第十三章 滚动轴承

1、13.1 轴承的功用和类型13.2 径向滑动轴承的主要类型 13.3 滑动轴承的材料及轴瓦结构 13.4 滑动轴承的润滑13.5 非液体润滑滑动轴承的计算 13.6 滚动轴承的组成、类型及特点13.7 滚动轴承的代号13.8 滚动轴承类型的选择13.9 滚动轴承的组合设计13.10 滚动轴承的工作情况分析及计算第十三章 滑动轴承 13.1 轴承的功用和类型轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。一、轴

2、承应满足如下基本要求：二、轴承的分类根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。 (或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。 13.1 轴承的功用和类型滚动轴承和滑动轴承示例 一、滑动轴承类型 径向轴承（向心轴承）（受Fr）止推轴承（推力轴承）（受Fa） 按承载：按润滑状态：流体润滑轴承、非流体润滑轴承、无润滑轴承 二、滑动轴承的特点 13.1 轴承的功用和类型 13.2 径向滑动轴承的主要类型一、整体式径向滑动轴承 特点：1）结构简单、成本低 2）轴套磨损后，间隙无法调整 3）装拆不便（只能从轴端装拆）适于低速、轻载或间隙工作的机器。由轴承座、整体轴套、油孔等组成轴承座整

3、体轴套螺纹孔油杯孔 二、剖分式径向滑动轴承 三、自动调心式 四、调隙式径向滑动轴承 13.2 径向滑动轴承的主要类型螺栓轴承盖轴承座油杯座孔螺母套管上轴瓦下轴瓦对开式轴承(剖分轴套) 13.3 滑动轴承的材料及轴瓦结构 一、滑动轴承的材料 主要失效形式：磨损和胶合、疲劳破坏 1、对轴承材料的要求 2、常用材料 金属材料： 1）铸铁 2）轴承合金 3）铜合金 4）铝基合金 5）多孔质金属材料（粉末冶金） 非金属材料塑料、橡胶 二、轴瓦结构 1、轴瓦的形式与结构（如图）剖分式轴瓦2、油孔、油槽和油室 整体式轴瓦 油孔、油槽开设原则 ：1、润滑油应从油膜压力最小处输入轴承 2、油槽（沟）开在非承载区

4、，否则会降低油膜的承载能力 3、油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失 4、水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到承载区，全周油槽应开在靠近轴承端部处。13.4 径向滑动轴承的主要类型 13.5 滑动轴承的润滑 一、润滑剂的选择 工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境 1、润滑油 （1）压力大、温度高、载荷冲击变动大 粘度大的润滑油 （2）滑动速度大 粘度较低的润滑油 （3）粗糙或未经跑合的表面 粘度较高的润滑油 2、润滑脂 3、固体润滑剂 二、润滑方法 1、油润滑 连续供油: 间歇供油:油壶或油枪1) 滴油润滑 2) 绳芯润滑3) 油环润滑 4) 浸油润滑 5) 飞溅润滑 6) 压力

5、循环润滑 2、脂润滑 旋盖式油脂杯、黄油枪 13.5 滑动轴承的润滑 13.6 非液体润滑滑动轴承的设计计算 一、径向滑动轴承 1、限制平均比压P 目的：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出 pdBFp2、限制轴承的p、v值 目的：限制pv是控制轴承温升，避免边界膜的破裂 19100100060vpBFndndBFvp 3、限制滑动速度v 目的：当p较小时，避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损 100060vdnv二、推力滑动轴承 限制轴承平均比压p和pvm值 13.6 非液体润滑滑动轴承的设计计算 13.7 滚动轴承的组成、类型及特点一、滚动轴承的组成滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4

6、组成。内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。 常见的滚动体有七种形状，一种是球形，六种是滚子。13.7 滚动轴承的组成、类型及特点 二、滚动轴承的类型及特点1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承1）向心轴承径向接触轴承径向接触轴承：公称接触角=0，主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷。向心角接触轴承向心角接触轴承：公称接触角=045，同时承受径向载荷和轴向载荷。公称接触角公称接触角 的概念的概念13.7 滚动轴承的

7、组成、类型及特点 2）推力轴承推力角接触轴承推力角接触轴承：公称接触角=4590，主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。轴向接触轴承轴向接触轴承：公称接触角=90，只能承受轴向载荷。13.7 滚动轴承的组成、类型及特点 2.按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。 3.按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。 4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。13.7 滚动轴承的组成、类型及特点 13.8 滚动轴承的代号前置代号表示轴承的分部件。后置代号表示轴承的精度与材料的特

8、征。前置代号基本代号后置代号基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。基本代号由轴承类型代号、尺寸代号及内径代号构成。 例：6 3 05 (/P0)6 3 05 (/P0) 例：7 2 12 C7 2 12 C 深沟球轴承深沟球轴承直径系列为直径系列为3(3(中中), ),宽度系列为宽度系列为0(0(不标不标) )内径内径d=25mm0 0级公差级公差( (不标不标) )角接触球轴承角接触球轴承直径系列为直径系列为2(2(轻轻), ),宽度系列为宽度系列为0(0(不标不标) ) 内径内径d =60mmd =60mm=15=1513.8 滚动轴承的代号 13.9 滚动轴承类型的选

9、择滚子轴承承载能力比球轴承大一一. . 轴承的载荷轴承的载荷二二. . 轴承的转速轴承的转速球轴承的极限转速比滚子轴承大三三. . 轴承的调心性能轴承的调心性能刚度差、跨距大、轴承孔精度低的场合选用四四. . 轴承的安装和拆卸轴承的安装和拆卸内外圈可分离的轴承安装方便五五. . 轴承的价格轴承的价格 球轴承比滚子轴承便宜 13.10 滚动轴承的组合设计一、轴承的轴向固定内圈固定：内圈固定：轴肩、轴端压板、圆螺母与止动垫圈等外圈固定：外圈固定：端盖固定、弹性挡圈、套筒等组合设计是指轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整与装拆等。 二、 轴承组的轴向固定 除了合理选择轴承的类型和尺寸

10、外，还必须正确、合理地进行轴承的组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整与装拆等问题。1.两端固定式13.10 滚动轴承的组合设计径向载荷由左右两个轴承共同承担 2.一端固定、一端游动式 一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。13.10 滚动轴承的组合设计 三、滚动轴承的安装与拆卸（1）轴承的安装冷压法热套法（2）轴承的拆卸采用专用工具或压力机拆卸轴承 为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴

11、承内圈的高度。13.10 滚动轴承的组合设计 13.10 滚动轴承的组合设计四、滚动轴承的配合由于滚动轴承是标准件，因此内圈与轴采用基孔制。n6、m6、k6、js6。 外圈与箱体座孔采用基轴制。J7、J6、H7、G7。 13.11 滚动轴承的工作情况分析及计算一、滚动轴承的受载情况分析 轴承转动时，承受径向载荷Fr，外圈固定。当内圈随轴转动时，滚动体滚动，内、外圈与滚动体的接触点不断发生变化，其表面接触应力随着位置的不同作脉动循环变化。滚动体在上面位置时不受载荷，滚到下面位置受载荷最大，两侧所受载荷逐渐减小。所以轴承元件受到脉动循环的接触应力。 二、滚动轴承的失效形式和计算准则1.失效形式滚动

12、轴承的失效形式主要有三种：疲劳点蚀、塑性变形和磨损(1)疲劳破坏(点蚀)(2)过大塑性变形疲劳接触应力极低、较大(3)磨损、胶合、内外圈和保持架破损不正常寿命计算13.11 滚动轴承的工作情况分析及计算 2.计算准则对于一般转速的轴承，即10r/minnnlim,如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速对于低速轴承，即n1r/min，可近似地认为轴承各元件是在静盈利作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以下

13、不发生塑性变形为准则的强度计算。13.11 滚动轴承的工作情况分析及计算 三、滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。显然，通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命。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的（见右图）。 基本额定寿命基本额定寿命：具有90可靠度时轴承的寿命，用L10表示。 基本额定动载荷基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。为轴承的工作转速载荷；为轴承所承受的当量动（滚子轴承）；（球轴承）；其中：min)/(3103rnPPCL10或PC

14、nL60106h1013.11 滚动轴承的工作情况分析及计算 滚动轴承尺寸的选择4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当量动载荷当量动载荷（用字母P表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：arYFXFP式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷 X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 f p 。)(arPYFXFfP：即载荷性质载荷系数 f p举例无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等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

15、纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击1.83.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等13.11 滚动轴承的工作情况分析及计算 只能承受纯径向载荷的轴承（N、NA类）PfP Fr 设计轴承的基本方法： 由工作条件定轴承类型0000 由结构定轴承直径 00 初选型号 查C、C0 验算寿命： 计算轴承载荷查e、X、Y 计算P计算Lh 分析轴承是否合格只能承受纯轴向载荷的轴承（5类）： PfP Fa13.11 滚动轴承的工作情况分析及计算 例：已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承载荷1=3500，Fa1=1606，R2=2500，Fa2=fP1.2，试求P1、P2。解：查得：C0=29200查e

16、 ：求X、Y: 求:f0Fa1/C0 =14.71606/29200 = 0.8085e1在0.260.28之间,查值得 e1 = 0.27Fa1/R1 = 1606/3500 = 0.459e X1=0.56 , Y1=1.7Fa2=0 X2=1 , Y2=0 P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(0.563500+1.71606) =5628 P2=fPR2=1.22500=3000 P1P2 轴承危险，计算1的寿命8085. 003. 1689. 003. 126. 028. 028. 01e 四、轴承的轴向载荷Fa 1.径向轴承 (6 、 1 、 2类)F Faeae1 12 2

17、1 12 2F FaeaeF Fd d 2.角接触轴承 (3、7类) 一端固定、一端游动 Fa1= Fae , Fa2=0Fae指向者受力Fa 1=0 , Fa 2= Fae(1)派生轴向力F d ，在作用下Fd内外圈分离 成对使用 Fd的大小查表(13-7) 两端固定固定端受力13.11 滚动轴承的工作情况分析及计算 松边松边紧边紧边松边松边紧边紧边角接触轴承轴向力角接触轴承轴向力Fa计算方法如下：计算方法如下：1.判断全部轴向力指向，确定那边被压紧，判断全部轴向力指向，确定那边被压紧，那边被放松。那边被放松。2.被放松边轴承的轴向载荷是其内部轴向被放松边轴承的轴向载荷是其内部轴向力，被压紧

18、边的轴向力等于除自身内部轴力，被压紧边的轴向力等于除自身内部轴向力以外的其他所有轴向力的代数和。向力以外的其他所有轴向力的代数和。 一轴由一对一轴由一对7211AC的轴承支承，的轴承支承，Fr1=3300N, Fr2=1000N, Fx=900N, 如图。试求两轴承的当量动载荷如图。试求两轴承的当量动载荷 。(S=0.68Fr e=0.68 X=0.41,Y=0.87)Fr1Fr2Fs1Fs2Fa1Fa2解：解：1）判断松紧边）判断松紧边Fs1=0.68Fr1=0.683300=2244NFs2=0.68Fr1=0.681000=680NFs2+Fx=680+900=1580NFs1=2244n松边松边紧边紧边2）求松边和紧边轴向力）求松边和紧边轴向力Fa1=Fs1=2244NFa2=Fs1-Fx=2244-900=1344N当量动载荷：当量动载荷：P=(XFr+YFa)Fa1/Fr1=2244/3300=0.68e=0.68Y=0P1=XF