滚动轴承-资料-课件

第13章滚动轴承§13-1概述§13-2滚动轴承的主要类型和代号§13-3滚动轴承的类型选择§13-4滚动轴承的工作情况§13-5滚动轴承尺寸的选择§13-6轴承装置的设计§13-7滚动轴承与滑动轴承性能对照§13-8滚动轴承例题分析第13章滚动轴承§13-1概述§13-2滚动轴承的主要潘存云教授研制§13-1概述各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系；保持架:将滚动体分开。内圈：支撑轴；滚动体：滑动滚动；硬度和接触疲劳强度↑、耐磨性和冲击韧性↑

用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：潘存云教授研制§13-1概述各零件的作用：外圈：支潘存云教授研制优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。接触角：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。接触角↑

轴向承载能力

↑α=0˚表13-1各类轴承的公称接触角轴承类型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径向接触角接触轴向接触角接触0˚<α<45˚αα=90˚α它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。45˚<α<90˚α滚动轴承标准化;并由专业厂大批量生产。设计人员的主要任务是:熟悉标准，正确选用。潘存云教授研制优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、潘存云教授研制向心推力轴承向心轴承潘存云教授研制潘存云教授研制推力轴承轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承一、分类向心推力轴承潘存云教授研制§13-2滚动轴承的主要类型和代号FrFaFrFa潘存云教授研制向心推力轴承向心轴承潘存云教授研制潘存云教授研圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承表13-2滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用调心球轴承10000中2˚~3˚

主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。潘存云教授研制轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承一、分类向心推力轴承圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承表13-2滚动轴调心滚子轴承20000C低0.5˚~2˚

比10000小能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调心性能。圆锥滚子轴承30000中2’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。潘存云教授研制推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。潘存云教授研制(a)单向表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用潘存云教授研制调心滚低0.5˚~2˚能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。潘存云教授研制潘存云教授研制(b)双向深沟球轴承60000高8’~16’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。潘存云教授研制角接触球轴承70000C(α=15˚)70000AC(α=25˚)70000B(α=40˚)较高潘存云教授研制2’~10’

能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。α大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力球轴承低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力圆柱滚子轴承80000低不允许能承受很大的单向轴向载荷。圆柱滚子轴承N0000较高2’~4’

能承受较大的径向载荷。因线接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式潘存云教授研制滚针轴承(a)NA0000(b)RNA0000低只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。不允许a)b)表13-2滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、结潘存云教授研制滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、技术要求等，为便于组织生产和选用，规定了滚动轴承的代号，二、滚动轴承的代号宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号共5位

后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加2.基本代号——表示轴承的基本类型、结构和尺寸。类型代号——左起第一位，为0（双列角接触球轴承）则省略。是轴承代号的基础，有三项成套轴承分部件代号1.前置代号——成套轴承分部件代号。0潘存云教授研制滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、潘存云教授研制潘存云教授研制推力球轴承50000滚针轴承(a)NA0000(b)RNA0000潘存云教授研制调心球轴承10000潘存云教授研制潘存云教授研制调心滚子轴承20000C潘存云教授研制潘存云教授研制圆锥滚子轴承30000潘存云教授研制(a)单向潘存云教授研制潘存云教授研制(b)双向潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制深沟球轴承60000潘存云教授研制潘存云教授研制角接触球轴承70000潘存云教授研制推力圆柱滚子轴承80000圆柱滚子轴承N0000潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制推力球轴承滚针轴承潘存云教授研制潘存云教授研制6深沟球轴承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圆锥滚子轴承N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滚动轴承主要类型代号表潘存云教授研制6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。000潘存云教授研制300潘存云教授研制400潘存云教授研制200尺寸系列代号——左起第二、三位。宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号

后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。000潘存云教潘存云教授研制潘存云教授研制表13-4向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号直径系列代号推力轴承向心轴承01(0)0(0)1101120211011234特轻轻中重(0)2(0)3(0)41213222324121314222324(0)1212窄正常宽正常尺寸系列代号宽度系列代号高度系列代号潘存云教授研制潘存云教授研制表13-4向心轴承和推力轴承内径代号——基本代号左起第四、五位。表13-5轴承的内径代号

内径代号轴承内径尺寸/mm001001020304~99数字5121517宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号

后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号内径代号——基本代号左起第四、五位。表13-5轴承的内径3.后置代号——用字母（或加数字）表示。内部结构表13-6轴承后置代号排列顺序后置代号组含义1密封与防尘套圈变形238保持架及材料游隙轴承材料公差等级配置其它7456宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号

后置代号表13-3滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号3.后置代号——用字母（或加数字）表示。内部表13-6潘存云教授研制潘存云教授研制注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。

表13-7轴承内部结构常用代号轴承类型代号含义示例Bα=40˚7210B

角接触球轴承Cα=15˚7210C

ACα=25˚7210AC圆锥滚子轴承B接触角α加大32310BE

加强型N207E表13-8公差等级代号

代号省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等级符合标准的0级6级6x级5级4级2级示例62036203/P630201/P6x6203/P56203/P46203/P2潘存云教授研制潘存云教授研制注：公差等级中0级最低，向右依次三、滚动轴承代号示例622037(0)312AC/P6轴承内径d=17mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，2(宽)系列深沟球轴承公称接触角α=25˚轴承内径d=12×5=60mm直径系列代号，3(中)系列宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出角接触球轴承公差等级6级公差等级为0级;游隙组为0组；游隙组为0组；三、滚动轴承代号示例622037(N105/P5公差等级5级轴承内径d=25mm直径系列代号，1(特轻)系列圆柱滚子轴承游隙组为0组；30213轴承内径d=65mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，0(窄)系列圆锥滚子轴承公差等级为0级;游隙组为0组；N105/P5公差等级5级轴承内径d=25潘存云教授研制§13-3滚动轴承的类型选择滚动轴承是标准零件，要求设计者应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。一、滚动轴承选择的一般过程根据载荷性质选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径不进行承载能力验算NYEND合格吗？校核承载能力Y有严格要求吗？N潘存云教授研制§13-3滚动轴承的类型选择滚动轴承是标准潘存云教授研制潘存云教授研制1）轴承的载荷由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。二、滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向向心轴承用于受径向力Fr潘存云教授研制潘存云教授研制1）轴承的载荷由于结构不潘存云教授研制潘存云教授研制1．轴承的载荷二、滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向向心轴承用于受径向力向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用FaFr潘存云教授研制潘存云教授研制1．轴承的载荷二、滚动轴潘存云教授研制推力轴承1．轴承的载荷二、滚动轴承选择应考虑的问题载荷方向向心轴承用于受径向力推力轴承用于受轴向力向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用Fa载荷大小：一般：滚子轴承≈(1.5~3)球轴承当d≤20mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。大载荷采用滚子轴承因滚子轴承与角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。

在同样的外形尺寸下，滚子轴承的承载能力大于球轴承。潘存云教授研制推力轴承1．轴承的载荷二、滚动轴承选择承受径向载荷为主；0˚<α<45˚

45˚<α<90˚

承受轴向载荷为主；α=0˚

α=90˚

滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。只能承受轴向载荷。2.轴承的转速转速过高

温度↑

润滑失效

滚动体回火或胶合破坏。极限转速——滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。具体可查阅设计手册或轴承样本。选用原则：(1)球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承；(2)在高速时，以选用超轻、特轻及轻系列的轴承；内径相同时，外径越小，滚动体就越轻小，产生的离心惯性力也小，；承受径向载荷为主；0˚<α<45˚45˚<α<9潘存云教授研制调心轴承3.轴承的调心行性能影响轴承正常运转。角偏差↑

可采用调心轴承。滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应尽可能避免在轴线有倾斜的情况下使用。轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。(3)保持架的材料对轴承转速影响极大，实体保持架比冲压保持架允许有更高一些的转速；(4)推力轴承的极限转速很低，当工作转速高时，若轴向载荷不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；(5)若工作转速超过了轴承样本，可以用提高公差等级、适当增大游隙、选用循环冷却等方法。θ潘存云教授研制调心轴承3.轴承的调心行性能影响轴承正常运转潘存云教授研制潘存云教授研制Fr§13-4滚动轴承的工作情况一、滚动体的受力分析受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不受力；下半圈各滚动体受力大小方向均不同。可以导出

z为滚动体的总数。所有水平分力相互抵销，铅垂分力与外载荷平衡。受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；径向载荷的分布Fmax二、滚动体的应力变化情况潘存云教授研制滚动体、动圈上确定点的应力变化σHFNito固定圈上确定点的应力变化σHFNito有载荷无载荷δ0潘存云教授研制潘存云教授研制Fr§13-4滚动轴承的工作情潘存云教授研制潘存云教授研制——派生轴向力FNi

=Fdi+FriFd=∑Fdi=∑Fri

tanβ

第i个滚动体

当角接触球轴承或圆锥滚子轴承承受径向载荷Fr时，由于存在接触角α

，第i个滚动体所受力为FNi。可分解为两个轴向和径向两个分力：所有滚动体轴向力之和其中Fdi=Fritanβ

三、轴向载荷的计算βFaFaeFrαFNiFd将迫使内圈和轴径向右移动。可按下表来计算Fd

Fd=1.14FrFd=0.68FrFd=eFrFd=Fr／(2Y)70000B(a=40º)70000AC(a=25º)70000C(a=15º)角接触球轴承圆锥滚子轴承由于产生了派生轴向力，此时轴承所承受的实际轴向力不再等于外部轴向力，即：Fa≠Fae假设作用在轴上的轴向外载荷为：Fae

F’riFdi潘存云教授研制潘存云教授研制——派生轴向力FNi=Fdi潘存云教授研制αFrFae潘存云教授研制αFrβFrFNiFdi潘存云教授研制当多个滚动体受载时有因为各Pi方向不同，它们的合力虽然与R平衡，但其代数和必然大于R，而派生力S=∑Si，是代数和，故有此结论。2.当施加有外部轴向力Fae时当只有一个滚动体受载时βFrFa=

Fd

Fa=

Fd=∑Fri

tanβFNFN=Frtanβ

=Frtanα

FaFdFNiFa>

Frtanα

Fae轴承不会沿轴向窜动，实际轴向力应取决于Fd与Fae中较大的一个，即Fa=max{Fd

Fae}1.假设没有外部轴向力Fae

潘存云教授研制αFrFae潘存云教授研制αFrβFrFNiF工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。——

最常见§13-5滚动轴承尺寸的选择轴承承受的载荷轴承寿命要求可靠性的要求决定了滚动轴承尺寸滚动轴承的载荷动载荷静载荷失效形式不同。疲劳破坏永久变形当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。早期磨损胶合轴承元件破裂维护保养不当而造成。一、滚动轴承的失效形式失效形式工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表潘存云教授研制潘存云教授研制2051015501000R/(%)轴承的寿命曲线L/(1×10-6r)对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如图定义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%。对于单个轴承而言，其损坏的可能性只有90%单位为百万转106r，或小时。换句话说寿命为1百万转时，可靠度为90%，寿命为5百万转时，可靠度只有50%。轴承寿命二、滚动轴承的寿命计算潘存云教授研制潘存云教授研制2051015501000R/(表13-3轴承预期寿命Lh的参考值使用场合不经常使用的仪器和设备500Lh/h

短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果4000~8000间断使用，中断时会引起严重后果8000~12000每天8h工作的机械12000~20000每天24h连续工作的机械40000~60000定义：当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴承所能承受的载荷C。.向心轴承记为Cr，可查表推力轴承记为Ca基本额定动载荷

不同的轴承该值不一样，它表征了轴承的承载特性。是在大量试验的基础上，通过理论分析得到，需要时可从设计手册或轴承样本中查得。.表13-3轴承预期寿命Lh的参考值使用场合寿命计算公式通过试验得出如图所示6208轴承的载荷—寿命曲线。曲线上对应于Lh=106

的载荷为29.5kN。载荷—寿命曲线的公式：寿命指数——球轴承——滚子轴承用小时表示310/3ε=0123451015L∞(106)29.5252015105PKN基本额定动载荷P——动载荷L’h——预期计算寿命寿命计算公式通过试验得出如图所示6208轴承的载荷—寿命曲当t>100℃

时，

C↓

引进温度系数ft

进行修正。表13-4温度系数轴承工作温度/℃

温度系数ft

10025020015012530010.950.900.700.800.60Ct=ft

C修正后的计算公式当t>100℃时，C↓引进温度系数ft进最终计算公式工作中冲击振动

C

↓引进载荷系数fP

进行修正。表13-6载荷系数

载荷性质载荷系数fP无冲击或轻微冲击1.0~1.2中等冲击1.2~1.8强烈冲击1.8~3.0应用举例电机、汽轮机、通风机、水泵等机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等最终计算公式工作中冲击振动C↓引进载荷系数fP三、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。计算公式P=XFr+YFaX

——径向动载荷系数；Y

——轴向动载荷系数。见下页

向心轴承——P=Fr；推力轴承——P=Fa理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。三、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下轴承类型相对轴向载荷Fa/Fr

≤eFa/Fr>e名称代号f

0Fa/C0r

Fa/C0

XYXY判断系数e调心球轴承10000—

——

1(Y1)0.65(Y2)调心滚子轴承20000—

——1(Y1)0.67(Y2)推力调心滚子轴承

29000—

—11.211.2圆锥滚子轴承30000—

—100.4(Y)(e)深沟球轴承60000角接触球轴承0.0252.00.220.0401.80.240.0701.60.270.130100.561.40.310.2501.20.370.5001.00.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56—

—100.410.870.68—

—100.350.571.1470000AC

α=25˚70000Bα=40˚

70000C

α=15˚表13-5径向动载荷系数X与轴向动载系数Y轴承类型相对轴向载潘存云教授研制1.若Fae+Fd2>Fd1压紧端Fa1=Fae+Fd2

放松端Fa2=Fd2

2.若Fae+Fd2<Fd1放松端Fa1=Fd1

压紧端Fa2=Fd1-FaeFae外圈窄边相对安装(正装)结论：放松端轴承的轴向载荷=派生轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外轴承2(放松端)承受的轴向载荷：a1a2O1O212Fd2Fr2Fd1Fr1由于轴承1的右端已固定，轴不能向右移动，轴承1被压紧。由平衡条件得轴承1(压紧端)承受的轴向载荷：则轴承2被压紧。由平衡条件得：四、向心推力轴承的轴向力计算潘存云教授研制1.若Fae+Fd2>Fd1压紧端Fa潘存云教授研制a2a1O1O212外圈宽边相对安装(反装)FaeFd2Fr2Fd1Fr1反装时选左边的轴承为1，右边的轴承为2。1.若

Fae+Fd2>Fd1

则有：压紧端Fa1=Fae+Fd2

放松端Fa2=Fd2

2.若Fae+Fd2<Fd1

,则有：放松端Fa1=Fd1

压紧端Fa2=Fd1-Fae结论与正装相同：放松端轴承的轴向载荷=派生轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外潘存云教授研制a2a1O1O212外圈宽边相对安装(反装)F五、滚动轴承的静承载能力对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。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—基本额定静载荷，用C0表示。

轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0，即P0=X0Fr+Y0Fa按轴承静承载能力选择轴承的公式为式中S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。C0≥

S0P0X0——当量静载荷的径向载荷系数；Y0——当量静载荷的轴向载荷系数。五、滚动轴承的静承载能力对于在工作载荷下基本不旋旋转条件载荷条件S0

使用条件S0

滚动轴承的静强度安全系数S0普通载荷1~2

高精度旋转场合1.5~2.5冲击载荷2~3

振动冲击场合1.2~2.5普通载荷0.5

1.0~1.21~1.5

允许有变形量0.3~1.0连续旋转轴承不常旋转及作摆动运动的轴承冲击及不均匀载荷普通旋转精度场合旋转条件载荷条件S0六、滚动轴承尺寸选择的过程由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速n与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承六、滚动轴承尺寸选择的过程由力分析确定轴承所承受的Fr与F七、滚动轴承的可靠度在一般工程问题中，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，这时对应的可靠度均为90%。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计算须引入可靠性系数a1，即修正寿命为a1也可按下式计算确定R—预期可靠度。可靠度不为90%时的额定寿命修正系数a1(GB/T6391—1995)可靠度/%909596979899LnL10L5

L4L3L2

L1a11.00.620.530.440.30.21七、滚动轴承的可靠度在一般工程问题中，均以轴承的基§13-6轴承装置的设计设计内容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合轴承的装拆一、滚动轴承的定位和紧固滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。§13-6轴承装置的设计设计内容轴承的定位和紧固潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制内圈的紧固方法：弹性挡圈固定圆螺母与止动垫圈固定轴端挡圈固定紧定衬套、圆螺母、止动垫圈与锥孔内圈固定。外圈的紧固方法：端盖固定孔用挡圈轴承外圈止动槽螺纹环紧固潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存潘存云教授研制潘存云教授研制二、滚动轴承的配置轴承配置——指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。常用配制方案双支点各单向固定一个支点双向固定、另一端游动。常用的轴承配置方案有以下三类，每一类又有若干具体方案。两端均游动两端固定支承双支点各单向固定潘存云教授研制C=0.2~0.3mm预留补偿间隙潘存云教授研制潘存云教授研制二、滚动轴承的配置轴承配置——潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制二、滚动轴承的配置轴承配置——指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。常用配制方案双支点各单向固定一个支点双向固定、另一端游动。两端均游动固定支承游动支承L潘存云教授研制游动支承选用圆柱滚子轴承时，外圈应双向固定。选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。适用于温度变化较大的长轴。潘存云教授研制潘存云教授研制二、滚动轴承的配置轴承配置——潘存云教授研制二、滚动轴承的配置轴承配置——指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。常用配制方案双支点各单向固定一个支点双向固定、另一端游动。两端均游动人字齿轮由于本身的轴向限位作用，其中一根轴设计成两端固定的形式，另外一根轴必须游动，否则会卡死。两端游动潘存云教授研制二、滚动轴承的配置轴承配置——指对于一个轴系调整垫片加减垫片的厚度方法三、轴系部件的调整1.轴承间隙的调整潘存云教授研制潘存云教授研制螺钉调整加减垫片潘存云教授研制调整垫片加减垫片螺钉调整调整垫片加减垫片的厚度方法三、轴系部件的调整1.轴承潘存云教授研制潘存云教授研制2.轴承的预紧对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。方法加金属垫片磨窄套圈潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制2.轴承的预紧对于某些可调游隙3.轴承组合位置的调整对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等例如：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。才能保证正确啮合。方法：套杯+调整垫片3.轴承组合位置的调整对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与潘存云教授研制轴承组合位置调整的方法：套杯+调整垫片锥顶点不重合！潘存云教授研制锥顶点重合！潘存云教授研制轴承组合位置调整的方法：套杯+调整垫片锥顶点不润滑的目的▲降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量四、滚动轴承的润滑和密封▲轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命▲良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，减小接触压力▲轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈▲润滑剂还能吸收振动，并降低噪音1、滚动轴承的润滑密封目的防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑的目的四、滚动轴承的润滑和密封▲轴承的摩擦发热使轴承升润滑剂润滑脂润滑油固体润滑剂用于特殊场合用速度因素dn

值作为选择润滑剂的条件:——常用——高速、高温脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。d——滚动轴承的内径，单位：mm；n——轴承转速，单位：r/min。

对于不同类型的轴承，润滑剂和润滑方式的选择可参照下表进行。润滑剂润滑脂润滑油固体润滑剂用于特殊场合用速度因素dn轴承的常用润滑方式(单位：104mm·r/min)

轴承类型脂润滑油润滑油浴滴油喷油油雾深沟球轴承

16254060>60调心球轴承

16254050交接触球轴承

16254060>60圆柱滚子轴承

12254060>60圆锥滚子轴承

10162330调心滚子轴承

8122025推力球轴承

461215

轴承常用的润滑方式有油润滑何脂润滑两类。选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的dn值表示轴承的速度大小。轴承的常用润滑方式(单位：104mm·r/min)轴承潘存云教授研制2、滚动承的密封润滑油的选择：润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度t来确定。1000000500000200000100000500002000010000-40-20020406010012080dn/(mm·r/min)t/℃

润滑油粘度的选择5cSt(40℃时)102065110250400滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。分类接触式非接触式组合式密封毛毡圈密封密封圈密封间隙密封迷宫式密封——毛毡迷宫式密封例如：dn=100000，t=90℃

可用110号润滑油110潘存云教授研制2、滚动承的密封润滑油的选择：润滑油的粘度根据潘存云教授研制(b)潘存云教授研制(a)潘存云教授研制毛毡圈密封适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v<4~5

m/s，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：脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v<4~5m/s，工作温度:-40~100℃

防漏油防灰尘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：潘存云教授研制(b)潘存云教授研制(a)潘存云教授研制毛毡圈潘存云教授研制(b)潘存云教授研制(a)适用场合：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0.1~0.3mm。间隙封圈δ=0.1~0.3mmδ非接触式密封：δ潘存云教授研制(b)潘存云教授研制(a)适用场合：脂润滑潘存云教授研制(a)潘存云教授研制(b)适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用脂的滴点。密封效果可靠。

图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取δ=1.5~2mm。迷宫式封圈δ=0.1~0.2mmδ=1.5~2mm将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。δδ潘存云教授研制(a)潘存云教授研制(b)适用场合：脂润滑或油潘存云教授研制组合封圈适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。

也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式----毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一一列举。组合式密封：潘存云教授研制组合封圈适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效潘存云教授研制五、轴承组合的配合内圈孔——轴基孔制外圈——轴承座孔

基轴制

▲配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合▲除了对轴承的内外颈规定了直径公差外，还规定了平均内径和平均外经(dm

，Dm)的公差

因为轴承的内、外圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上后，其内外圈的不圆度将受到外壳孔及轴颈形状的影响。轴承外经的Dm公差带06542轴承内经的dm公差带06542▲标准规定，06542各级公差等级的轴承的的内径

dm和外经Dm均采用单向制，且统一采用上偏差为零，下偏差为负的分布▲滚动轴承作为一种通用的标准件，规定采用以下配合类型：+-Dd+-潘存云教授研制五、轴承组合的配合内圈孔——轴基孔制外圈—潘存云教授研制轴承内径公差带∆dmp零线轴公差g6h6j6js6k6k5m6m5p6n6h8r7r7j5g5h5h8

滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。常用的轴公差代号有k6、m6潘存云教授研制轴承内径公差带∆dmp零线轴公差g6h6j6j潘存云教授研制零线0Js7G7H8H7H6J7J6Js6K6K7M6M7P6N6N7P7

滚动轴承外经与外壳孔的配合采用基轴制。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。常用的孔公差代号有

H7、J7、Js7轴承外圈公差带∆Dmp游动支点G7潘存云教授研制零线0Js7G7H8H7H6J7J6Js6K6潘存云教授研制潘存云教授研制装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点：六、滚动轴承的安装与拆卸1.不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。2.由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制错误的施力正确的施力错误正确潘存云教授研制潘存云教授研制装拆滚动轴承时，要特别注意以下两潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制滚动轴承的安装潘存云教授研制装内圈于轴上潘存云教授研制外圈的拆卸潘存云教授研制h1潘存云教授研制h1内外圈上同时受力潘存云教授研制内圈的拆卸潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制滚动轴承的安装潘存▲

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，并把两轴承孔一次镗出▲

正确选择轴承的配合，保证轴承正常运转，防止内圈与轴、外圈与外壳孔在工作时发生相对转动▲

在安装轴承的过程中，应确保实施安装轴承的力不作用的滚动体上，否则将使轴承损坏▲

对轴承适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚度、减小机器工作时轴的振动滚动轴承的组合设计注意事项：▲

应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞而使轴承提前损坏▲对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持▲正确选择§13-7滚动轴承与滑动轴承性能对照性质滚动轴承不完全液体滑轴承完全液体滑轴承动压润滑轴承静压润滑轴承随转速增高而降低随转速增高而增大与转速无关启动阻力低高高低不高不高良好承载能力与转速的关系一般无关，特高速时，滚动体的离心力要降低承载能力承受冲击载荷的能力油层有承受较大冲击的能力高速性能功率损失寿命一般不大，但如果润滑及安装不当时将剧增较大较低一般，受限于滚动体的离心力及轴承温升不高，受限于轴承的发热与磨损高，受限于油膜震荡及油的温升高，用空气作润滑剂时极高有限，受限于材料的点蚀有限，受限于材料的磨损长，载荷稳定时理论上寿命无限实际上受限于轴瓦的疲劳破坏，噪声较大不大周成本身的损失不大，加上油泵功率损失可能超过液体动压轴承工作不稳定时有噪声，工作稳定时基本无噪声理论上无限轴承本身的噪声不大，但油泵又不小的噪声§13-7滚动轴承与滑动轴承性能对照性质续表性质滚动轴承不完全液体滑轴承完全液体滑轴承动压润滑轴承静压润滑轴承使用润滑剂油、脂或固体油、脂或固体液体或气体液体或气体轴承的刚性高，预紧时更高一般一般一般到最高更换易损零件很方便，一般不需修复轴径轴瓦需经常更换，有时需修复轴径价格中等大量生产时价格不高较高轴承本身的噪声不大，但油泵又不小的噪声旋转精度较高较低一般到高较高到最高径向大小小小轴向(0.2~0.5)d(0.5~4)d(0.5~4)d中等

润滑剂用量一般小，高速较多一般不大较大最大轴瓦需经常更换，有时需修复轴径轴瓦需经常更换，有时需修复轴径油质要清洁、脂润滑只需要定期维护维护要求要求不高油质须洁净油质须洁净、须经常维护供油系统轴承尺寸续表性质滚动轴承不§13-8

滚动轴承例题分析

设根据工作条决定在轴的两端反装两个角接触球轴承。已知轴上齿轮受切向力Ft=2200N，径向力Fr=900N，轴向力Fa=400N，齿轮分度圆直径d=314mm，齿轮转速n=520rpm，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命L’h=15000h。设初选两个轴承型号均为7207C，试验算轴承是否可达到预期计算寿命的要求。32020021解：1.求径向载荷

先求两处径向载荷垂直和水平分量

Fr2VFr1VFr2HFr1HFteFaeFreFaeFreFte§13-8滚动轴承例题分析设根据工作条决定Fd=eFr求总径向载荷2.求两轴承的计算轴向力Fd1和Fd2

查表得7207C轴承的基本额定动载荷与基本额定静载荷为

C=30500NC0=20000N对于70000C型轴承，内部轴向力Fd=1.14FrFd=0.68FrFd=eFrFd=Fr／(2Y)70000B(a=40º)70000AC(a=25º)70000C(a=15º)角接触球轴承圆锥滚子轴承其中e为判断系数，按下表13-5选取21FaeFreFteFd2Fd1Fd=eFr求总径向载荷2.求两轴承的计算轴向力Fd1和轴承类型相对轴向载荷Fa/Fr

≤eFa/Fr>e名称代号f

0Fa/C0r

Fa/C0

XYXY判断系数e调心球轴承10000—

—1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承20000—

—1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承

29000—

—11.211.2圆锥滚子轴承30000—

—100.4(Y)(e)深沟球轴承60000角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380—100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56—

—100.410.870.68—

—100.350.571.1470000AC

α=25˚70000Bα=40˚

70000C

α=15˚表13-5径向动载荷系数X与轴向动载系数Y因为Fa未知，初选e=0.4

0.40轴承类型相对轴向载Fd1=eFr1Fd2=eFr2于是

Fa1=Fae+Fd2Fa2=Fd2=605.05NFa1/C0=1005.05/20000=0.0503Fa2/C0=605.05/20000=0.0303重新查表选取判断系数e

内部轴向力:=0.4×875.65=350.26N

=0.4×1512.62=605.05N=400+605.05=1005.05NFd1=eFr1Fd2=eFr2于是Fa1=F轴承类型相对轴向载荷Fa/Fr

≤eFa/Fr>e名称代号f

0Fa/C0r

Fa/C0

XYXY判断系数e调心球轴承10000—

—1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承20000—

—1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承

29000—

—11.211.2圆锥滚子轴承30000—

—100.4(Y)(e)深沟球轴承60000角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380—100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.890