第十一章滚动轴承

1、第11章 滚动轴承概述 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。11.1滚动轴承的构造和特点滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。本章主要讲授： 滚动轴承的类型和代号（认识轴承）； 滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）； 滚动轴承的装置设计。滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、保持架等(各类滚动体)类型和代号111.2滚动轴承的类型和选择一、滚动轴承的分类轴承的公称接触角，滚动体和外圈滚道接触点的法线和轴承半径方向的夹角。 按滚动体的形状不同分类：球轴承、滚子轴承； 按滚动体的列数分类

2、：单列、双列、多列； 以Fr(径向载荷)为主FrFa(径向)按承受的载荷方向FaFr(轴向) =0 径向接触 角接触向心 角接触推力轴向接触Fa(轴向载荷)向心轴承推力轴承径向接触: =0角接触 : 0 45角接触 : 45 90轴向接触: =90 按轴承的结构形式不同分类：类型和代号2滚动轴承的主要类型在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为常用的轴承大约有下列类:深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承11.2.2滚动轴承类型的选择选择滚动轴承类型时可参考以下几点：（1）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；

3、当载荷较小时，宜用球轴承。（2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载 荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。 当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承。（4）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。（5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。（6）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴承。（7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。（3）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。

4、类型和代号3二、滚动轴承的代号方法11.3滚动轴承的主要类型和代号前置代号 基本代号 后置代号 轴承的分部件代号内部结构代号密封与防尘结构代号保持架及其材料代号特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号五四三二一类型代号尺寸系列代号内径代号宽度系列代号直径系列代号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。 前置代号表示轴承的分部件。基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号表示轴承的精度与材料的特征。 类型和代号4 内径代号：内径代号5=内径，如：08表示轴承内径d=508=40mm。内径 d10121517代 号000102

5、03特殊情况： 尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。外径系列代号：轻(2)、中(3)、重(4) 类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，详细代号查阅类型代号表。 公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别 。以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。高级 低级 宽度系列代号：0、1、2，对应同一直径系列的轴承，其宽度依次递增。多数轴承在代号中不标出代号0，但对于调心滚子轴承(2类)和圆锥滚子轴承(3类) ，宽度系列代号0应标出。 数字 0 1 2 窄 正常 宽（可省略）类型和代号5三、轴承代号示例6308：6深沟球轴承，

6、(0) 窄系列 3 中系列，08 内径d=40mm， 公差等级为0级，7214AC/P4： 7角接触球轴承， (0) 窄系列 ，2轻系列，14内径d=70mm，公差等级为4级，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，2轻系列，13内径d=65mm，0宽度代号(0不可省略)，公差等级为0级；6103： 6深沟球轴承， (0) 窄系列 ，1 特轻系列，03内径d=17mm，公差等级为0级； 哈工大有一滚动轴承的代号为6208/P5，其类型为 ，轴承内孔直径为 宽度系列为 ，精度等级为深沟球轴承40mm窄系列5级内径为25mm，轻窄系列的角接触球轴承，接触角15，精度等级为6级，则该轴承的代号

7、为 。70205C /PC类型选择1滚动轴承的类型选择选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。滚动轴承选择的一般过程如下：对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算END进行承载能力验算合格不合格对有较严格要求的轴承 11.4 滚动轴承的失效形式和设计准则 (一一)失效形式失效形式: 2.失效形式失效形式:各滚动体受力不均匀受力不均匀各滚动体受力均匀受力均匀(1)疲劳破坏疲劳破坏(点蚀点蚀)(2)过大塑性变形过大塑性变形点、线接触正常正常失效寿命计算寿命计算常用常用极低、较大静强度计算静强度计算(3

8、)早期磨损、胶合、内外圈和 保持架破损不正常不正常当轴承轴轴Fa 承受 径径Fr1.受力分析受力分析下下半圈受载半圈受载上上半圈不受载半圈不受载滚动轴承尺寸的选择2滚动轴承的失效形式点蚀胶合断裂滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：磨损更多的失效二、滚动轴承的计算准则对于转动的滚动轴承,疲劳点蚀疲劳点蚀是其主要失效形式,因而主要是进行寿命计算,必要时再作静强度校核。对于不转动、低速或摆动的轴承，局部塑性变形局部塑性变形是其主要失效形式，因而主要是进行静强度计算。对于高速轴承，发热发热以至胶合胶合是其主要失效形式，因而除进行寿命计算外还应该校核极限转速。(二二)寿命计算寿

9、命计算:一一 . 基本定义基本定义： 2. 基本额定寿命基本额定寿命(10,h)二二.寿命计算公式寿命计算公式三三. 当量动载荷当量动载荷四四. 轴承的轴向载荷轴承的轴向载荷F五五. 轴承寿命计算步骤轴承寿命计算步骤 对与在一定载荷作用下运转的单个滚动着轴承，出现疲劳点蚀前所经历的总转速或在一定转速下所经历的时间1.轴承寿命轴承寿命3. 基本额定动载荷基本额定动载荷 一组同一型号轴承在同一条件下运转,可靠度为90时,能达到或超过的寿命90轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命概率为90其失效率为失效率为10。/(1106r)R/()当轴承L1010转时，轴承的工作温度在100以下，轴承能承受的

10、最大载荷。向心轴承 Cr推力轴承 CaC当P = C L1010转;当P C L10? ;寿命计算寿命计算当L1010转 P= C 当L10 10转 P = ?预期寿命3. 基本额定动载荷基本额定动载荷P L常数CP1P2O1L1L2L10(10 r)6P(N)P L10=常数1C 常数1CL P:,3;,10/3寿命指数 对于球轴承对于滚子轴承。在当量动载荷P作用下的基本额定寿命为610CLrP61060hCLhnP61060ThPf CLhnf P考虑轴承在高于120的温度下工作，材料的硬度下降，C下降考虑冲击与振动的影响，轴承所受到的实际载荷会大于名义载荷pfTf11.5.2、当量动载荷

11、、当量动载荷假想载荷作用下轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，则称该假想载荷为当量动载荷当量动载荷， 用P P表示。径向载荷轴向载荷同时作用的轴承实际载荷假想载荷 与基本额定动负荷的方向相同当量动载荷P的计算式为raPXFYF动载荷径向系数动载荷轴向系数径向载荷轴向载荷轴承的轴向载荷轴承的轴向载荷Fa1.径向接触轴承径向接触轴承 (6 、 1 、 2类类)A1212A一端固定、一端游动一端固定、一端游动 Fa1A指向者受力指向者受力Fa2两端固定两端固定固定端受力固定端受力 Fa1= A , Fa2=0Fa1=0 , Fa2= A2.角接触轴承角接触轴承 (3、7类类)(1)内部轴向力内部轴

12、向力Si产生原因：(2)（成对使用）（成对使用）安装型式安装型式： 角接触轴承应成对使用以抵消内部轴向力和避免轴产生轴向窜动 正安装（内八字、面对面） 两轴承外圈的窄边相对S面对面 支点内移宜型刚度 反安装（外八字、背对背） 两轴承外圈的宽边相对S背对背支点外移宜型刚度s1s2s1s2由力的平衡条件得由力的平衡条件得21WSSA作用在轴承作用在轴承上的轴向载上的轴向载荷为（压紧端）荷为（压紧端）作用在轴承作用在轴承 上的轴向载荷上的轴向载荷只有自身的内部轴向力只有自身的内部轴向力（放松端）（放松端）11aFS221aFWSAS取轴承内圈和轴为分离体取轴承内圈和轴为分离体若21SAS由力的平衡条

13、件得由力的平衡条件得作用在轴承作用在轴承上的轴向载上的轴向载荷为（压紧端）荷为（压紧端）作用在轴承作用在轴承上的轴向载上的轴向载荷只有自身的内部轴向力荷只有自身的内部轴向力（放松端）（放松端）取轴承内圈和轴为分离体取轴承内圈和轴为分离体若21SASASWSFa21121SWAS22SFa1.判断压紧、放松端压紧端 F Fa紧紧=除本身的内部轴向力外除本身的内部轴向力外其余轴向力之和其余轴向力之和放松端 F Fa a松松=本身的内部轴向力本身的内部轴向力2.求Fa1、Fa2方法方法例:一对反装7312AC轴承,FR15000N,FR28000N，FA=2000N，由1轴承指向2轴承，n960r/

14、min,fP1.2, 求轴承寿命。解解:画安装简图画安装简图求求Fa1，Fa2 Fs10.68FR10.6850003400NFs20.68FR20.6880005440NFs2Fs11FA2FR1FR2Fs2FA7440N Fs25440N 紧松Fa1Fs2FA7440N , Fa2Fs25440N查得7212AC轴承的C58200N，e0.68Fa1FR1744050001.488e X10.41 ， Y10.87 P1X1FR1Y1Fa10.4150000.8774408523NFa2FR2544080000.68= eP2FR28000NX21,Y20 P1P2 轴承危险轴承危险hPf

15、CfnLPrth3200)8 .85222 . 158200(9606010)(60103616滚动轴承中受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的计算接触应力达到一定值时的载荷，为轴承的基本额定静负荷基本额定静负荷C C0当量静载荷P0是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。当量静载荷arFYFXP000对于向心轴承、角接触轴承，当量静载荷取下面两式中计算出的较大值000raPX FY F00XY 、分别为静径向系数和静轴向系数0rPF11-6 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算

16、滚动轴承的静强度校核公式为00000,CS PSPN静强度安全系数当量静载荷取决于轴承的使用条件11-7 11-7 滚动轴承的极限转速滚动轴承的极限转速滚动轴承的极限转速极限转速 是指轴承在一定载荷和润滑条件下所允许的最高转速limn当轴承的当量动负荷P超过0.1C时,需将手册中的极限转速乘以小于1的载荷系数1f当向心轴承受轴向载荷时,需将手册中查得的极限转速乘以小于1的载荷分布系数2f于是,轴承允许的极限转速为lim12limnf f n11.8 滚动轴承部件结构设计滚动轴承部件结构设计轴承部件：轴承部件：在机器中在机器中,传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑及传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑及

17、密封等组成为一个相互联系的有机整体。密封等组成为一个相互联系的有机整体。基本要求：基本要求：1.支承结构正确，轴承内外圈及轴上零件定位固定正确支承结构正确，轴承内外圈及轴上零件定位固定正确2.轴承与轴上零件（包括轴承）装拆方便。轴承与轴上零件（包括轴承）装拆方便。3.轴承间隙可调。轴承间隙可调。4.轴承与轴及座孔配合正确轴承与轴及座孔配合正确5.润滑和密封方式正确，结构合理。润滑和密封方式正确，结构合理。6.动、静件间有足够的相对间距。动、静件间有足够的相对间距。7.工艺性好。工艺性好。8.符合机械制图规范。符合机械制图规范。四、轴承寿命计算程序框图四、轴承寿命计算程序框图已知 12rrhFF

18、AnL、 、 、工况选择类型选择代号查 0CC、计算 12SS、计算 12aaFF、计算 0/aFC查 e值/arFFe查X、Y值raPXFYF61060ThPfCLnfPhhLL输出结果YY查 rPFpTff、NN轴承装置的设计111.8 轴承部件的结构设计 轴承的装置设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。滚动轴承的定位和紧固滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。 轴承装置的设计211.8.1轴承部件的轴向固定 2.一端固定、一端游动：3.两端游

19、动:1.两端固定每个支点固定一个方向双向均固定内圈固定内侧，外圈固定外侧正安装正安装:同上反安装反安装:内圈固定外侧， 外圈固内侧A12角接触轴承角接触轴承 (3、7类)轴承固定方式 径向轴承径向轴承(6、1、2类)要求要求3:应用: 跨距短L300500mm, 温差大12A一端固定，一端游动2.一端固定，一端游动轴承固定方式应用: 特殊场合3.两端游动通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节1）轴承间隙的调整11.8.2轴承部件的调整轴承装置的设计3锥齿轮或蜗杆在装配时，通常需要进行轴向位置的调整。为了便于调整，可将确定其轴向位置的轴承装在一个套杯中，改变套杯在外壳孔中的位置即可方便地对轴系部件

20、进行整体调整。 2）轴上传动件位置的调整轴承装置的设计5 滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。 滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制，外径与外壳孔的配合采用基轴制。 轴承的内、外圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上后，其内外圈的不圆度将受到外壳孔及轴颈形状的影响。 11.8.3 滚动轴承的配合轴承内圈与轴 松 紧js6，j6，k6，m6，n6 松 紧G7，H7，JS7，J7轴承外圈与轴承座孔DH7dk6轴承座孔公差带G7H7Js7J7n6m6k6j6js600轴承外径公差带轴外径公差带轴承内径公差带基孔制：基轴制：DH7dk6轴承座孔公差带G7H7Js7J7n6m6k6

21、j6js600轴承外径公差带轴外径公差带轴承内径公差带5）与空心轴配合的轴承应取较紧的配合。 滚动轴承配合的选择原则：1）转动圈比不动圈配合紧一些2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些3）旋转精度要求高时，配合应紧一些4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合11.8.4 轴承的装拆 要求：1）压力应直接加于配合较紧的套圈上2）不允许通过滚动体传递装拆力3）要均匀施加装拆力拆卸：安装：轴肩高度应低于轴承内圈高度压头压力轴钩爪手柄螺杆螺母提高支承刚度的措施：1）增加轴承座孔的壁厚2）减小轴承支点相对于 箱体孔壁的悬臂减小悬臂加筋板支点悬臂大3）采用加强筋加强支承 部位的刚性轴承装置的设