电机轴承的选用方法及示例

1、 电机轴承的选用方法及示例电机轴承的选用方法及示例 概要概要 对电机厂的工程师来说，在选用电机用轴承的时候，必须从各种角度来考虑该轴承的选型：首先应比较电机和轴承的设计寿命和轴承的疲劳寿命，以此来决定轴承的尺寸，同时还要注意润滑脂老化引起的润滑脂寿命、磨损、噪声，另根据电机的不同用途，必须对精度、配合、游隙、保持架、润滑脂、密封结构、装卸及其他特殊要求进行选用。 一般情况下，选择轴承应大致遵守以下顺序： 电机轴承的选型概要电机轴承的选型概要 使用机械与设计寿命使用机械与设计寿命 在选择轴承时，有意加大疲劳寿命系数，这不仅要选择大的轴承，不经济，并且，轴的强度、刚性、安装尺寸等，往往并不一定只以

2、疲劳寿命为基础。各种机械所使用的轴承，根据使用条件，有基准的设计寿命，以经验疲劳寿命系数（参照表1）表示。表表1、疲劳寿命系数、疲劳寿命系数f h与使用机械举例与使用机械举例条件f h值与使用机械32435476经常或短时间使用吸尘器、洗衣机等小型电器、电工用具农用机械不经常使用，但要求确保运转家用空调电动机、建设机械传送带电梯不连续，但运转时间较长压延机辊颈小型电动机起重机齿轮机座 汽车工厂电机 车床一般齿轮装置振动筛 碎矿机起重机压缩机重要齿轮装置一日八小时运转，或连续长时间运转自动扶梯离心分离机空调设备 风机木工机械 大型电机 客车车辆矿山起重机冲床惯性抡车辆用主电机机车车辆造纸机24小

3、时连续运转，不允许因事故而停止运转自来水设备发电厂设备矿山排水设备 区 分球轴承额定疲劳寿命疲劳寿命系数 速度系数63310( )50060ChhPLfnChn Pff13610()500*60nfn 作为轴承的使用条件,已给予了轴承负荷P及旋转速度n,作为电机所使用轴承的设计寿命,决定了疲劳系数fh的场合下,轴承所需要的基本额定动载荷C，可用下列公式求出. (1.3) 速度系数和疲劳寿命系数可以算出和查出，计算后可从轴承尺寸表中,选择可符合C的轴承.hnfPfC 注：在一般的工业电机，采用P6、甚至P0级精度也可以满足其使用要求。性能要求用 例适用精度等级要求轴具有高旋转精度音响、影像机器主

4、轴（录像机、录音机）P5、P4机床主轴P5、P4、P2、ABEC9电子计算机、磁盘主轴P5、P4、P2、ABEC9高速旋转喷气式发动机主轴、辅机P5、P4机床主轴P5、P4、P2、ABEC9张紧轮 P5、P4 要求摩擦及摩擦变化小控制机器（同步马达、伺服马达、陀螺万向架）P4、ABMA 7P计量仪表P5机床主轴P5、P4、P2、ABEC9 轴承精度主要指尺寸精度和旋转精度，国标参照国际标准分别规定了不同的精度等级及主要尺寸的公差及公差值，轴承精度分为P0、P6、P5、P4、P2五个等级，依次提高。 尺寸公差滚动轴承的精度 旋转精度内径、外径、宽度、组装宽度的公差倒角尺寸的公差极限值宽度不同的公

5、差值内圈、外圈径向跳动的公差值内圈、外圈轴向跳动的公差值内圈、侧向跳动的公差值外圈外径面倾斜的公差值ISO（1）Class0Class6Class5Class4Class2DIN（2）P0P6P5P4P2ANSI/ABMAABEC1ABEC3ABEC5ABEC7ABEC9不同标准的精度等级代号：不同标准的精度等级代号： 轴承安装时轴承内径与轴、外径与外壳的配合非常重要，当配合过松时，配合面会产生相对滑动称做蠕变。蠕变一旦产生会对磨损配合面，损伤轴或外壳，而且，磨损粉末会侵入轴承内部，造成发热、振动和破坏。 过盈过大时，会导致外圈外径变小或内圈内径变大，会减小轴承内部游隙，另外，轴和外壳加工的几

6、何精度也会影响轴承套圈的原有精度，从而影响轴承的使用性能。 过盈量不足引起的失效（蠕动失效） 内径和轴过盈量太大引起的轴承卡死 滚动轴承配合的选用原则滚动轴承配合的选用原则 2.3.12.3.1、轴承套圈相对于负荷的状况、轴承套圈相对于负荷的状况 相对于负荷方向为旋转或摆动的套圈，应选择过盈配合或过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈应选择间隙配合。当以不可分离型轴承作流动支承时，则应以相对于负荷方向为固定的套圈作为游动套圈，选择间隙配合或过渡配合。 2.3.22.3.2、负荷的类型和大小、负荷的类型和大小 当受冲击负荷或重负荷时，一般应选择比正常、轻负荷时更为紧密的配合。对于向心轴承负荷的大小用

7、径向当量动负荷Pr与径向额定动负荷Cr的比值来划分，负荷越大配合过盈越大。 轻负荷 Pr/Cr小于等于0.06 正常负荷 Pr/Cr大于0.06,小于 0.13 重负荷 Pr/Cr大于0.13 2.3.32.3.3、轴承尺寸大小、轴承尺寸大小 随着轴承尺寸的增大，选择的过盈 配合过盈越大，间隙配合间隙越大。 2.3.42.3.4、轴承游隙、轴承游隙 采用过盈配合会导致轴承游隙的减小， 应检验安装后轴承的游隙是否满足使用要求，以 便正确选择配合及轴承游隙。 2.3.52.3.5、其它因素的影响、其它因素的影响 轴和轴承座的材料、强度和导热 性能；外部及在轴承中产生的热的导热途径和热量， 支承安装

8、和调整性能等都影响配合的选择。 所谓轴承内部游隙，即指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一固定，然后使未被固定的一方做径向、轴向或角向移动时的移动量。根据移动方向，可以分为径向游隙、轴向和角向游隙。角向游隙 径向游隙是最常用的，微小型深沟球轴承径向游隙如下： 微型轴承专用径向游隙如下：微型轴承专用径向游隙如下：轴承公称 内径d (mm)超过 到C2最小 最大C0最小 最大C3最小 最大C4最小 最大C5最小 最大2 1010 1818 2424 30 0 7 0 9 0 10 1 11 2 13 3 18 5 20 5 20 8 23 11 25 13 28 13 28 14 29

9、18 33 20 36 23 41 20 37 25 45 28 48 30 53游隙代码MC1MC2（标准)MC3MC4MC5游隙量（m)0 53 85 108 1313 20 轴承运转时由于轴承配合以及内外圈温差的原因，一般要比初期游隙小，从理论上讲，轴承在运转时，稍带负的运转游隙，则轴承的寿命最大。但要保持这一最佳游隙是非常困难的。随着使用条件的变化，轴承的负游隙会相应增大，从而导致轴承寿命显著下降或产生发热。因此，一般将轴承的初期游隙定为略大于零。 运转游隙可以从轴承的初期游隙和因为过盈所造成的游隙减少量，以及因外圈温度差而产生的游隙变化量求出。 eff =0(f+t) eff： 运转

10、游隙 mm 0： 轴承原始游隙 mm f： 过盈造成的游隙减少量 mm t： 内外圈温度差所引起的游隙减少量 mm（1 1）、过盈造成的游隙减少量）、过盈造成的游隙减少量轴承采用静配合安装于轴或轴承箱上时，内圈膨胀，外圈收缩，导致轴承内部游隙减少。内圈或外圈的膨胀或收缩量，因轴承形式，轴和轴承箱形状、尺寸及材料不同而不同，大致近似过盈量的70%90%。f =（0.700.90）x deff （7.2）式中，f ：过盈造成的游隙减少量 mmdeff ：有效过盈量 mm（2 2）、内、外圈温度差造成的游隙减少量）、内、外圈温度差造成的游隙减少量轴承运转时，一般外圈温度比内圈或滚动体温度低510。若

11、轴承箱放热量大或轴连着热源，或空心轴内部有热流体流动，则内外圈温度差更大。该温度差造成的内外圈热膨胀量之差便成为游隙减少量。t =x T x D0 t ：温度差造成的游隙减少量 mm ： 轴承钢的线膨胀系数12.5 x 10-6/T：内外圈的温度差 D0：外圈的滚道直径 mm 外圈滚道直径D0可用式（1）求出近似值。对于球轴承及自动调心滚子轴承，D0 =0.20（d+4*D）（1）式中， d：轴承内径 mm D：轴承外径 mm 保持架在深沟球轴承中起着等距离隔离滚动体并防止滚动体掉落、引导并带动滚动体转动的作用,其结构和材料如下表。结构保持架名称及用途常用材料冲压铆钉保持架一般用于负载较大，抗

12、冲击载荷、中等转速，外径大于26mm的深沟球轴承。SPCC冲压浪形保持架一般用于负载较大、中等转速、低摩擦扭矩、外径大于等于13且小于26mm的深沟球轴承。SPCC、1Cr18Ni9、冲压冠形形保持架一般用于负载较小、低转速，低摩擦扭矩，声音要求不高、外径小于13mm的深沟球轴承。SPCC、1Cr18Ni9、实体尼龙保持架一般用于负载较小、高转速、低摩擦扭矩、声音要求高、适用于外径小于等于22mm的深沟球轴承PA66-最高耐温130、PA46-最高耐温160 2.6.1 2.6.1、特殊材料：、特殊材料： 要求防锈性能特好，或在盐水等腐蚀环境下工作，则推荐选用不锈钢轴承； 2.6.2 2.6.

13、2、高温回火处理：、高温回火处理： 使用温度比较高，超过了150度，则要求对该轴承套圈采用高温回火的热处理方式，正常热处理的回火温度为3个小时160度，则高温回火根据实际情况选用180度或220度、或250度等。 2.6.3 2.6.3、冷冻处理：、冷冻处理： 在淬火之后，回火之前，增加一道低温零下70度冷冻处理的工艺，主要目的是减少套圈内部的残余奥氏体的含量，提高轴承尺寸精度的稳定性。 轴承密封目的在于防止轴承部位内润滑剂的外漏， 以及防止外部的 灰尘、水分、异物等有害物体侵入轴承 内部，使得轴承可以在所要求的 条件状态下，安全而持久地运转。下列情况时，可优先考虑选择预作充 填滑脂的密封轴承

14、。 (1)、不要求轴承作永久运转。 (2)、中低转速、负荷、温度的运转条件下。 (3)、要求低的生产成本。 (4)、添加润滑剂有困难的部位，或以后不必再添加润滑剂者。 使用此类轴承，轴承壳(箱)及其密封设计得以简单化，大大降低制造成本；使用条件不苛刻时，甚至可作 相当长时间的运转，已广为家电、车辆、马达等业界所采用。 常见的密封种类及说明见后页 橡胶类型丁晴橡胶丙烯酸酯橡胶 三元乙丙橡胶氟橡胶橡胶代号NBRACMEPDMKFM使用温度-40130-40160-57150-40200优点 特点是耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好，耐热性较好，气密性、耐磨及耐水性等均较好，粘结力强。 其特点是优异的耐

15、热油特性 、良好的耐龟裂特性特点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异，居通用橡胶之首。电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好，耐酸碱，比重小.耐高温、耐油、耐热、耐化学品、耐溶剂，是一种性能较全面的一种高端轴承用橡胶.缺点缺点是耐寒及耐臭氧性较差，强力及弹性较低，耐酸性差，电绝缘性不好，耐极性溶剂性能也较差。缺点是价格较高。缺点是自粘性和互粘性很差，不易粘合。缺点是价格较高应用主要用于制造常温条件下耐油的一般轴承用密封圈主要用于汽车 发动机等高温耐热油的环境中，以代替昂贵的FKM材料主要用作ABS电机轴承和抗臭氧、耐紫外线的汽车门窗电机的轴承用密封圈。但由于其加工性能不好，轴承行业很少用。适用

16、于高温高速汽车发动机上要求高的轴承用密封圈。 深沟球轴承除了滚动接触以外，尚有相当的滑动接触。所以轴承润滑 的主要目的是，减少轴承各部位的摩擦及磨耗、不产生高温烧熔。润滑方 法、润滑剂的适当与否，直接大大地影响到轴承的性能与耐久性等。 一般而言，润滑脂有以下之作用。 (1)、减少摩擦及磨耗； (2)、摩擦热的传导、去除轴承因摩擦而生热， 须要靠着润滑剂的中介而将热传导至它处 或者带走，而使得轴承温度下降，润滑剂、 轴承因而得以维持长久运转。 (3)、缓和局部应力的集中。 润滑脂的分类润滑脂的分类 润滑脂是以矿物油或合成油等润滑油作为基油，加入增稠剂而成为半固体状，以此作载体保持住基油，另为了提

17、高性能而添加各种的添加剂组合而成。因此，润滑脂的性质就由基油、增稠剂以及添加剂基油、增稠剂以及添加剂的种类与组合来决定。润滑脂分类有许多方法，一般大都以增稠剂的类别作分类，概分金属皂基与非皂基两大类。因新的增稠剂、添加剂陆续不断地开发出来，而对润滑脂性能有很大的改良，故在选定滑脂时，实有充分把握最新各种不同滑脂特性之必要。 下页所示为一般的润滑脂种类和其特性和常用规格 润滑脂的种类和特性润滑脂的种类和特性 名称锂基润滑脂钠基滑脂钙基滑脂增稠剂锂 皂钠皂钙皂基油矿物油二酯油硅油矿物油矿物油滴点170 190170 190200 250150 18080 90使用温度范围-30 +130-50 +

18、130-50 +160-20 +130-20 +70机械的安定性优良良优 良良 不可耐压性良良不可良良 不可耐水性良良良良 不可良特性及用途用途最广。万能型深沟球轴承用滑脂。低温特性及摩擦 特性佳。 适用小径， 超小轴承。适用于高温及低温。油膜强度低不 适用于重负荷有些品种会因水 份混入而乳化。高温特性较佳。耐水性佳，但耐热性差。用于低速，轻负荷。润滑脂的种类和特性 名称钙复合润滑脂钙混合基滑脂铝基润滑脂非皂基滑脂增稠剂钙复合皂钙+钠皂 钙+锂皂铝皂膨润土，氧化硅胶，尿素， 碳黑等基油矿物油矿物油矿物油矿物油合成油滴点2002801501807090250以上250以上使用温度范围-20+15

19、0-20+120-10+80-10+130-50+200机械的安定性良优 良良 不可良良耐压性良优 良良良良耐水性良良 不可良良良用途含极压添加剂适 用于重负荷万能型滚动轴承用滑脂。耐压性及机械 安定性佳。适用于承受冲击负荷的轴承粘着性佳。适用于承受 振动的轴 承低温至高温，使用范围广由基油 和增稠剂适当组合呈现优异耐热、 耐寒、耐药性等性能万能型滚动轴承用滑脂。生产厂家牌号NMB 牌号基础油增稠剂基础油粘度工作温度范围（）应用场合40协同kyodo YushiMultempSRLLY121 多元醇酯+二酯锂皂2650+150微小型电机用轴承、空调电机MultempSBMLY551合成烃聚脲4

20、7.640+200高温高速吸尘器电机用轴承MultempET-K醚系合成油多元醇酯芳香族双尿95.140+200汽车发电机轴承MultempPS-2LY72合成烃+二酯锂皂15.350+130适于对低温、扭矩要求比较低的电机轴承SUPER N合成烃+矿物油聚脲95.940+200通用工业电机轴承克鲁勃KluberBEP72-82酯聚脲7040+180汽车发电机轴承BQH72-102LY532酯聚脲10040+180低噪音风扇电动机、电动工具用轴承ASONIC GLY32酯锂基2550+140微小型家用电器电机轴承ASONIC Q74-73LY530酯聚脲67.540+160微小型家用电器电机轴

21、承KF1920PTFESoap19040+260高温电机，汽车冷凝风扇电机HB72-52Ester oilPolyurea5530+180ABS电机NCA 52Synthetic hydrocarbon oilSpecial calcium soap3050+130电动工具、低温、低扭矩电机PETAMO GHY133合成烃+矿物油聚脲15030+160温度较高的电机、电扇、纺织机械轴承壳牌shellRLQ2矿物油锂基75.1620+120中等温度下电动机、家用电器轴承RL2矿物油锂基7520+120中等温度下电动机、泵、发电机、风扇用轴承埃索EXXONPOLYREX EMLY660聚烯烃聚脲1

22、15-40180温度较高的电动机、泵用轴承等BEACON325LG20酯Li12-50 +120用于一般电机UNIREX EQ2 石蜡基基础油复合锂基-20150UNIREX.N3复合锂基-40120耐水、耐高温性能特差ANDOK CLG39石油Na110-20 +100一般办公机器ANDERSONL245XLO1酯12-50 +120用于低速计量器、防锈MOBILMOBIL 28LY48碳化氢粘土28-40 +140节流阀TORAYSH44MLY13硅Li84-30 +160空调马达协同油脂SRI2LY72酯Li15-50 +120一般马达CHEVRONALVANIAx2LY75石油尿素95

23、-10 +130吸尘器马达、电动工具日本油脂Royco 13 (MIL-G-25013)LY255碳化氢尿素53-20 +150RDD摇臂、VTR回转轴KLUBERMULTEMP SRL NO.3 LY404酯Li16-50 +120LBP扫描器马达协同油脂NMBLY439酯Li26-40 +150LBP扫描器马达信越化学U1494LY454硅碳素-50 +150印字机辊子日本石油LY484碳化氢尿素43.5-40 +150汽车 滚动轴承是精密部件，应规范安装和使用，下面是安装的示意图。滚动轴承是精密部件，应规范安装和使用，下面是安装的示意图。 损伤钢球和内外圈滚道表面 深沟球轴承噪音可经由结

24、构传导或空气媒介传出。转动中的深沟球轴承本身就是音源或振动之来源，造成轴承振动或噪音发生主要来自轴承的自然振动和轴承内部相对运动产生的振动。 自然振动- 轴承内、外圈为薄壁圈，本身有其固有的振动模态，通常马达用轴承第一自然频率在几 KHz间。 轴承内部之相对运动产生之振动 - 内外环和钢球表面的真实表面 几何形状，如粗糙度和波纹度，这些会影响轴承的音质和振 动，其中以钢珠球表面的影响最大。轴承振动加速度：轴承振动加速度：代号含义示例噪音等级/Z轴承的振动加速度级极值组别。附加数值表示极值不同差Z1振动加速度级极值符合标准规定的Z1组608/Z1一般Z2振动加速度级极值符合标准规定的Z2组608

25、/Z2较好Z3振动加速度级极值符合标准规定的Z3组608-ZZ/Z3好Z4振动加速度级极值符合标准规定的Z4组608-ZZ/Z4很好 轴承振动速度：轴承振动速度：代号含义示例噪音等级/V轴承的振动速度级极值组别。附加数值表示极值不同差V1振动速度级极值符合标准规定的V1组608-ZZ/V1一般V2振动速度级极值符合标准规定的V2组608-ZZ/V2较好V3振动速度级极值符合标准规定的V3组608-ZZ/V3好V4振动速度级极值符合标准规定的V4组608-ZZ/V4很好 在转动机械或装置上，轴承因为异常所产生噪音有时候会被周围的背景噪音所掩盖。幸好这些异音在振动信号上有其特性，可以利用信号分析技

26、术来加以处理。轴承振动可利用包括安德鲁测定器等振动检测仪器和SO910噪音检测设备来确保轴承之噪音质量。轴承一 旦在转动机械或装置上，其维护和保养，可利用振动传感器和频谱分析设备来监控机台振动状态。以轴承外圈缺陷所产生振动为例，滚动体接触缺陷时会产生连续性短暂的脉冲，这微弱信号会激发在不同的频带上，可以从几百Hz到几百kHz。这信号经过低通滤波器，利用包络分析法和FFT频率分析，可以检视出外环缺陷之噪音频率，如图 a，图 b，图 c。 一外圈有缺陷之 608 轴承照片 一外圈有缺陷之 608 轴承 经包络法分析、FFT后之频谱 (内环转动，转速1800 rpm) 高频振动时的域信号显示缺陷频率

27、 f o (=132Hz)和其倍频 静音轴承仪器自动测量化：静音轴承仪器自动测量化： 以前对轴承的振动噪音，特别是对静音轴承，主要靠人耳来识别，现开发了专门的静音轴承检测和分析软件：测量其振动速度的有效值、峰值、波峰因数等数据，据此提出了静音轴承的评定参数和静音轴承、非静音轴承的具体量化指标。 微小型轴承波峰因数和峰值测控轴承异音的量化指标如下表：评定指标无异音轻微异音有异音人耳无异音轻微异音有异音异音评定等级VF4VF3VF0异音评定参数低频速度峰值2.5V42.5V3 2.5V3中频波峰因数 5510 10高频波峰因数 6610 10 型号选用参考篇 深沟球轴承样品征询表 家用电器电机用轴

28、承 - 汽车电机用轴承 - 雨刮器电机冷凝风扇电机座椅电机窗帘电机交流发电机启动电机汽车电动助力转向电机（EPS） 举例：家用电器举例：家用电器-吸尘器电机用轴承选型吸尘器电机用轴承选型 3.1 3.1、分析其工况条件和要求：、分析其工况条件和要求： 负荷较重， 有振动冲击载荷 转速极高 恶劣的复杂的环境，有碳刷磨损后的粉尘 密封性能较好，保证油脂长时间有效润滑 技术参数： 转速：30000rpm50000rpm，耐温：-40-150， 长寿命：500h 高功率，要求低振动、P5级精度 3.2 3.2、轴承大小，即额定动载荷的确定：、轴承大小，即额定动载荷的确定： 根据转速30000-4000

29、0RPM，计算速度系数： 根据前表 疲劳寿命系数fh与使用机械举例中可以查处fh=3,同时经计算假设其受到的径向力P=100N，则可以计算C： 根据使用轴承比计算额定动载荷大的原理，确认608、628轴承都符合其额定动载荷要求，再根据经济性，选用608轴承。.3*1000.13000()hnfPfCN1133661010()()0.1500*60500*60*30000nfn 3.3 3.3、吸尘器电机轴承精度选择：、吸尘器电机轴承精度选择： 该电机轴承转速高，因此，必须选用P5级精度要求。 3.4 3.4、吸尘器电机轴系配合的选择、吸尘器电机轴系配合的选择： 由于轴承是标准件，精度等级确定后，其内径尺寸、外径尺寸也相应确定，因此，只须确定电机轴和端盖的公差。 该吸尘器电机是内圈旋转，因此，内圈采用过盈配合，外圈和端盖采用间隙配合。 由于吸尘器电机轴承受到的力不大，因此，根据前表可知，可采用k5的公差，查表可知，其公差范围是：8（+0.007,+0.001)。 电机端盖的公差采用H6：22（+0.013，0)。 3.53.5、吸尘器电机径向游隙的选择：、吸尘器电机径向游隙的选择： 从上面的计算表中可以看出，游隙的减小量从上面的计算表中可以看出，游隙的减小量0.001-0.00