土木专业建筑学滚动轴承随堂讲义

1、13-1 概述概述13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择第四篇第四篇 轴系零、部件轴系零、部件13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则13-5 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算13-6 滚动轴承静载荷计算滚动轴承静载荷计算13-7 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概概述述滚动轴承是标准件。滚动轴承是标准件。 内圈内圈外圈外圈滚动体滚动体保持架保持架各类滚动体各类滚动体13-1 概概述述 特点特点：旋转精度高；摩擦小，启动灵活；载荷，转速，：旋转

2、精度高；摩擦小，启动灵活；载荷，转速，工作温度适用范围广；标准化程度高，互换性好，成本工作温度适用范围广；标准化程度高，互换性好，成本较低。较低。材料材料：内圈、外圈、滚动体内圈、外圈、滚动体滚动轴承钢（如：滚动轴承钢（如：GCr15GCr15 等），淬火后等），淬火后HRC60HRC606565。保持架保持架较软材料（如：低碳钢、铜合金、铝合金、较软材料（如：低碳钢、铜合金、铝合金、 塑料等）。塑料等）。13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 13-2 13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号一一. .类型和特点类型和特点按承载的方向按承载的方向

3、向心轴承向心轴承主要承受径向载荷主要承受径向载荷F Fr r推力轴承推力轴承只能承受轴向载荷只能承受轴向载荷F Fa a向心推力轴承向心推力轴承能同时承受能同时承受F Fr r和和F Fa a接触角接触角滚动体与外圈滚道接触区中点的法线与半滚动体与外圈滚道接触区中点的法线与半 径方向的夹角。径方向的夹角。13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 1.1.调心球轴承调心球轴承类型代号类型代号1,1,结构代号结构代号1000010000按轴承的结构形式不同分类：按轴承的结构形式不同分类：承载：承载：Fr， Fa（双向，不大）（双向，不大）转速：转速：中中偏斜角：偏斜角：大（大

4、（2030） 应用：应用：多支点，轴刚性差多支点，轴刚性差13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 承载：承载：Fr， Fa（双向，不大）（双向，不大）转速：转速：低低偏斜角：偏斜角：大（大（102.50） 应用：应用：多支点，轴刚性差多支点，轴刚性差2. 2. 调心滚子轴承调心滚子轴承推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承2 2类类20000200002900029000调心滚子轴承调心滚子轴承推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承承载：承载：Fr， Fa（单向，很大）（单向，很大）转速：转速：低低偏斜角：偏斜角：大（大（1.502.50） 应用：应用：承受以轴向载荷为主的径向、轴

5、向联合载荷。承受以轴向载荷为主的径向、轴向联合载荷。13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 3.3.圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承33类类承载：承载：Fr， Fa（单向）（单向）转速：转速：中中偏斜角：偏斜角：很小（很小（2） 应用：应用：同时受较大的同时受较大的Fr和和Fa外圈可分离，安装时可调整游隙外圈可分离，安装时可调整游隙成对使用成对使用4. 4. 推力球轴承推力球轴承双向推力球轴承双向推力球轴承5 5类类51000510005200052000承载：承载：Fa转速：转速：低低13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 5.5.深沟球轴承深沟球轴承

6、66类类承载：承载：Fr， Fa（不大，双向），不耐冲击（不大，双向），不耐冲击转速：转速：高高偏斜角：偏斜角：小（小（816） 应用：应用：高速，载荷平稳，轴刚性大高速，载荷平稳，轴刚性大承载：承载：Fr， Fa（单向）（单向）转速：转速：高高偏斜角：偏斜角：小（小（210） 应用：应用：旋转精度高，载荷大旋转精度高，载荷大成对使用成对使用70000C：=15070000AC：=25070000B：=400 Fa6.6.角接触球轴承角接触球轴承77类类13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 7.7.推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承88类类承载：承载：Fa（大，单向）（

7、大，单向）转速：转速：低低偏斜角：偏斜角：不允许（不允许（0） 应用：应用：Fa大，低速大，低速承载：承载：只能只能承受承受Fr（大）（大）,耐冲击耐冲击 转速：转速：高高偏斜角：偏斜角：很小（很小（24） 应用：应用：Fr大，轴刚性大大，轴刚性大内圈或外圈可分离内圈或外圈可分离9.9.圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承NN类类8.8.推力圆锥滚子轴承推力圆锥滚子轴承99类类13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号9.9.滚针轴承滚针轴承NANA类类承载：承载：Fr（较大）（较大）转速：转速：低低偏斜角：偏斜角：很小很小 应用：应用：Fr大，径向尺寸受限制，低速大，径向尺寸受限制，

8、低速13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号小结：小结：调心球轴承调心球轴承调心滚子轴承调心滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承推力球轴承推力球轴承深沟球轴承深沟球轴承角接触球轴承角接触球轴承推力圆柱推力圆柱滚子轴承滚子轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴承滚针轴承1 12 23 35 56 67 78 8N NNANA13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承承的的分分部部件件代代号号内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材

9、材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其它它代代号号五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号GB/T272GB/T272规定了滚动轴承代号由三部分组成：规定了滚动轴承代号由三部分组成： 内径代号：内径代号：00009999代 号000102030496内径 d10121517代号5如：如：0808表示轴承内径表示轴承内径d=5d=508=40mm08=40mm。13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 类型代号类型代号 尺寸系列代号尺寸系列代号

10、: :表示相同内径但外径和宽度不同的轴承。表示相同内径但外径和宽度不同的轴承。直径系列代号直径系列代号0 0、11特轻系列特轻系列22轻系列轻系列33中系列中系列44重系列重系列宽度系列代号：一般正常宽度为宽度系列代号：一般正常宽度为0 0，可不标。，可不标。尺寸尺寸承载能力承载能力但对于但对于2 2类和类和3 3类应标出类应标出“0”0”。 内部结构代号：内部结构代号：表示同类轴承的不同内部结构。表示同类轴承的不同内部结构。70000C：=15070000AC：=25070000B：=40013-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号 公差等级代号：公差等级代号：五级五级:

11、 :/P2 /P2 、 /P4/P4、 /P5/P5、 /P6(/P6x)/P6(/P6x)、 /P0/P0（普通级（普通级, ,不标）不标） 游隙代号：游隙代号： 六组六组:/C1 :/C1 、 /C2/C2、 /C0/C0（0 0组组, ,不标）、不标）、 /C3 /C3 、 /C4 /C4 、 /C5/C5高级高级 低级低级 游隙值：小游隙值：小 大大 13-2 滚动轴承的类型、特点和代号滚动轴承的类型、特点和代号例：例：62106210 d=50mmd=50mm轻系列轻系列正常宽度正常宽度深沟球轴承深沟球轴承0 0级公差（普通级）级公差（普通级）,0,0组游隙组游隙7309C/P573

12、09C/P5d=45mmd=45mm中系列中系列正常宽度正常宽度角接触球轴承角接触球轴承5 5级公差级公差=15=150 03021230212d=60mmd=60mm轻系列轻系列正常宽度正常宽度圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承0 0级公差（普通级），级公差（普通级），0 0组游隙组游隙13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择13-3 13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择一一. .载荷载荷方向方向大小大小轻、中轻、中球轴承球轴承重重滚子轴承滚子轴承受纯受纯FrFr66、N N、NANA受纯受纯FaFa55、8 8受受Fr+Fr+不大的不大的FaFa66、70000C70000C受受Fr

13、+Fr+较大的较大的FaFa33、70000AC70000AC、70000B70000B、 6+56+5、N+8N+8性质性质平稳平稳球轴承球轴承冲击冲击滚子轴承滚子轴承13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择二二. .转速转速三三. .刚度和调心性要求刚度和调心性要求13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择尺寸尺寸四四. .其它其它径向受限制径向受限制滚针轴承，特轻、轻系列滚针轴承，特轻、轻系列轴向受限制轴向受限制窄系列窄系列便于装拆便于装拆内（外）圈可分离，内（外）圈可分离，3 3、 N N类；类；经济经济13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式

14、和设计准则一一. .负荷分析负荷分析13-4 13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则1.1.向心轴承向心轴承主要承受主要承受F Fr r, ,不大的不大的F Fa a若仅受若仅受F Fa a各滚动体平均受载各滚动体平均受载若仅受若仅受F Fr r承载区承载区内滚动体受载内滚动体受载一般承载区小于半圈一般承载区小于半圈F FN0N0F FNiNirNiFF受力最大滚动体的载荷受力最大滚动体的载荷球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承ZF5Fr0NZF6 . 4Fr0N受受F Fr r+F+Fa a随随F Fa a增大，承载区增大增大，承载区增大13-4 滚动轴承

15、负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则2.2.向心推力轴承向心推力轴承支反力的作用点支反力的作用点离轴承小口端面离轴承小口端面a a处处a a13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则仅受外载荷仅受外载荷F FrereF Frere轴作用于轴承的力轴作用于轴承的力F FrereF Fi iF Fri riF FdidireriFFF Fi i某一滚动体对轴的反作用力某一滚动体对轴的反作用力F Fdidi由由F Fr r派生的轴向力派生的轴向力ddiFFF Fd d方向：小口指向大口方向：小口指向大口迫使内外圈分离迫使内外圈分离轴

16、承应成对使用轴承应成对使用一般按半圈受载计算，见一般按半圈受载计算，见P315/P315/表表13-713-7承载区承载区 F Fd d13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则受外载荷受外载荷F Frere+F+FaeaereaeFF承载区承载区13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则二二. .轴承各元件应力分析轴承各元件应力分析脉动循环脉动循环13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则二二. .失效形式和设计准则失效形式和设计准则失效形式失效形式点蚀点蚀接触疲劳失效接触

17、疲劳失效寿命计算寿命计算塑变塑变受静载或冲击受静载或冲击静强度计算静强度计算磨粒磨损或胶合磨粒磨损或胶合润滑不良或高速润滑不良或高速 改善润滑，校核极限转速改善润滑，校核极限转速设计准则设计准则一般轴承一般轴承额定寿命计算额定寿命计算低速、重载轴承低速、重载轴承静强度计算静强度计算高速轴承高速轴承额定寿命计算，校核极限转速额定寿命计算，校核极限转速13-5 滚动轴承寿命计滚动轴承寿命计算算一一. .实际寿命和平均寿命实际寿命和平均寿命13-5 13-5 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算实际寿命实际寿命滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀时，滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀时，转过的总转数或工作小时数。

18、转过的总转数或工作小时数。平均寿命平均寿命二二. .基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定寿命基本额定寿命一批相同的轴承，在相同的条件下一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中运转，其中90%90%不发生疲劳点蚀时，转过的总转数或工不发生疲劳点蚀时，转过的总转数或工作小时数。作小时数。基本额定动载荷基本额定动载荷C C基本额定寿命基本额定寿命L L1010=10=106 6转时，轴转时，轴承承受的载荷。承承受的载荷。 L L1010（r r），），L Lh h（h h），可靠度），可靠度R=90%R=90%P PL L101013-5 滚动轴承寿命计滚动轴承寿命计算算

19、三三. .寿命计算寿命计算当工作温度当工作温度1201200 0C C时时, ,引入温度系数引入温度系数f ft t, ,见见P313/P313/表表13-413-4。 当载荷当载荷P=CP=C时，时，L L1010=10=106 6r r当载荷当载荷PCPC时，时，L L1010= =？C C10106 6疲劳曲线方程：疲劳曲线方程：61010CLP) r (10PCL610)h(PCn6010L6h) r (10PCfL6t10)h(PCfn6010Lt6h13-5 滚动轴承寿命计滚动轴承寿命计算算四四. .当量动载荷当量动载荷P P的计算的计算手册中手册中C C由实验测得，其中加载条件：

20、由实验测得，其中加载条件：向心轴承向心轴承C是纯径向载荷是纯径向载荷Cr推力轴承推力轴承C是纯轴向载荷是纯轴向载荷Ca向心推力轴承向心推力轴承半圈受载，半圈受载，C指载荷的径向分量指载荷的径向分量Cr当量动载荷当量动载荷P P是一个假想载荷，在这个载荷作用下，是一个假想载荷，在这个载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。向心轴承向心轴承P是假想的径向载荷是假想的径向载荷Pr推力轴承推力轴承P是假想的轴向载荷是假想的轴向载荷Pa向心推力轴承向心推力轴承P是假想载荷的径向分量是假想载荷的径向分量Pr13-5 滚动轴承寿命计滚动轴承寿命计算算 当量动载

21、荷当量动载荷P P的计算方法：的计算方法：)YFXF(fParPe e轴向载荷影响系数（或判别系数、临界系数）轴向载荷影响系数（或判别系数、临界系数）五五.F.Fr r和和F Fa a的计算的计算1.F1.Fr r的计算的计算注意：支点位置；注意：支点位置；若是空间力系时，分别求若是空间力系时，分别求水平面水平面F Fr1Hr1H、F Fr2Hr2H垂直面垂直面F Fr1Vr1V、F Fr2Vr2V2V2r2H2r2r2V1r2H1r1rFFF,FFFF FrereF Ftete13-5 滚动轴承寿命计滚动轴承寿命计算算2.F2.Fa a的计算的计算 向心轴承向心轴承F Faeae轴承轴承1轴

22、承轴承2F Fa1a1=F=FaeaeF Fa2a2=0=0 向心推力轴承向心推力轴承F FrereF FrereF Fr1r1F Fr2r2F Fd1d1F Fd2d2(P315)(P315)13-5 滚动轴承寿命计滚动轴承寿命计算算轴有向左移的趋势轴有向左移的趋势轴承轴承1 1被压紧，轴承被压紧，轴承2 2被放松被放松轴承轴承1 1受的轴向力增大为受的轴向力增大为F Fd1d1+F+Fd1d1当当F Faeae+F+Fd2d2FFd1d1时时根据轴的静力平衡条件：根据轴的静力平衡条件：F Fd1d1+F+Fd1d1=F=Faeae+F+Fd2d2轴承轴承1 1的轴向力：的轴向力：F Fa1

23、a1=F=Faeae+F+Fd2d2F Fd1d1轴承轴承2 2的轴向力：的轴向力：F Fa2a2=F=Fd2d2结论结论被压紧的轴承：被压紧的轴承：F Fa a= =除去本身派生的轴向力后，其它轴向力的代数和除去本身派生的轴向力后，其它轴向力的代数和被放松的轴承：被放松的轴承：F Fa a= =本身派生的轴向力本身派生的轴向力当当F Faeae+F+Fd2d2FFFd2d2时时2 2紧紧1 1松松F Fa2a2=F=Faeae+F+Fd1d1若轴承反装：若轴承反装：F Fa1a1=F=Fd1d1当当F Faeae+F+Fd1d1F2m/s 轴承采用油润滑轴承采用油润滑V齿齿2m/s 轴承采用

24、脂润滑轴承采用脂润滑六六.润滑与密封润滑与密封1.润滑润滑13-7 轴承装置的设轴承装置的设计计目的：防止润滑油泄漏，防止灰尘等杂物进入。目的：防止润滑油泄漏，防止灰尘等杂物进入。密封装置：密封装置：接触式接触式和和非接触式非接触式。2.密封密封习题课习题课一一.图示为圆锥齿轮减速器中的小圆锥齿轮轴承，已知轴图示为圆锥齿轮减速器中的小圆锥齿轮轴承，已知轴承直径承直径d=30mm，圆锥齿轮，圆锥齿轮dm1=56.25mm，Fte=1130N，Fre=380N，Fae=146N，n=960r/min，载荷平稳，载荷平稳，Lh=24000h，试设计此轴承。，试设计此轴承。9055FteFaeFre解：解：一一.选择轴承类型：选择轴承类型：70000AC二二.确定轴承型号确定轴承型号根据根据d=30mm，选，选7206AC，查，查手册手册得：得：Cr=22.0kN，C0r=14.2kN，B=16mm，a=18.7mm习题课习题课1.定轴承的排列方式，求实际跨距定轴承的排列方式，求实际跨距三三.求作用在轴承上的载荷求作用在轴承上的载荷Fr1，Fr2，Fa1，Fa2采用反排列采用反排列mm3 .44a2B55l lmm4 .111a2B90l lBa55902.求载