第11章 滚动轴承

1、第十一章第十一章 滚动轴承滚动轴承合肥学院王学军1、滚动轴承的组成外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4滚动体的种类有1883年德国的Fischer先生发明了磨制钢球的球磨机并创建FAG公司以来，伴随着滚动轴承工业的诞生和发展，FAG的产品在几乎所有可能的领域内得到了充分的认证并一直扮演着十分重要的角色 2.特点（与滑动轴承相比）1) 摩擦系数小，f=0.0010.0042) 启动灵活；3) 润滑容易4) 标准化、互换5) 但抗冲击差，重载能力差，很难做成剖分式滚动轴承中的承载形式为点或线接触，最大接触应力可以高达4000MPa；3.材料、热处理及用途 套圈及滚动体：GCr15普通 、9Cr18（

2、440C）-防锈、 Cr4Mo4V(M50)高温、 Si3N4特殊环境保持架：高聚物、低碳钢、铜、夹布胶木超低温液氢泵用混合式陶瓷轴承滚动轴承的应用瑞典SKF公司新一代SKF球面滚子轴承-Explorer探索者系列的性能，远远超过ISO国际标准的计算方法，而ISO亦无法恰当地预测其预期寿命 -轴承如此经久耐用，它将改变工业设备的维修计划 -轴承如此先进卓越，它将为设计工程师，开拓一个充满崭新选择的世界，从而创造新一代的工业机械设备。滚动轴承的应用这类轴承适用于内燃机和压缩机。由于其特殊的设计，可以应用于此种高转 速、高温、不利于润滑且又具有特殊载荷和运动状态的支承。其中，KZK曲 柄销支承用的

3、滚针和保持架组件，采用M型保持架，可因应客户特殊要求，在保持架表面进行镀银、镀铜处理。 滚动轴承的应用推力轴承由滚动体、推力保持架及推力垫圈组成。滚动体可以是滚针或圆柱 滚子。滚针或圆柱滚子受到推力保持架的保持和引导，并和不同的推力垫圈 、轴圈、座圈一起工作。滚动轴承的应用这种轴承由薄壁冲压外圈、保持架和整组的滚针组成，其剖面高度极小，可节 约空间，尤其适用于壳体孔不宜作为滚道的场所。与穿孔型轴承相比，封口型 轴承的一端为密闭式，可保护轴承免于杂物侵入和防止润滑泄漏。 滚动轴承的应用铁路车辆的行车速度不断提高，就要求配套的轴承也要达到行车安全的技术指标，图中为铁路机车轮对准高速轴承NV2232

4、WB/YB2，速度为160-180km/h，寿命100万公里。 滚动轴承的应用图中为6317绝缘轴承，用于防静电的技术领域。滚动轴承的应用一、滚动轴承的类型按滚动体的形状分球轴承滚子轴承轴承公称接触角:滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半径方向的夹角00901.向心轴承(0 )径向接触轴承(045 )向心角接触轴承2.推力轴承(90 )轴向接触轴承(4590 )推力角接触轴承按受力分：国家标准GB/T272-1993中，按载荷方向及结构不同进行分类单列双列按滚动体列数分：多列 二、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）当载荷较大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜

5、用球轴承。（2）载荷方向当只受径向载荷时，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。（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）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。下表表示滚动

6、轴承代号的构成前置代号 基本代号 后置代号 成 套 轴 承 分 部 件 类型代号 尺寸系列代号 内径代号 内部结构代号 密封防尘与外圈形状变化代号 保持架结构及材料变化代号 轴承材料变化代号 公差等级代号 游隙组代号 配置代号 其它 直径系列宽度系列1.类型代号：（见表11.1）2.尺寸系列代号：承载能力发生变化轴承内径d/(mm) 内径代号 示例 10 00 12 01 15 02 1017 17 03 深沟球轴承6201 内径d=12mm 20495 (22、 28、 32 除外) 用内径除以5 得的商数表示。当商数只有个位数时，需在十位数处用0 占位 深沟球轴承6210 内径d=50mm

7、 500 以及22、28、32 用内径毫米数直接表示，并在尺寸系列代号与内径代号之间用“/”号隔开 深沟球轴承 62/500,内径d=500mm 62/22,内径d=22mm 3.内径代号：内径大小代号 示例 对应旧标准 C 角接触球轴承 公称接触角15 7210C 36210 AC 角接触球轴承 公称接触角25 7210AC 46210 B 角接触球轴承 公称接触角40 7210B 66210 圆锥滚子轴承 接触角加大 32310B - E 加强型,改进结构设计,增大承载能力 NU207E 32207 E 精度低 精度高 示例 /P0 /P6 /P5 /P4 /P2 6206/P5 对应旧标

8、准 G E D C B D206 4.内部结构代号5.公差等级代号代号 /DB /DF /DT 含义 背对背安装方式 面对面安装方式 串联安装方式 示例 旧标准 236210 336210 436210 6.配置代号7.轴承代号的编制规则(1)轴承代号按表11-2所列的顺序从左至右排列。(2)当轴承类型代号用字母表示时,字母与其后的数字之间应空一个字符。(3)基本代号与后置代号之间应空一个字符,但当后置代号中有“-”号或“/”号时,不再留空。(4)在尺寸系列代号中,位于括号中的数字省略不写。(5)公差等级代号中的/P0省略不写。例如:7 2 10C /P5 /DF轴承类型为角接触球轴承尺寸类型

9、代号,其中宽度类型代号为0,窄系列,省略不写;直径系列代号为2,轻系列轴承内径5 1050dmm空一个字符公称接触角15轴承精度等级为P5级面对面配置7210 C/P5 DF7210 C/P5 DF3练习圆锥滚子轴承宽、轻系列直径50mmP4级精度背对背安装22 10 /P4 /DB11-4 一、滚动轴承的失效形式1.疲劳点蚀：滚动轴承最常见的失效形式。受交变载荷。2.塑性变形：受较大静载或冲击载荷3.磨粒磨损：杂质进入4.胶合：高速、重载、发热钢球疲劳点蚀陶瓷球疲劳点蚀11-4 滚动轴承失效实例滚动轴承失效实例11-4 滚动轴承失效实例滚动轴承失效实例轴承胶合11-4 二、滚动轴承的计算准则

10、对于转动的滚动轴承,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，发热以至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。11-4 一、基本公式基本额定寿命一批相同轴承，在相同条件下运转，90%轴承在疲劳点蚀前转过的转数（单位为106 r ）轴承工作温度在100以下,基本额定寿命L=1106时,轴承所能承受的最大载荷为基本额定动负荷,用C表示。基本额定动负荷的方向:对于向心轴承为径向载荷对于推力轴承为中心轴向载荷对于角接触向心轴承为载荷的径向分量疲劳曲线疲

11、劳寿命威布尔分布11-4 1C 常数1CL P在当量动载荷P作用下的基本额定寿命为610CLrP滚动轴承的载荷与寿命之间的关系:P L常数:,3;,10/3寿命指数 对于球轴承 对于滚子轴承。61060hCLhnP61060ThPf CLhnf P常用小时数表示基本额定寿命Lh引入温度系数fT和载荷系数fP11-4 11-4 11-4 当量动载荷P的计算式为raPXFYFraFF 、轴承的径向载荷和轴向载荷XY 、径向系数和轴向系数11-4 二、当量动载荷二、当量动载荷对于同时作用有径向载荷和轴向载荷的轴承，在进行轴承寿命计算时，为了和基本额定动负荷进行比较，须把实际载荷折算为与基本额定动负荷

12、的方向相同的一假想载荷，在该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。11-4 11-4 三、角接触轴承的内部轴向力三、角接触轴承的内部轴向力由力的平衡条件得由力的平衡条件得21WSSA作用在轴承上的轴向载荷为作用在轴承上的轴向载荷只有自身的内部轴向力,即11aFS221aFWSAS取轴承内圈和轴为分离体11-4 11-4 四、轴承寿命计算程序框图四、轴承寿命计算程序框图已知 12rrhFFAnL、 、 、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raPXFYF

13、61060ThPfCLnfPhhLL输出结果YY查 rPFpTff、NN滚动轴承中受载最大的滚动体与最弱座圈滚道的接触处的塑性变形量之和为滚动体的1/10 000时的载荷，是轴承的基本额定静负荷基本额定静负荷C C0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。，由表11-14查取对于向心轴承、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

14、系数0rPF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 n在机器中,传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑及密封等组成为一个相互联系的有机整体，通常称为轴承部件。一、轴承部件的轴向固定1.两端固定支承支点跨距l 300500C=0.250.35间隙：23mm2.一端固定、一端游动支承小齿轮轴做成两端游动3.两端游动支承二、轴承部件的调整1.轴承间隙的调整2.

15、轴上传动件位置的调整内圈与轴：基孔制外圈与孔：基轴制配合种类：紧配合：转速高、载荷大、温度高、有振动、 内圈与轴一起转动松配合：经常拆卸、 外圈静止、半圈受载三、滚动轴承的配合四、轴承的装拆脂润滑：可承受较大载荷，便于密封及维护 不宜填充过多 dn （1.52） 105 mm r/min 五、滚动轴承的润滑和密封1.滚动轴承的润滑润滑的目的：减少摩擦磨损、吸收振动、降低温度润滑方式：密封类型 图例 适用场合 说明 脂润滑。要求环境清洁，轴颈圆周速度 v 不大于4m/s5m/s，工作温度不超过 90C 矩形断面的毛毡圈安装在梯形槽内，毛毡受到压力而紧贴在轴上，从而起到密封作用 接触式密封 脂或油润滑。轴颈圆周速度v7m/s,工作温度范围-40C100C 唇型密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架，有的没有骨架，是标准件 单向密封 2.