第九章 滚动轴承轴liti

1、第九章第九章 滚动轴承滚动轴承2 目录9-1 概述9-2 滚动轴承的主要类型、代号及选择9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式9-4 滚动轴承的寿命计算9-5 滚动轴承的静强度计算9-6 滚动轴承的组合设计9-8 滚动轴承例题分析3 滚动滚动轴承轴承4 9-1 概述概述 （Introduction）一、一、滚动轴承的结构特点滚动轴承的结构特点 把把滚滚动动体体均均匀匀隔隔开开: :保保持持架架装装在在内内外外圈圈之之间间: :滚滚动动体体装装在在轴轴承承座座孔孔内内: :外外圈圈装装在在轴轴上上: :内内圈圈1 1、结结构构动画5 9-1 概述概述 （Introduction） 高高速速时时噪

2、噪声声大大承承受受冲冲击击载载荷荷的的能能力力低低安安装装维维护护方方便便功功率率损损失失小小摩摩擦擦小小, ,2 2、特特点点6 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 一、一、滚动轴承的类型滚动轴承的类型 一、滚动轴承的类型一、滚动轴承的类型1.1.接触角接触角：滚动体与外圈轨道接触点的法线与轴承径：滚动体与外圈轨道接触点的法线与轴承径向平面的夹角，向平面的夹角， 越大，承受轴向载荷的能力越强越大，承受轴向载荷的能力越强径向平面径向平面接触点法接触点法线线接触角接触角7 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 一、一、滚动轴承的类型滚动轴承的类型 一、滚动轴承的

3、类型一、滚动轴承的类型接触点法接触点法线线载荷角载荷角径向支反力径向支反力R RN N支点总反力支点总反力S S轴向支反力轴向支反力2.2.载荷角载荷角：总载荷：总载荷N N与径向平面的夹角与径向平面的夹角8 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 一、一、滚动轴承的类型滚动轴承的类型 一、滚动轴承的类型一、滚动轴承的类型径向平面径向平面接触点法接触点法线线径向支反力径向支反力R RN N支点总反力支点总反力S S轴向支反力轴向支反力接触角接触角载荷角载荷角9 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 一、一、滚动轴承的类型滚动轴承的类型 主主要要承承受受轴轴向向力力

4、推推力力轴轴承承9 90 04 45 5 推推力力角角接接触触轴轴承承9 90 0 轴轴向向接接触触轴轴承承主主要要承承受受径径向向力力向向心心轴轴承承: :4 45 50 0 向向心心角角接接触触轴轴承承0 0 径径向向接接触触轴轴承承3 3. .分分类类各类滚动轴承的特点见表各类滚动轴承的特点见表14-114-1推力10 二、滚动轴承代号二、滚动轴承代号（GB272/T-1993）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材料料代代号

5、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：32309/C2/P232309/C2/P2代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等前置代号前置代号表示轴承的分部件。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。9-2 滚动轴承

6、类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、二、滚动轴承的代号滚动轴承的代号11 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、二、滚动轴承的代号滚动轴承的代号1.1.基本代号基本代号(1)(1)内径代号内径代号( (右起一二位右起一二位) )内径尺寸内径尺寸内径代号内径代号000001010202030304049696内径尺寸内径尺寸1010121215151717代号代号5=(205=(20480mm)480mm)(2)(2)尺寸代号尺寸代号a.a.直径系列直径系列内径相同，外径、宽度不同内径相同，外径、宽度不同b.b.宽度系列宽度系列内径、外径相同、宽度不同内径、外径

7、相同、宽度不同 X X (X) (X)X (X) 内径代号直径宽度尺寸代号类型代号五五四四三三二二一一类型代号类型代号尺寸系列代号尺寸系列代号内径代号内径代号宽度系列代号宽度系列代号直径系列代号直径系列代号12 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、二、滚动轴承的代号滚动轴承的代号(3)(3)类型代号类型代号( (右起五位右起五位) )轴承类型（表轴承类型（表9-19-1）常用：常用：3 30209-0209-圆锥滚子、圆锥滚子、6 6304-304-深沟球、深沟球、7 7211AC-211AC-角接触球角接触球 61706 7190861706 719086 6深

8、沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3 3圆锥滚子轴承N N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7 7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型13 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、二、滚动轴承的代号滚动轴承的代号2.2.后置代号（字母或数字）后置代号（字母或数字） - -基本代号的补充：表示结构、尺寸、公差、材料特殊性基本代号的补充：表示结构、尺寸、公差、材料特殊性(1)(1)内部结构代号内部结构代号- -同类轴承，内部结构不同同类轴承，内部结构

9、不同例：例：7310C7310C（ACAC、B B）- -接触角分别为接触角分别为15、25、 40(2)(2)公差等级代号公差等级代号共共5 5个级别个级别序号序号新标准精度等级新标准精度等级标注代号标注代号1 12 2 精度高精度高/P2/P22 24 4/P4/P43 35 5/P5/P54 46 6 （6X6X）/P6 /P6 （/P6X/P6X）5 50 0 精度低精度低/P0/P0不标不标(3)(3)径向游隙系列径向游隙系列32309/C2/P2序号序号径向游系系列径向游系系列标注代号标注代号1 11 1游隙小游隙小/C12 22 2/C23 30 00组常用，不标注组常用，不标注

10、4 43 3/C35 54 4/ C46 65 5游隙大游隙大/C514 类型和代号5滚动轴承代号示例6308：6深沟球轴承深沟球轴承，3中系列，08 内径内径d=40mm， 公差等级为公差等级为0级级，游隙组为0组； N105/P5： N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承，1特轻系列，05内径内径d=25mm，公差等级为5级，游隙组为0组；7214AC/P4： 7角接触球轴承角接触球轴承，2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0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，13内径内径d=65mm，0正常宽度(0不可省略)，公差等级为公差等

11、级为0级级，游隙组为0组；6103：6深沟球轴承深沟球轴承，1特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为0级，游隙组为0组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-1993。 15 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 三、三、滚动轴承的选择滚动轴承的选择三、三、滚动轴承的选择滚动轴承的选择- -原则：原则：轴承特性与工作条件匹配轴承特性与工作条件匹配1.1.类型选择类型选择(1)(1)承载情况承载情况方向方向：纯轴向载荷：纯轴向载荷轴向接触轴承（推力轴承）轴向接触轴承（推力轴承） 纯径

12、向载荷纯径向载荷径向接触轴承（向心轴承）径向接触轴承（向心轴承）径向径向+ +轴向载荷轴向载荷-角接触轴承角接触轴承 向心轴承组合 轴向载荷较大：推力与接触轴承 轴向载荷稍大：向心角承（深沟球） 轴向载荷较小：向心轴(2)(2)调心性调心性长轴（刚度低）或多支点，要求轴承具有调心性长轴（刚度低）或多支点，要求轴承具有调心性调心轴承调心轴承大小大小：载荷大、有冲击：载荷大、有冲击滚子轴承；载荷小滚子轴承；载荷小球轴承球轴承动画16 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 三、三、滚动轴承的选择滚动轴承的选择三、三、滚动轴承的选择滚动轴承的选择- -原则：原则：轴承特性与工作

13、条件匹配轴承特性与工作条件匹配1.1.类型选择类型选择(3)(3)转速要求（转速要求（nnnnmaxmax）样本中的极限转速是针对载荷不大、润滑冷确正常的样本中的极限转速是针对载荷不大、润滑冷确正常的0 0级公差轴承级公差轴承提高轴承的公差等级，可提高轴承极限转速提高轴承的公差等级，可提高轴承极限转速高速、要求旋转精度高，优先采用球轴承高速、要求旋转精度高，优先采用球轴承, ,低速可选滚子轴承低速可选滚子轴承 。内径相同、外径越小，求旋转精度越高内径相同、外径越小，求旋转精度越高加大轴承径向游隙，加大轴承径向游隙，可提高轴承极限转速可提高轴承极限转速17 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择

14、滚动轴承类型代号与选择 三、三、滚动轴承的选择滚动轴承的选择内外圈可分离内外圈可分离圆锥滚子，圆柱滚子圆锥滚子，圆柱滚子(6)(6)价格价格-球轴承低，滚子轴承高球轴承低，滚子轴承高（深沟球（深沟球轴承轴承最便宜，圆锥滚子最便宜，圆锥滚子轴承相对价格最低）轴承相对价格最低）(5)(5)装拆方便装拆方便2.2.尺寸选择尺寸选择选择型号：内径、外径、宽度系列选择型号：内径、外径、宽度系列 选定类型、初定型号、验算寿命选定类型、初定型号、验算寿命(4)(4)空间限制空间限制径向尺寸受限，滚针轴承径向尺寸受限，滚针轴承滚针轴承滚针轴承圆锥滚子圆锥滚子轴承轴承18 9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式

15、滚动轴承内部载荷分布与失效形式 一、内部载荷分布一、内部载荷分布一、内部载荷分布一、内部载荷分布纯轴向载荷：滚动体均匀受载纯轴向载荷：滚动体均匀受载受径向载荷：滚动体受载不均受径向载荷：滚动体受载不均 （承载与非承载区）（承载与非承载区）二、轴承元件上的应力二、轴承元件上的应力- -变应力变应力19 9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式滚动轴承内部载荷分布与失效形式 三、失效形式三、失效形式二、滚动轴承的失效形式二、滚动轴承的失效形式四、滚动轴承设计准则四、滚动轴承设计准则1.1.点蚀点蚀交变接触应力作用导致元件点蚀（轴承主要失效形式）交变接触应力作用导致元件点蚀（轴承主要失效形式）2.2.

16、塑变塑变过大静载或冲击载荷致局部塑变（低速轴承失效形式）过大静载或冲击载荷致局部塑变（低速轴承失效形式）3.3.胶合、磨损、套圈或保持架断裂胶合、磨损、套圈或保持架断裂维护不当、润滑不良维护不当、润滑不良1.1.转速转速n10r/minn10r/min轴承：点蚀失效，验算寿命轴承：点蚀失效，验算寿命2.2.转速转速n10r/minn120 t120 , ,轴承寿命降低）轴承寿命降低） n n轴承转速轴承转速 r/min r/min 寿命指数，球轴承寿命指数，球轴承3 3，滚子轴承，滚子轴承10/310/3 P P当量动载荷当量动载荷 N N r 10 )( )2(610）（轴承寿命：轴承寿命：

17、 PCfLt ）（h )(6010 610 PCfnLth 23 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 三三. .当量动载荷当量动载荷P P三三. .当量动载荷当量动载荷P P(1(1）基本额定动负荷）基本额定动负荷C C性质：向心轴承性质：向心轴承- -径向负荷径向负荷 推力轴承推力轴承- -轴向负荷轴向负荷P:P:假想载荷，轴承在假想载荷，轴承在 P P 的作用下与实际载荷作用下的寿命相当的作用下与实际载荷作用下的寿命相当 (2(2）寿命计算公式中：）寿命计算公式中：P P应与应与C C同性质同性质, ,可比计算可比计算 轴轴向向载载荷荷推推力力轴轴承承径径向向载载荷荷向向心心轴轴承承

18、当当量量动动负负荷荷P(3(3）实际受载：径向）实际受载：径向+ +轴向轴向 )(YAXRffPmd 计计算算式式：径向载荷、轴向载荷系数（查表径向载荷、轴向载荷系数（查表9-69-6）轴承承受的径向和轴向载荷轴承承受的径向和轴向载荷( (支承反力支承反力) )动载荷系数（查表动载荷系数（查表9-79-7）力矩载荷系数，力矩大时力矩载荷系数，力矩大时=2=2，力矩小时，力矩小时=1.5=1.5YX,AR,dfmf24 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算四、轴承的轴向力四、轴承的轴向力A A计算计算(A(A由轴系结构固定方式和轴上外载荷方向决定由轴系结构固定方式和轴

19、上外载荷方向决定) )游动端游动端固定端固定端单支点双向定位单支点双向定位F FA A双支点单向定位双支点单向定位1.1.深沟球轴承的轴向力深沟球轴承的轴向力A A计算计算FA25 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算2.2.向心角接触轴承的轴向力向心角接触轴承的轴向力A A计算计算(1)(1)派生轴向力派生轴向力S S由向心角接触轴承的结构决定，由向心角接触轴承的结构决定，轴承受径向载荷轴承受径向载荷R R作用作用, ,就产生派就产生派生轴向力生轴向力S S。外圈对滚动体的支反力外圈对滚动体的支反力N Ni i 派派生生轴轴向向力力S SS SS SR RP PP

20、 PN Ni ii ii ii ii ia.Sa.S的数值的数值: :取决于轴承的结构和径向外载荷取决于轴承的结构和径向外载荷R R， 与轴向外载荷无关与轴向外载荷无关; ; 计算式表计算式表9-8b.Sb.S的方向的方向: :由外圈的宽边指向窄边方向由外圈的宽边指向窄边方向26 RSRRRSSS27 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算轴系承受的轴向和径向轴系承受的轴向和径向外载荷外载荷（已知）（已知）轴承承受的径向载荷（径向支反力，力学方法求解）轴承承受的径向载荷（径向支反力，力学方法求解） 轴承承受的轴向载荷轴承承受的轴向载荷 （轴向反力（轴向反力-待求）待求

21、） R RA AF F, ,F F2 21 1R R, ,R R正安装：外圈窄边相对，正安装：外圈窄边相对，S S相对相对反安装：外圈宽边相对，反安装：外圈宽边相对，S S相背相背21, AA28 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算 A Ai iF FS S, ,S Sm ma ax xA A 对对本本22; ; AFAS若则2121SSSS正安装向心角接触轴承轴向力分析：正安装向心角接触轴承轴向力分析： A A2 21 11 1F FS S, ,S Sm ma ax xA A 11; ; AFAS若则1 12 2S SS S12; ; AAFASF若则1 12

22、2S SS S A A1 12 22 2F FS S, ,S Sm ma ax xA A 正安装：外圈窄边相对，正安装：外圈窄边相对，S S相对相对21; AAFASF若则2121SSSS29 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算反安装向心角接触轴承轴向力分析：反安装向心角接触轴承轴向力分析： A A2 21 11 1F FS S, ,S Sm ma ax xA A A A1 12 22 2F FS S, ,S Sm ma ax xA A 反安装：外圈宽边相对，反安装：外圈宽边相对，S S相背相背 A Ai iF FS S, ,S SmaxmaxA A 对对本本30

23、 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算t)PCf(L 10YA)(XRffPmd AF,SSA 对面本身max寿命计算：寿命计算：支反力支反力查表查表1 )R1,R22)S1,S23)A1,A24)P1,P25)Lh滚动轴承寿命计算步骤滚动轴承寿命计算步骤 31 9-5 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算 一.基本额定静负荷一、静强度计算原则一、静强度计算原则000SPC 二、二、基本额定静负荷基本额定静负荷C C0 0三、三、当量静载荷当量静载荷P P0 0AYRXP000 四、四、静强度计算静强度计算1、低速轴承：、低速轴承：n10r/min塑变失效塑变失效2、冲击载荷过大，疲劳

24、、静强度均验算、冲击载荷过大，疲劳、静强度均验算C C0 0：受力最大滚动体与滚道接触处受力最大滚动体与滚道接触处, , 永久变形量的总和永久变形量的总和达到滚动体直径的达到滚动体直径的0.00010.0001时时, ,轴承上所加载荷。轴承上所加载荷。C C0 0性质：性质： 向心轴承：径向负荷向心轴承：径向负荷 推力轴承：轴向负荷推力轴承：轴向负荷32 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定一、一、轴承的轴向固定轴承的轴向固定要求：保证轴系轴向定位和适当热膨胀空间要求：保证轴系轴向定位和适当热膨胀空间1.全固式（双支点单向固定）全固式（双支点单向固定）(1)每个支点限定

25、一个方向运动每个支点限定一个方向运动(2)温度补偿间隙温度补偿间隙0.20.4mm(3)适用小跨度、温升小轴适用小跨度、温升小轴33 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定2.固游式固游式(单支点双向固定单支点双向固定)(1)固定端限定双轴系双向运动固定端限定双轴系双向运动(3)适用大跨度、温升高轴适用大跨度、温升高轴动画动画34 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定2.双游式双游式35 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定3.轴承内圈、外圈定位方法轴承内圈、外圈定位方法36 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计

26、 二二. .轴承的轴向固定轴承的轴向固定二、轴承的轴向位置及游隙调整二、轴承的轴向位置及游隙调整调整轴承的轴向位置调整轴承的轴向位置调整轴承游隙调整轴承游隙动画37 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二. .轴承的轴向固定轴承的轴向固定2.2.装拆：温差法与压入法装拆装拆：温差法与压入法装拆（1 1）温差法：）温差法：加热轴承或冷却轴加热轴承或冷却轴（2 2）压入法装拆：）压入法装拆：专用工具，正确施压专用工具，正确施压38 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二. .轴承的轴向固定轴承的轴向固定三、轴承的配合与装拆三、轴承的配合与装拆1.1.配合要求配合要求

27、: :轴承标准件，内圈与轴基孔制；外圈与孔基轴制；轴承标准件，内圈与轴基孔制；外圈与孔基轴制；（1 1）转动圈（内圈）配合紧，）转动圈（内圈）配合紧，n6,k6,m6,js6n6,k6,m6,js6（2 2）固定圈（外圈）配合松，）固定圈（外圈）配合松，H7,J7H7,J7（3 3）游动端外圈与孔配合松）游动端外圈与孔配合松- -有利于轴向移动有利于轴向移动 G7G7注：滚动轴承内圈与轴的配合较常规公差配合紧注：滚动轴承内圈与轴的配合较常规公差配合紧39 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二. .轴承的轴向固定轴承的轴向固定四、预紧：四、预紧：保证旋转精度、刚度、降噪保证旋转精度、刚度、降噪40 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承