机械设计基础第六_滚动轴承

1、自用盘编号JJ321001 16-1 滚动轴承的基本类型滚动轴承的基本类型外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架: 将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动；硬度和接触疲劳强度硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，保持架：低碳钢， 高速轴承：有色金属或塑料。高速轴承：有色金属或塑料。一、滚动轴承的组成一、滚动轴承的组成滚动副的材料要求：滚动副的材料要求：外圈

2、、内圈、滚动体、保持架外圈、内圈、滚动体、保持架优点：优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等。和易于互换等。缺点：缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。抗冲击能力差、高速时出现噪音。接触角：接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角称为公称接触角。心线的平面之间的夹角称为公称接触角。接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 = = 0 表表16-1 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型公称接触角公称接触角向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷

3、径向接触角接触轴向接触角接触0 4545= 9= 90 45 9090滚动轴承滚动轴承 标准化标准化设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。熟悉标准，正确选用。轴承轴承类型类型按载荷按载荷方向分方向分按滚动体按滚动体形状分形状分向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承二、滚动轴承的基本类型二、滚动轴承的基本类型 用球形滚动体的轴承称为：用球形滚动体的轴承称为：球轴承；球轴承；用各种滚子的轴用各种滚子的轴承称为：承称为：滚子轴承。滚子轴承。 滚动轴承常用类型 表表16-2 常用滚动轴承的类型和特性

4、常用滚动轴承的类型和特性 主要承受径向负荷，可承受少量的双向轴向负荷。外圈滚道为球面，具有自动调心性能。适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难于精确对中的支承23中12221323(0)222(0)323调心球轴承1或(1) 同时能承受径向负荷和双向的轴向负荷，比角接触球轴承具有较大的承载能力，与双联角接触球轴承比较，在同样负荷作用下能使轴在轴向更紧密地固定中32333233双列角接触球轴承特性与应用允许角偏转差极限转速ne组合代号尺寸系列代号结构简图及承载方向轴承名称类型及代号 能承受较大的径向负荷和单向的轴向负荷，极限转速较低。内外圈可分离，轴承游隙可在安装时调整。通常成对使用，对称安装。适

5、用于转速较高、轴的刚性较好的场合。2中302 303313 320322 323329 330331 33002 0313 2022 2329 3031 32圆锥滚子轴承3 可承受很大的轴向负荷和一定的径向负荷，滚子为鼓形，外圈滚道为球面，能自动调心。转速可比推力球轴承高。常用于水轮机轴和起重机转盘等23292293294929394推力调心滚子轴承2 主要承受径向负荷，其承受能力比调心球轴承大一倍，也能承受少量的双向轴向负荷。外圈滚道为球面，具有调心性能，适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承0.52中213 222222 230231 232240 24113 2223 303

6、1 3240 41调心滚子轴承2特性与应用允许角偏转差极限转速组合代号尺寸系列代号结构简图及承载方向轴承名称类型代号不允许不允许低522523524222324 推力球轴承的套圈与滚动体可分离，单向推力球轴承只能承受单向轴向负荷，两个圈的内孔不一样大，内孔较小的与轴配合，内孔较大的与机座固定。双向推力球轴承可以承受双向轴向负荷，中间圈与轴配合，另两个圈为松圈 高速时，由于离心力大，寿命较低。常用于轴向负荷大、转速不高的场合低51151251351411121314推力球轴承5 主要承受径向负荷，也能承受一定的双向轴向负荷。它比深沟球轴承具有较大的承载能力中4243(2)2(2)3双列深沟球轴承

7、4特性与应用允许角偏转差极限转速组合代号尺寸系列代号结构简图及承载方向轴承名称类型代号 能承受很大的单向轴向负荷，但不能承受径向负荷。它比推力球轴承承载能力要大，套圈也分紧圈与松圈。极限转速很低，适用于低速重载场合。不允许低8118121112推力圆柱滚子轴承8 能同时承受径向负荷与单向的轴向负荷，公称接触角a有15、2540三种，a越大，轴向承载能力也越大。成对使用，对称安装，极限转速较高。适用于转速较高，同时承受径向和轴向负荷的场合。2 3 较高7197072737419(1)0(0)2(0)3(0)4角接触球轴承7 主要承受径向负荷，也可同时承受少量双向轴向负荷，工作时内外圈轴线允许偏斜

8、。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛。但承受冲击载荷能力较差，适用于高速场合。在高速时可代替推力球轴承。8 16高61763761861916060 6263 6417 3718 19(0)0(1)0(0)2(0)3(0)4深沟球轴承6或(16)特性与应用允许角偏转差极限转速组合代号尺寸系列代号结构简图及承载方向轴承名称类型代号 滚动体数量较多，一般没有保持架。径向尺寸紧凑且承载能力很大，价格低廉 不能承受轴向负荷，摩擦系数较大，不允许有偏斜。常用于径向尺寸受限制而径向负荷又较大的装置中 只能承受径向负荷。承载能力比同尺寸的球轴承大，承受冲击载荷能力大，极限转速高 对轴的偏

9、斜敏感，允许偏斜较小，用于刚性较大的轴上，并要求支承座孔很好地对中不允许低NA48NA49NA69484969滚针轴承NA2 4 较高N10N2N22N3N23N410(0)222(0)323(0)4圆柱滚子轴承N特性与应用允许角偏转差极限转速组合代号尺寸系列代号结构简图及承载方向轴承名称类型代号 在同样外形尺寸下。滚子轴承的承载能力约为球轴承在同样外形尺寸下。滚子轴承的承载能力约为球轴承的的1.53倍。所以，在载荷较大或有冲击载荷时宜采用滚倍。所以，在载荷较大或有冲击载荷时宜采用滚子轴承。但当轴承内径子轴承。但当轴承内径d 20mm时，滚子轴承和球轴承的时，滚子轴承和球轴承的承载能力已相差不

10、多，而球轴承的价格一般低于滚子轴承，承载能力已相差不多，而球轴承的价格一般低于滚子轴承，故可优先选用球轴承。故可优先选用球轴承。 由于结构的不同，各类轴承的使用性能如下：由于结构的不同，各类轴承的使用性能如下： 1承载能力 接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等与接触角有关。和承载能力等与接触角有关。 2接触角 接触角 轴向承载能力 滚动轴承按其承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承按其承受载荷的方向或公称接触角的不同，可分为：可分为： （1）径向轴承，主要承受径向载荷，其公称接触角从）径向轴承，主要承受径向载荷，其公称接触

11、角从0 到到45 ；（2）推力轴承，主要用于承受轴向载荷，其公称接触角）推力轴承，主要用于承受轴向载荷，其公称接触角从大于从大于45 到到90 。图例公称接触角a推力轴承径向轴承轴承类型a=0径向接触45a90推力角接触0a100 时，时， C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。310/3 =一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命。表表16-8 温度系数温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft 10025020015012530010.950.900.700.800.60表表16-9 载荷系数载荷系数 载荷性质载荷性质

12、 无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击 中等冲击中等冲击 强烈冲击强烈冲击fP1.01.21.21.81.83.0NLnfPfChtP/161060或：hPfCfnLPth60106修正结果：修正结果：工作中冲击振动工作中冲击振动 C 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正。 基本额定动载荷：基本额定动载荷：-向心轴承向心轴承-推力轴承推力轴承CrCaC 自用盘编号JJ321002 表表16-10 轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常使用的仪器和设备不经常使用的仪器和设备 500 Lh /h 短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果短时间或间断使

13、用，中断时不致引起严重后果 40008000 间断使用，中断时会引起严重后果间断使用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h工作的机械工作的机械 1200020000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械 4000060000 NLnfPfChtP/161060自用盘编号JJ321002 例例2 试求试求N207轴承允许的最大径向载荷。已知工作转速轴承允许的最大径向载荷。已知工作转速n200r/min，工作温度，工作温度t100，载荷平稳，寿命，载荷平稳，寿命Lh10000h。解：对向心轴承，由寿命计算式可得载荷为：解：对向心轴承，由寿命计算式可得载荷为： 由机械设计手册

14、查得圆柱滚子轴承由机械设计手册查得圆柱滚子轴承N207的径向额定的径向额定动载荷动载荷C28500N；因；因teFa / Fr eXYXY0.345 0.22 1.990.689 0.26 1.711.03 0.28 1.551.38 0.30 0.56 1.45 1 0 0.178 0.38 1.470.357 0.40 1.400.714 0.23 1.301.07 0.46 1.23= = 15 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0 角角接接触触球球轴轴承承= 25= 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0= 4= 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚

15、子轴承(单列) - 1.5tg 0.4 0.4ctg 1 0 调心球轴承(双列) - 1.5tg 0.65 0.65ctg 1 0 (单列单列)四、角接触向心轴承轴向载荷的计算四、角接触向心轴承轴向载荷的计算受力分析：受力分析：FrFi = Fi +F”iFiF”iF总轴向力F= Fi为使内部轴向力平衡，以免轴窜动，这种轴承应为使内部轴向力平衡，以免轴窜动，这种轴承应:成对使用，对称安装。成对使用，对称安装。Fi表表16-12 角接触向心球轴承角接触向心球轴承 轴承类型轴承类型 角接触向心球轴承角接触向心球轴承F eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承= = 15 = =

16、 25 = = 40Fr / (2Y)Y是 的轴向系数eFr Fa -内部轴向力内部轴向力第i个滚动体1.若若 FA+ F2 F1压紧端：压紧端：Fa1 = FA+ F2 放松端：放松端：Fa2 = F2 2.若若 FA+F2 F1 则有：则有： 结论与正装相同！结论与正装相同！压紧端：压紧端：Fa1 = FA+ F2 放松端：放松端：Fa2 = F2 2.若若 FA+F2 P2 ，以轴承，以轴承1的当量动载荷为计算依据。的当量动载荷为计算依据。FAa1a2O1O212FS2Fr2FS1Fr1Faa1a2O1O212F2Fr2F1Fr1（3）计算所需基本额定动载荷）计算所需基本额定动载荷315

17、111060 htprLnfPfC查表，中等冲击取查表，中等冲击取fp=1.5，正常温度正常温度ft=1 .N3029010500060123945 .1315（4）查表）查表7208AC轴承的基本额定动载荷为轴承的基本额定动载荷为 35200N大于计算值，故所选轴承适用大于计算值，故所选轴承适用一、滚动轴承的润滑一、滚动轴承的润滑润滑剂润滑剂 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。16-4 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑

18、脂润滑油润滑油固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: - 常用常用- 高速、高温高速、高温当当dn (23) 105 mmr/min时，采用脂润滑，否则时，采用脂润滑，否则用油润滑。用油润滑。 脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用。境下使用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。二、滚动承的密封二、滚动承的密封润滑油的选择：润滑油的选

19、择：润滑油的粘度根据速度因素润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度和工作温度t来确定。来确定。1000000500000200000100000500002000010000-40-20 0 204060100 12080dn/(mmr/min)t / 润滑油粘度的选择润滑油粘度的选择5cSt(40时时)102065110250400滚动承的密封方式的选择与滚动承的密封方式的选择与润润滑的种类、工作环境、温度、滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度密封表面的圆周速度有关。有关。分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封

20、迷宫式密封迷宫式密封-毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封例如：例如： dn=100000，t=90 可用可用 110 号润滑油号润滑油 110毛毡圈密封毛毡圈密封适用场合：适用场合：脂润滑，要求环境清洁，脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过工作温度不超过90 矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。适用场合：适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴脂或油润滑，轴颈圆周轴速度速度v45 m/s，工作温工作温度度: -40100 (a)(b)防漏油防灰尘密封圈密封密封圈密封密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架，有的没有，制成

21、标准件。密封唇朝里，目的是防漏油。密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质接触式密封：接触式密封：适用场合：适用场合： 脂润滑，要求环境干燥清洁。脂润滑，要求环境干燥清洁。 靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取0.10.3 mm。间隙封圈间隙封圈(a)(b)=0.10.3 mm非接触式密封：非接触式密封：适用场合：适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用 脂的地点。密封效果可靠。脂的地点。密封效果可靠。 迷宫式封圈迷宫式封圈=0.10.2 mm(a)(b)=1.52 mm适用场合：适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。适用

22、于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。 组合封圈组合封圈组合式密封：组合式密封：16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的选择1.1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；锥滚子轴承；如斜齿轮轴16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的

23、选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；锥滚子轴承；如斜齿轮轴16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、轴承类型的选择一、轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；锥滚子轴承；如斜齿轮轴3.纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。自用盘编号JJ321002

24、 二、二、轴承的固定轴承的固定固定方式固定方式两端固定两端固定一端固定、一端游动。一端固定、一端游动。两端固定支承两端固定支承C=0.20.3 mm预留补偿间隙预留补偿间隙两端固定支承两端固定支承2. 一端固定、一端游动一端固定、一端游动固定支承固定支承游动支承游动支承L一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。适用于温度变化较大的长轴。适用于温度变化较大的长轴。游动支承游动支承调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片二、二、 轴承组合的调整轴承组合的调整加减垫片的厚度加减垫片的厚度调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片1. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整螺钉调整螺钉

25、调整方法：方法：螺钉调整螺钉调整2. 轴承的预紧轴承的预紧方法方法加金属垫片加金属垫片磨窄套圈磨窄套圈3. 轴承组合位置的调整轴承组合位置的调整目的：目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等例如：例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。才能保证正确啮合。方法：方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片锥顶点不重合！锥顶点不重合！轴承组合位置调整的方法：轴承组合位置调整的方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片锥顶点重合！锥顶点重合！四、

26、轴承的拆装四、轴承的拆装三、三、 轴承组合的配合轴承组合的配合配合类型配合类型内圈孔内圈孔-轴轴一般原则：一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈紧。套圈紧。 基孔制基孔制外圈外圈-轴承座孔轴承座孔 基轴制基轴制 轴公差：轴公差：k6、m6 内圈：内圈： 孔公差：孔公差： H7、J7、JS7 游动支点游动支点：G7内圈与轴采用具有过盈的过渡配合较松的过渡配合 间隙配合 结构不合理！结构不合理！轴肩高度轴肩高度 内圈外径内圈外径h1h1外圈：外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。应留拆卸高度，或留螺孔。本本 章章 重重 点点(1)(1) 了解滚动轴承的基本结

27、构和特点。了解滚动轴承的基本结构和特点。(2)(2) 熟练掌握滚动轴承类型选择，轴承代号。熟练掌握滚动轴承类型选择，轴承代号。(3)(3) 掌握常用滚动轴承的尺寸选择计算。掌握常用滚动轴承的尺寸选择计算。(4)(4) 能够进行滚动轴承的组合设计。能够进行滚动轴承的组合设计。 16-1 滚动轴承的基本类型滚动轴承的基本类型外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架: 将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动；硬度和接触疲劳强度硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制

28、造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，保持架：低碳钢， 高速轴承：有色金属或塑料。高速轴承：有色金属或塑料。一、滚动轴承的组成一、滚动轴承的组成滚动副的材料要求：滚动副的材料要求：外圈、内圈、滚动体、保持架外圈、内圈、滚动体、保持架3. 后置代号后置代号 - 用字母（或加数字）表示。用字母（或加数字）表示。 内部内部结构结构表表16-5 轴承后置代号排列顺序轴承后置代号排列顺序后置代号组后置代号组含含 义义1密封与防尘密封与防尘结构结构238保持架保持架及材料及材料游隙游隙轴承轴承材料材料公差公差等级等级配置配置其它其它7456宽

29、宽(高高)度度系列代号系列代号直径系列直径系列代号代号前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号表表16-3 滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序（ ）类类型型代代号号尺寸系列代号尺寸系列代号注：注： 代表字母；代表字母； 代表数字代表数字 或加或加成套轴承分部成套轴承分部件代号件代号（2 2） 塑性变形塑性变形 此外，使用维护和保养不当或密封润滑不良也能引此外，使用维护和保养不当或密封润滑不良也能引起轴承早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损等失效形式。起轴承早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损等失效形式。 当轴承转速很低或间歇摆动时，一般不会产生疲劳当轴承转速很低或间歇摆动时，

30、一般不会产生疲劳损坏。而很大的静载荷或冲击载荷会使轴承滚道和滚动体损坏。而很大的静载荷或冲击载荷会使轴承滚道和滚动体接触处产生塑性变形，使滚道表面形成变形的凹坑。从而接触处产生塑性变形，使滚道表面形成变形的凹坑。从而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声，无法正常工作。使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声，无法正常工作。 二、轴承寿命二、轴承寿命 轴承的套圈或滚动体的材料首次出现疲劳点蚀前，轴承的套圈或滚动体的材料首次出现疲劳点蚀前，一个套圈相对于另一个套圈的转数，称为一个套圈相对于另一个套圈的转数，称为轴承的寿命轴承的寿命。寿。寿命还可以用在恒定转速下的运转小时数来表示。命还可以用在恒定转速下的运转小时数来表示。 对于一组同一型号