时表示轴承寿命比较方实际计算时，用小时表示轴承寿命比较方 便，用小时数表示的轴承寿命为便，用小时数表示的轴承寿命为 h P C n Lh 60 106 当当 t100 时，时， C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。 工作中冲击振动工作中冲击振动 C 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正

16、。 NL n f Pf C h t P /1 6 10 60 或： h Pf Cf n L P t h 60 10 6 修正结果：修正结果： 以上两式是设计计算时常用的轴承寿命计算式，以上两式是设计计算时常用的轴承寿命计算式， 由此可确定轴承的寿命或型号。由此可确定轴承的寿命或型号。 各类机器中轴承预期寿命各类机器中轴承预期寿命Lh的参考值列于表的参考值列于表16- 10中。中。 四、当量动载荷的计算四、当量动载荷的计算 含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重 影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定影响，经换算后的假想载荷。其

17、效果与某一个基本额定 动载荷相当。动载荷相当。 计算公式：计算公式：P=X Fr+Y Fa X-径向动载荷系数；径向动载荷系数； Y-轴向动载荷系数。轴向动载荷系数。 向心轴承：向心轴承：P=Fr推力轴承：推力轴承：P=Fa 见表见表6-116-11 五、角接触向心轴承轴向载荷的计算五、角接触向心轴承轴向载荷的计算 受力分析：受力分析： Fr Fi = Fsi +Fri Fsi Fri Fs Fs= Fsi 为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应: : 成对使用，对称安装。成对使用，对称安装。 Fi 角接触向心球轴承角接触向心球轴承 轴承类型轴承类

18、型 角接触向心球轴承角接触向心球轴承 Fs eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 = = 15 = = 25 = = 40 Fr / (2Y) Y是是 的轴向系数的轴向系数e Fr Fa -内部轴向力内部轴向力 1.1.若若 FA+ + Fs2 Fs1 压紧端：压紧端：Fa1 = = FA+ + Fs2 放松端：放松端：Fa2 = = Fs2 2.2.若若 FA+ +Fs2 Fs1 放松端：放松端： Fa1 = = Fs1 压紧端：压紧端： Fa2 = = Fs1 - - FA Fa 外圈窄边相对安装外圈窄边相对安装 (正装正装) 结论：结论： 放松端轴承的轴向载荷放松

19、端轴承的轴向载荷 = = 内部轴向力内部轴向力 压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷 = = 其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和 a1a2 O1O2 1 2 F2 Fr2 F1 Fr1 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。 16-4 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封 密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。 一、滚动轴承的润滑一、滚动轴承的润滑 润滑剂润滑剂 润滑脂润滑脂 润滑油润滑油 固体润滑剂固体润滑剂 用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择

20、润滑剂的条件: : - - 常用常用 - - 高速、高温高速、高温 当当dn (1.52) 105 mmr/min时，采用脂润滑，否则用时，采用脂润滑，否则用 油润滑。油润滑。 脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。 油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环 境下使用。境下使用。 二、滚动承的密封二、滚动承的密封 滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、 温度、密封表面的圆周速度有关。温度、密

21、封表面的圆周速度有关。 分类分类 接触式接触式 非接触式非接触式 组合式密封组合式密封 毛毡圈密封毛毡圈密封 密封圈密封密封圈密封 间隙密封间隙密封 迷宫式密封迷宫式密封 -毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封 毛毡圈密封毛毡圈密封 适用场合：适用场合： 脂润滑，要求环境清洁，脂润滑，要求环境清洁， 轴颈圆周轴速度轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过，工作温度不超过90 适用场合：适用场合： 脂或油润滑，轴颈圆周轴脂或油润滑，轴颈圆周轴 速度速度v45 m/s，工作温，工作温 度度: -40100 (a) (b) 防漏油防漏油防灰尘防灰尘 密封圈密封密封圈密封 接触式密封：接触式密封： 适用场

22、合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封 用用 脂的滴点。密封效果可靠。脂的滴点。密封效果可靠。 迷宫式封圈迷宫式封圈 =0.10.2 mm (a)(b) =1.52 mm 适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。 组合封圈组合封圈 组合式密封：组合式密封： 为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺 寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理好轴承与其周 围零件之间的关系。也就是要解决轴承的轴向位置固定、 轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一 系列问题。 16-5 滚动轴承的组合设

23、计 一、一、轴承的固定轴承的固定 固定方式固定方式 两端固定两端固定 一端固定、一端游动。一端固定、一端游动。 两端固定支承两端固定支承 C=0.20.3 mm 预留补偿间隙预留补偿间隙 2. 一端固定、一端游动一端固定、一端游动 固定支承固定支承 游动支承游动支承 L 一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。 适用于温度变化较大的长轴。适用于温度变化较大的长轴。 游动支承游动支承 调整垫片调整垫片 加减垫片加减垫片 二、二、 轴承组合的调整轴承组合的调整 加减垫片的厚度加减垫片的厚度 1. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整 螺钉调整螺钉调整 方法：方法： 螺钉调整螺钉调整 2.