第14章 滚动轴承

1、Rolling-contact Bearings14-1 14-1 概述概述14-2 14-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号14-3 14-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择14-4 14-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况14-5 14-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择14-6 14-6 轴承装置的设计轴承装置的设计14-7 14-7 滚动轴承例题分析滚动轴承例题分析教学内容教学内容14-1 概述概述 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

2、齿轮与轴）。件间的滚动接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。滚动轴承在减速器中的应用滚动轴承在减速器中的应用滚动轴承在海上钻井滚动轴承在海上钻井平台上的应用平台上的应用HistoryReconstruction of Old BearingSliding or Rolling BearingsSliding bearings:sliding frictionRolling bearings:rolling friction一、滚动轴承组成一、滚动轴承组成14-1 概述概述一、滚动轴承组成一、滚动轴承组成14-1 概述概述 内圈用来和轴颈内圈用来和轴颈装配，外圈用来和装配，外圈用来和轴承

3、座孔装配。通轴承座孔装配。通常是内圈随轴颈回常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但转，外圈固定，但也可以用于外圈回也可以用于外圈回转而内圈不动，或转而内圈不动，或是内、外圈同时回是内、外圈同时回转的场合。转的场合。一、滚动轴承组成一、滚动轴承组成14-1 概述概述14-1 概述概述一、滚动轴承组成一、滚动轴承组成二、滚动轴承的特点二、滚动轴承的特点14-1 概述概述优点：优点：1 1起动灵敏，效率高起动灵敏，效率高2 2轴向尺寸紧凑轴向尺寸紧凑3 3旋转精度高旋转精度高4 4已标准化，成批生产，设计、使用、已标准化，成批生产，设计、使用、润滑、维护都很方便润滑、维护都很方便缺点：缺点：1 1振动噪音

4、大振动噪音大2 2径向尺寸大径向尺寸大3 3不能剖分不能剖分 4. 4. 抗冲击能力差，高速重载下寿命低抗冲击能力差，高速重载下寿命低14-1 概述概述保持架可用低碳钢冲压制成。保持架可用低碳钢冲压制成。 滚动轴承的内外圈应具有较高的硬度和接触疲劳强度，滚动轴承的内外圈应具有较高的硬度和接触疲劳强度，良好的良好的耐磨性耐磨性和和冲击韧性冲击韧性，一般用含铬的合金钢制造，比，一般用含铬的合金钢制造，比如如Cr15Cr15，GCr15SiMn ,(61HRCGCr15SiMn ,(61HRC65HRC65HRC）等。）等。三、滚动轴承的材料三、滚动轴承的材料14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和

5、代号滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类一、滚动轴承的分类 按可承受的外载荷分类：按可承受的外载荷分类： 向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；向心轴承、推力轴承、向心推力轴承； 公称接触角公称接触角：滚动轴承的滚动体与外圈滚道接触：滚动轴承的滚动体与外圈滚道接触点的法线与径向平面间的夹角。点的法线与径向平面间的夹角。14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类一、滚动轴承的分类 按可承受的外载荷分类：按可承受的外载荷分类： 注意注意：公称接触角：公称接触角越大，滚动轴承承受轴越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。向载荷的能力越大。 l向心轴承向心轴

6、承：主要承受径向载荷：主要承受径向载荷R R 深沟球轴承深沟球轴承（6 6） 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N N）l向心推力轴承向心推力轴承：R + AR + A 角接触球轴承角接触球轴承（7 7） 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承（3 3）l推力轴承推力轴承：只能承受轴向载荷：只能承受轴向载荷A A 推力球轴承推力球轴承（5 5）14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类一、滚动轴承的分类 按可承受的外载荷分类：按可承受的外载荷分类： 14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类一、滚动轴承的分类 按滚动体的不同分类

7、：按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；球轴承、滚子轴承； 按轴承的结构形式不同分类：按轴承的结构形式不同分类：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，在国家标准中分为国家标准中分为1313类，其中，最为常用的轴承大约有下列类类，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14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类一、滚动轴承的分类深沟球轴承深沟球轴承类型和代号类型和代号3 3前置代号前置代号 基本代号基本代号

8、 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滚动轴承代号构成：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，由代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272GB/T272规定。规定。 前置代号前置代号表示轴承的分部件。

9、表示轴承的分部件。基本代号基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号后置代号表示轴承的精度与材料的特征。表示轴承的精度与材料的特征。14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号二、滚动轴承的代号方法二、滚动轴承的代号方法类型和代号类型和代号4 4 内径代号内径代号：内径代号内径代号5= =内径内径，如：，如：08表示轴承内径表示轴承内径d=508=40mm。 类型代号类型代号：常用轴承代号为：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。五类，详细代号查阅类型代号表。 公差等级代号公差等级代号：公差分：公差分2、4、

10、5 、6(6x)、 0级，共五个级别级，共五个级别 。以以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，为代号，0级不标注级不标注 。 游隙代号游隙代号：游隙分：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六个组别。共六个组别。 以以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5为代号，为代号，0组不标注。组不标注。 高级高级 低级低级 游隙值：小游隙值：小 大大 内径内径 d10121517代代 号号00010203特殊情况：特殊情况： 尺寸系列代号尺寸系列代号：表达：表达相同内径相同内径但外径和宽度不同的轴承。但外径和宽度不同的轴承。但对圆锥滚子轴承但对圆锥滚子轴承(3类类)和调心滚

11、子轴承和调心滚子轴承(2类类)不能省略不能省略“0”。外径系列代号：特轻外径系列代号：特轻(0、1)、轻、轻(2)、中、中(3)、重、重(4)。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”，通常不标注。，通常不标注。 二、滚动轴承的代号方法二、滚动轴承的代号方法类型和代号类型和代号5 5三、轴承代号示例三、轴承代号示例6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3中系列，中系列，08 内径内径d=40mm， 公差等级为公差等级为0级，游隙级，游隙组为组为0组；组； N105/P5： N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1特轻系列，特轻系列，05内径内径d=20mm，公差等级为，公差等级为5

12、级，游隙组为级，游隙组为0组；组；7214AC/P4： 7角接触球轴承，角接触球轴承，2轻系列，轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为，公差等级为4级，级，游隙组为游隙组为0组，公称接触角组，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2轻系列，轻系列，13内径内径d=65mm，0正常宽度正常宽度(0不可不可省略省略)，公差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；6103： 6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为，公差等级为0级，级，游隙组为游隙组为0组；组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规

13、律的部分。注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。 6 6深沟球轴承深沟球轴承L L直线轴承直线轴承5 5推力球轴承推力球轴承U U外球面球轴承外球面球轴承4 4双列深沟球轴承双列深沟球轴承NANA滚针轴承滚针轴承3 3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承N N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2929推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承9 9推力圆锥滚子轴承推力圆锥滚子轴承2 2调心滚子轴承调心滚子轴承8 8推力滚子轴承推力滚子轴承1 1调心球轴承调心球轴承7 7角接触球轴承角接触球轴承0 0

14、双列角接触球轴承双列角接触球轴承代号代号轴承类型轴承类型代号代号轴承类型轴承类型14.2 14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号14.314.3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择选择轴承的类型和直径系列选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径一、滚动轴承选择的一般过程一、滚动轴承选择的一般过程对没有严格要求的轴承对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算可不进行承载能力验算END进行承系能力验算进行承系能力验算合格合格不合格不合格对有较严格要求的轴承对有较严格要求的轴承二、滚动轴承类型选择应考虑的问题二、滚动轴承类型选择应考虑的问题14.314.3 滚

15、动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择1 1、载荷的大小、方向和性质、载荷的大小、方向和性质载荷大小载荷大小 小：小： 球轴承球轴承 ( (点接触点接触) )大：大：滚子轴承滚子轴承 ( (线接触线接触) )载荷方向载荷方向rF：深沟球轴承：深沟球轴承 (6(6类类) )圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承aF：推力球轴承：推力球轴承 (5(5类类) )推力滚子轴承推力滚子轴承aFrF和和arFF raFF (6(6类类) )(5(5类类) ) 角接触球轴承角接触球轴承 (7(7类类) )圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 (3(3类类) )aFrF、载荷性质载荷性质 平稳：平稳： 球轴承球轴承 冲击：冲击： 滚子轴承

16、滚子轴承 二、滚动轴承类型选择应考虑的问题二、滚动轴承类型选择应考虑的问题14.314.3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择2 2、转速和旋转精度、转速和旋转精度球轴承球轴承 极限转速极限转速 和和 旋转精度旋转精度 比滚子轴承的高比滚子轴承的高推力轴承推力轴承 极限转速极限转速 低低 ( (离心力使滚动体与保持架摩擦严重离心力使滚动体与保持架摩擦严重) )整体保持架整体保持架 极限转速极限转速 比分离的高比分离的高球轴承球轴承 滚子轴承滚子轴承高速、轻载高速、轻载低速、重载低速、重载3 3、调心性能、调心性能内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转轴刚性差、轴

17、承座孔同轴度差或多点支承轴刚性差、轴承座孔同轴度差或多点支承 选调心轴承（选调心轴承（ “1 1” 类类 或或 “2 2” 类类 ）；）；二、滚动轴承类型选择应考虑的问题二、滚动轴承类型选择应考虑的问题14.314.3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择4 4、其它、其它装拆方便装拆方便价格价格球轴承比滚子轴承低球轴承比滚子轴承低精度低的价格低精度低的价格低 ( (一般公差等级选一般公差等级选 0 0 级级 ) )内外圈分离的轴承内外圈分离的轴承 ( (圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 ) )轴承的装拆14.4 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况滚动轴承工作时，滚动轴承工作时，并非所有滚

18、动体都同时受载并非所有滚动体都同时受载。 滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜（如图所示）。（如图所示）。一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布当轴承仅受到纯径向力当轴承仅受到纯径向力 F Fr r 作用时：作用时： 接触点产生弹性变形，内圈下沉接触点产生弹性变形，内圈下沉，最多只有半圈滚动体受载。承载区各滚动最多只有半圈滚动体受载。承载区各滚动体的变形量不同，受载大小也不同。体的变形量不同，受载大小也不同。对于点接触

19、轴承：对于点接触轴承：对于线接触轴承：对于线接触轴承：rFzF5maxrFzF6 . 4max14.4 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是时时变化的，工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是时时变化的，而固定套圈受载最大处的工作状态最为恶劣。而固定套圈受载最大处的工作状态最为恶劣。14.4 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况三、轴向载荷对载荷分布的影响三、轴向载荷对载荷分布的影响14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的

20、选择取决于轴承承受的载荷、对轴承寿滚动轴承尺寸的选择取决于轴承承受的载荷、对轴承寿命要求以及可靠性的要求等。命要求以及可靠性的要求等。一、滚动轴承的失效形式一、滚动轴承的失效形式套圈和滚动体表面的套圈和滚动体表面的疲劳点蚀疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见是滚动轴承最基本和常见的失效形式，的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据。是作为滚动轴承寿命计算的依据。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：见的失效形式：磨损u 转速较高而润滑油不足时引起轴承转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤烧伤；u 润滑油不清洁而使滚动体

21、和滚道过度润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损磨损；u 装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等。和保持架等。 除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如：式。例如：14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择一、滚动轴承的失效形式一、滚动轴承的失效形式14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈是指轴承的滚动体或套圈首次出现点首次出现点蚀之前蚀之前，轴承的，轴承的转数转数或相应的或相应的运转小时数运转小时数。显然

22、，通常谈的。显然，通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命疲劳寿命。与一般结构件的疲劳寿命一样，滚与一般结构件的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大的（见右图）。的（见右图）。u 基本额定寿命基本额定寿命：具有：具有90可靠度可靠度时轴承的寿命，用时轴承的寿命，用L10表示。表示。100 90 80 70 60 5040 30 20 10 0151020未失效轴承数量%轴承的寿命/（106r）二、滚动轴承的基本额定寿命二、滚动轴承的基本额定寿命 基本额定动载荷基本额定动载荷规定轴承在基本额定寿命规定轴承在基本额定寿命L

23、 L1010 为为 10106 6 转转时，所能承受的最大载荷，用时，所能承受的最大载荷，用 C C 表示。表示。 即：在即：在C C 的作用下，运转的作用下，运转 10106 6 转转 时，有时，有1010的轴承出现的轴承出现点蚀，点蚀，9090的轴承完好。的轴承完好。额定动载荷越大额定动载荷越大轴承的承载能力越大轴承的承载能力越大对于具体轴承，对于具体轴承，C C 为定值，按手册查取。为定值，按手册查取。C Cr r 向心轴承向心轴承的基本额定动载荷，称为的基本额定动载荷，称为径向基本额定动载荷径向基本额定动载荷。C Ca a 推力轴承推力轴承的基本额定动载荷，称为的基本额定动载荷，称为轴

24、向基本额定动载荷轴向基本额定动载荷。14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择三、滚动轴承的基本额定动载荷三、滚动轴承的基本额定动载荷14.5 滚动轴承尺寸的选择 一个滚动轴承的基本额定寿命一个滚动轴承的基本额定寿命( (L L1010) )与轴承的基本与轴承的基本额定动载荷额定动载荷C C、轴承所受的外加载荷（、轴承所受的外加载荷（当量动载荷当量动载荷P P）等有关，可依据额定寿命计算公式确定。等有关，可依据额定寿命计算公式确定。 四、滚动轴承的寿命计算公式四、滚动轴承的寿命计算公式式中：式中：L L1010为以为以转数计转数计的滚动轴承的滚动轴承基本额定寿命基本额定寿命L L

25、h h 为以为以小时计小时计的滚动轴承的滚动轴承基本额定寿命基本额定寿命C C 为滚动轴承的为滚动轴承的基本额定动载荷基本额定动载荷（单位：（单位：N N）P P 为滚动轴承的为滚动轴承的当量额定动载荷当量额定动载荷（单位：（单位：N N）n n 为滚动轴承的为滚动轴承的工作转速工作转速（单位：（单位：r/min)r/min)为计算指数，对于球轴承，为计算指数，对于球轴承，3 3；对于滚子轴承，；对于滚子轴承，10/310/3。)10(610rPCL)(60106hPCnLh或14.5 滚动轴承尺寸的选择四、滚动轴承的寿命计算公式四、滚动轴承的寿命计算公式当工作温度高于当工作温度高于12012

26、0时，时，C C 值会下降，用温度系数值会下降，用温度系数 f ft t 修正：修正：hPCfnLth60106或：或：NnLfPCht61060寿命计算时，应满足：寿命计算时，应满足：hhLL计算寿命计算寿命预期寿命预期寿命或：或： CC所选轴承的所选轴承的额定动载荷额定动载荷所需的额所需的额定动载荷定动载荷14.5 滚动轴承尺寸的选择四、滚动轴承的寿命计算公式四、滚动轴承的寿命计算公式【例例1】30208轴承额定动载荷轴承额定动载荷C=34000 N，求：，求：(1)当量动载荷当量动载荷P=6200 N，工作转速，工作转速n=730 rmin，试计算轴，试计算轴承寿命。承寿命。(2)P=6

27、200 N，若求，若求Lh 10000 h，允许的最高转速，允许的最高转速n是多少是多少?(3)若工作转速，若工作转速，n=730 rmin，Lh10000 h，求最大的当量，求最大的当量动载荷为多少动载荷为多少?hPCnLh66416200340003106673060106010 轴承寿命：轴承寿命：最高转速：最高转速：min/48462003400031066lim1000060106010rPCLnh 【例例1】30208轴承额定动载荷轴承额定动载荷C=34000 N，求：，求：(1)当量动载荷当量动载荷P=6200 N，工作转速，工作转速n=730 rmin，试计算轴，试计算轴承寿命

28、。承寿命。(2)P=6200 N，若求，若求Lh 10000 h，允许的最高转速，允许的最高转速n是多少是多少?(3)若工作转速，若工作转速，n=730 rmin，Lh10000 h，求最大的当量，求最大的当量动载荷为多少动载荷为多少?NnLCPh54831073010000603400010.6063/10610max 最大当量动载荷：最大当量动载荷：【例例2 2】分析滚动轴承载荷增大一倍时，轴承寿命改变分析滚动轴承载荷增大一倍时，轴承寿命改变多少多少? ?轴承转速增大一倍时，轴承的寿命改变了多少轴承转速增大一倍时，轴承的寿命改变了多少? ? 212601060106010666PCnPCn

29、PCnLh PCnPCnPCnLh601026010601066621载荷增大一倍：载荷增大一倍：转速增大一倍：转速增大一倍：14.5 滚动轴承尺寸的选择在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承C值的载荷条件相一致值的载荷条件相一致当量动载荷当量动载荷（用字母（用字母P表示）。表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：各类轴承的当量动载荷可按下式计算：arYFXFP式中：式中：Fr与与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷 X、Y分别为轴承的分别为轴承的径向动载荷系

30、数径向动载荷系数与与轴向动载荷系数轴向动载荷系数五、滚动轴承的当量动载荷五、滚动轴承的当量动载荷 为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个乘上一个载荷系数载荷系数 f p 。)(arPYFXFfP：即载荷性质载荷性质载荷系数载荷系数 f p举例举例无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力中等冲击或中等惯性力1.21.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击强大冲击

31、1.83.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等14.5 滚动轴承尺寸的选择五、滚动轴承的当量动载荷五、滚动轴承的当量动载荷1仅受径向力仅受径向力Fr（6，N，NA，1）P = fP Fr2仅受轴向力仅受轴向力Fa（5）P = fP FaP = fP(X Fr +Y Fa)3同时受同时受Fr 和和Fa （3，7）14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择1 1、径向载荷径向载荷 F Fr r 的计算见轴系受力分析的计算见轴系受力分析, ,即：即：22VHrRRFRV1RV2RH1RH2FreFaeFte六、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷六、角接触

32、球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷FrFr和轴和轴向载荷向载荷 Fa Fa 的计算的计算例：斜齿轮安装在轴承之间的中部，转动方向如图所示，采用例：斜齿轮安装在轴承之间的中部，转动方向如图所示，采用一对一对7000070000型轴承。已知斜齿轮型轴承。已知斜齿轮 =15=15，分度圆直径，分度圆直径d=120 mmd=120 mm，轴传递的转矩轴传递的转矩T=19T=1910104 4NmmNmm，轴的转速，轴的转速n=1440 rn=1440 rminmin，求轴，求轴承受的径向力。承受的径向力。计算轴承的寿命首先必须求得轴承上的载荷计算轴承的寿命首先必须求得轴承上的载荷例：斜齿轮安装在轴承之间的

33、中部，转动方向如图所示，采用例：斜齿轮安装在轴承之间的中部，转动方向如图所示，采用一对一对7000070000型轴承。已知斜齿轮型轴承。已知斜齿轮 =15=15，分度圆直径，分度圆直径d=120 mmd=120 mm，轴传递的转矩轴传递的转矩T=19T=1910104 4NmmNmm，轴的转速，轴的转速n=1440 rn=1440 rminmin，求轴，求轴承受的径向力。承受的径向力。圆锥滚子轴承角接触球轴承70000C(a=15)70000AC(a =25)70000B(a =40)Fd=Fr(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr 对于对于向心推力轴承向心推力轴承，由径向载

34、荷由径向载荷F Fr1r1和和F Fr2r2所派生的轴所派生的轴向力向力F Fd1d1和和F Fd2d2的大小可按下表所列的公式计算。的大小可按下表所列的公式计算。 14.5 滚动轴承尺寸的选择六、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷六、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr和和轴向载荷轴向载荷 Fa 的计算的计算2 2、轴向载荷轴向载荷F Fa1a1和和F Fa2a2则则不完全不完全取决于外载荷取决于外载荷F Frere、F Ftete、F Faeae，还与轴上所受的派生轴向力还与轴上所受的派生轴向力F Fd1d1和和F Fd2d2有关。有关。 角接触轴承的排列方法角接触轴承的排列方法为使

35、为使Fd 得到平衡，角接触轴承必须成对使用。得到平衡，角接触轴承必须成对使用。 正装正装 面对面安装面对面安装两轴承外圈的窄边相对，两轴承外圈的窄边相对，即内部轴向力指向相对。即内部轴向力指向相对。Fae Fd1Fd2 反装反装 背靠背安装背靠背安装两轴承外圈的宽边相对，两轴承外圈的宽边相对，即派生轴向力指向相背。即派生轴向力指向相背。FaeFd1Fd2角接触轴承的排列方法角接触轴承的排列方法 Fd2和和 S2 都是右轴承所受的力，故：都是右轴承所受的力，故： 若若 Fd1 + Fae Fd2Fd1Fd2FaeS2 圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：

36、轴视为一体）：12轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，但外圈被固定，使得使得221SFFFdaed222SFFda使轴向力平衡，使轴向力平衡，故：故：右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力S2，而左轴承被放松，而左轴承被放松，11daFFFr1Fr2即：即：Fa1=Fd1 （放松端）（放松端） Fa2=Fd1 Fae （压紧端）（压紧端）合力合力aedFF1 若若 Fd1 + Fae Fd1轴向合力向右，轴有向右轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，移动的趋势，左轴承左轴承被压紧，会产生反被压紧，会产生反力力S1，使轴向力平衡：使轴向力平衡：

37、aeddFFSF211aedaFFF2122daFF（压紧端）（压紧端）（放松端）（放松端）Fae S2Fd1Fd212轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，右轴承右轴承被压紧，会产生反力被压紧，会产生反力S 2， 使轴向力平衡：使轴向力平衡：221SFFFaedd 若若 Fd2 + Fae Fd1，11daFFaedaFFF12（放松端）（放松端）（压紧端）（压紧端）向心推力轴承所受轴向力向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为：的计算方法可以归纳为： 由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松放松”或或

38、被被“压紧压紧”的轴承；的轴承； 确定被确定被“放松放松”轴承的轴向力仅为其轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力本身派生的轴向力； 被被“压紧压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各其余各轴向力之合力轴向力之合力。滚动轴承尺滚动轴承尺寸的选择寸的选择7 7对于在工作载荷下基本对于在工作载荷下基本不旋转不旋转或或缓慢旋转缓慢旋转或缓慢摆或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的面上的接触应力过大接触应力过大而产生的而产生的过大的塑性变形过大的塑性变形。在国家标准中，对每一种规格的滚动

39、轴承规定了在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限一个不应超过得载荷界限基本额定静载荷基本额定静载荷，用，用C0表示。表示。14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择七、滚动轴承的静承载能力七、滚动轴承的静承载能力 轴承上作用的径向载荷轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa应折合成一应折合成一个个当量静载荷当量静载荷P0即：即： P0=X0Fr+Y0Fa式中：式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，可由轴承手册查取。系数，可由轴承手册查取。按轴承静承载能力选择轴承的公式为：按轴承静承载

40、能力选择轴承的公式为：000PSC 式中：式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。为静强度安全系数，可由设计手册查取。七、滚动轴承的静承载能力七、滚动轴承的静承载能力14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷PnLC/ 16101060由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承八、滚动轴承尺寸选择的过程八、滚动轴承尺寸

41、选择的过程14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择例：如图所示反装的两个圆锥滚子轴承例：如图所示反装的两个圆锥滚子轴承30209E30209E，齿轮的分度圆，齿轮的分度圆直径直径d=200mmd=200mm，其上作用圆周力，其上作用圆周力F Ft t=3000N=3000N，径向力，径向力F FR R=1200N,=1200N,轴向力轴向力F Fa a=1000N=1000N，载荷系数，载荷系数f fp p=1.2=1.2。试求。试求：（1 1）两轴承所受的径向载荷；）两轴承所受的径向载荷；（2 2）两个轴承所受的当量动载荷；）两个轴承所受的当量动载荷；（3 3）哪个轴承的寿命

42、较短？）哪个轴承的寿命较短？0, 1,; 5 . 1, 4 . 0,; 5 . 1, 4 . 0,2YXeFFYXeFFYeYFSrArAr当当(2)(2)附加轴向力的求解：附加轴向力的求解：因为是背靠背安装，所以附加轴向力的方向如图因为是背靠背安装，所以附加轴向力的方向如图c c所示：所示：(3)当量动载荷的求解：当量动载荷的求解：滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择9 9在一般的工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷在一般的工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷和基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可和基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可靠度均为靠度均为90%。但是，对于航空

43、航天产品、国防装备等，。但是，对于航空航天产品、国防装备等，对于轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的对于轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的计算须引入计算须引入可靠性系数可靠性系数a a1 1，即修正寿命为：，即修正寿命为：)(601016101PCnaLaLn九、滚动轴承的可靠度九、滚动轴承的可靠度14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择可靠度%909596979899LnL10L5L4L3L2L1a11.00.620.530.440.30.21可靠度不为可靠度不为90%时的额定寿命修正系数时的额定寿命修正系数a1 (GB/T6391-1995)a1也可按下式

44、计算确定：也可按下式计算确定：5 . 111)9 . 0lnln(Ra 式中式中R为要求达到的可靠度。为要求达到的可靠度。 九、滚动轴承的可靠度九、滚动轴承的可靠度14.5 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择14.614.6 轴承装置的设计轴承装置的设计一、支撑部分的刚性和同心度一、支撑部分的刚性和同心度 轴承的轴承的装置设计装置设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的内容包括：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。合以及轴承的装拆等问题。14.614.6 轴承装置的

45、设计轴承装置的设计一、支撑部分的刚性和同心度一、支撑部分的刚性和同心度 如果如果外壳外壳使用轻合使用轻合金或非金属制成的，金或非金属制成的，安装轴承处应采用钢安装轴承处应采用钢或铸铁制的套杯。或铸铁制的套杯。 对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两持同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；轴承孔一次镗出；14.614.6 轴承装置的设计轴承装置的设计二、轴承的配置二、轴承的配置 指两个支承各自分别限制轴的一个方向的移动，指两个支承各自分别限制轴的一个方向的移动，两个支承合在一起就能限

46、制轴的双向移动。两个支承合在一起就能限制轴的双向移动。1 1、双支点各单向固定、双支点各单向固定（两端固定两端固定）适合于工作温升不高的短轴（跨距适合于工作温升不高的短轴（跨距 L 400 mm）考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙a 。 合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、防止防止轴向窜动轴向窜动以及轴以及轴受热膨胀受热膨胀后不致于将轴承卡死等因素。后不致于将轴承卡死等因素。1 1、双支点各单向固定、双支点各单向固定1 1、双支点各单向固定（、双支点各单向固定（两端固定两端固定）14.614.6 轴承装置

47、的设计轴承装置的设计二、轴承的配置二、轴承的配置2 2、一支点双向固定，另一端支点游动、一支点双向固定，另一端支点游动适合于工作温升高的长轴适合于工作温升高的长轴（跨距（跨距 L 400 mm）游动支点游动支点的轴承的轴承只承受径向力只承受径向力，不承受轴向力。，不承受轴向力。固定支点固定支点的轴承内、外圈均固定，的轴承内、外圈均固定，承担双向轴向力承担双向轴向力。当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。3 3、两端游动支承、两端游动支承三、滚动轴承的轴向固定三、滚动轴承的轴向固定14.614.6 轴承装置的设计轴承装置的设计四、轴承游隙及轴