东北大学考研机械 第九章 滚动轴承轴

第九章滚动轴承东北大学国家工科机械基础课程教学基地目录§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§9-1概述（Introduction）一、滚动轴承的结构特点§9-2滚动轴承类型代号与选择一、滚动轴承的类型

一、滚动轴承的类型α径向平面接触点法线β径向支反力RN支点总反力S轴向支反力接触角载荷角2.载荷角β：总载荷N与径向平面的夹角1.接触角α：滚动体与外圈轨道接触点的法线与轴承径向平面的夹角§9-2滚动轴承类型代号与选择一、滚动轴承的类型

径向接触轴承向心角接触轴承轴向接触轴承轴向角接触轴承各类滚动轴承的特点见表14-1二、滚动轴承代号（GB272/T-93）前置代号基本代号后置代号

轴承的分

部件代号内

部

结

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号密

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列代号内

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列

代

号滚动轴承代号构成：32309/C2/P2代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等前置代号——表示轴承的分部件。基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。§9-2滚动轴承类型代号与选择二、滚动轴承的代号§9-2滚动轴承类型代号与选择二、滚动轴承的代号1.基本代号五四三二一类型代号尺寸系列代号内径代号宽度系列代号直径系列代号(1)内径代号(右起一二位)—内径尺寸内径代号0001020304～96内径尺寸10121517代号×5=(20～480mm)(2)尺寸代号(右起三四位)—内径相同、外径宽度不同a.直径系列(右起第三位)—结构内径相同、外径宽度变化向心及向心推力轴承：0、1-特轻、2-轻、3-中、4-重系列；b.宽度系列(右起第四位)—结构内径外径相同、宽度变化正常宽度0不标（对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”）§9-2滚动轴承类型代号与选择二、滚动轴承的代号(3)类型代号(右起五位)—轴承类型（表9-1）常用：30209-圆锥滚子、63710-深沟球、71915-角接触球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§9-2滚动轴承类型代号与选择二、滚动轴承的代号2.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(1)内部结构代号-同类轴承，内部结构不同例：7310C（AC、B）-接触角分别为15°、25°、40°(2)公差等级代号—共5个级别序号新标准精度等级标注代号旧标准精度等级备注12精度高/P2B标注示例：72310C/P224/P4C35/P5D46（6X）/P6（/P6X）E仅用于圆锥滚子轴承50精度低/P0G普通级/P0不标(3)径向游隙系列径向游隙组:(游隙小)1、2、0、3、4、5（游隙大）标注方法：/C1、/C2、（0组常用，不标注）、/C3、/C4、/C5§9-2滚动轴承类型代号与选择二、滚动轴承的代号3.前置代号（字母）-表示轴承的分部件(1)L-可分离轴承的内外圈例：LNU207-内圈无档边圆柱滚子轴承的内圈

(2)K-滚动体与保持架组件滚动轴承代号示例：6305-3中系列深沟球，正常宽度系列，正常结构，0级公差，0组游隙7210C/C3/P4-2轻系列角接触球，正常宽度，正常结构，4级公差，3组游隙接触角15°30310/P6-2中系列圆锥滚子轴承，正常宽度，正常结构，6级公差，0组游隙§9-2滚动轴承类型代号与选择三、滚动轴承的选择三、滚动轴承的选择-原则：轴承特性与工作条件匹配1.类型选择(1)承载情况方向：纯轴向载荷—轴向接触轴承（推力轴承）纯径向载荷—径向接触轴承（向心轴承）径向+轴向载荷--角接触轴承

(2)转速要求（n≤nmax）高速、要求旋转精度高，优先采用球轴承,低速可选滚子轴承。(3)调心性长轴（刚度低）或多支点，要求轴承具有调心性—调心轴承大小：载荷大、有冲击—滚子轴承；载荷小—球轴承§9-2滚动轴承类型代号与选择三、滚动轴承的选择内外圈可分离—圆锥滚子，圆柱滚子长轴上安装—内锥孔与紧定套轴承(6)价格--球轴承低，滚子轴承高(5)装拆方便2.尺寸选择选择型号：内径、外径、宽度系列—选定类型、初定型号、验算寿命(4)空间限制—径向尺寸受限，滚针轴承滚针轴承带内锥孔与紧定套轴承圆锥滚子轴承§9-3滚动轴承内部载荷分布与失效形式一、内部载荷分布一、内部载荷分布纯轴向载荷：滚动体均匀受载受径向载荷：滚动体受载不均（承载与非承载区）二、轴承元件上的应力-变应力§9-3滚动轴承内部载荷分布与失效形式三、失效形式三、滚动轴承的失效形式四、滚动轴承设计准则1.点蚀—交变接触应力作用导致元件点蚀（轴承主要失效形式）2.塑变—过大静载或冲击载荷致局部塑变（低速轴承失效形式）3.胶合、磨损、套圈或保持架断裂—维护不当、润滑不良1.转速n>10r/min轴承：点蚀失效，验算寿命2.转速n<10r/min轴承：验算静强度外圈过大塑变内圈滚道磨损滚动体点蚀内圈滚道点蚀§9-4滚动轴承寿命计算一、基本概念一、基本概念1.单个轴承寿命

一定条件下，滚动体、套圈任一个出现点蚀时，轴承的总转数。（注：影响轴承寿命因素复杂，单个轴承寿命离散性较大）2.基本额定寿命（统计寿命）

(1）基本额定寿命为轴承设计寿命(2）基本额定寿命与载荷有关01L10,106rCP(N)一批轴承，同工况运转，10%点蚀失效时的总转数L10（或小时数L10h）§9-4滚动轴承寿命计算一、基本概念一、基本概念01L10,106rCP(N)3.基本额定动负荷

对应基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的载荷C(1）C:轴承承载能力的度量（查手册）(2）对应于C,轴承基本额定寿命为106转(3）C的性质：向心轴承-径向负荷推力轴承-轴向负荷§9-4滚动轴承寿命计算二、滚动轴承寿命计算二.滚动轴承寿命计算(1）问题：载荷=C时，寿命L10C=1(106转)载荷=P时，寿命L10P=？式中：C—基本额定动载荷N（查轴承参数表）

ft—温度系数（查表9-4；t>120°,轴承寿命降低）

n—轴承转速r/min

ε—寿命指数，球轴承3，滚子轴承10/3

P—当量动载荷N§9-4滚动轴承寿命计算三.当量动载荷P

三.当量动载荷P(1）基本额定动负荷C性质：向心轴承-径向负荷推力轴承-轴向负荷P:假想载荷，轴承在P的作用下与实际载荷作用下的寿命相当

(2）寿命计算公式中：P应与C同性质,可比计算(3）实际受载：径向+轴向

—径向载荷、轴向载荷系数（查表9-6）—轴承承受的径向和轴向载荷(支承反力)—动载荷系数（查表9-5）—力矩载荷系数，力矩大时=2，力矩小时=1.5§9-4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A计算(A由轴系结构固定方式和轴上外载荷方向决定)游动端固定端单支点双向定位FA双支点单向定位1.深沟球轴承的轴向力A计算§9-4滚动轴承寿命计算四.轴承的轴向力A计算2.向心角接触轴承的轴向力A计算(1)派生轴向力S由向心角接触轴承的结构决定，轴承受径向载荷R,就产生派生轴向力S（对轴的推力）。外圈对滚动体的支反力Ni

a.S的数值:取决于轴承的结构和径向外载荷R，与轴向外载荷无关;b.S的方向:由外圈的宽边指向窄边方向(对轴的推力方向)c.S计算式:表9-8§9-4滚动轴承寿命计算四.轴承的轴向力A计算(2)A的计算公式—轴系承受的轴向和径向外载荷（已知）—轴承承受的径向载荷（径向支反力）—轴承承受的轴向载荷

（轴向反力--待求）

正安装：外圈窄边相对，S相对反安装：外圈宽边相对，S相背§9-4滚动轴承寿命计算四.轴承的轴向力A计算正安装向心角接触轴承轴向力分析：正安装：外圈窄边相对，S相对§9-4滚动轴承寿命计算四.轴承的轴向力A计算轴向力计算通式：寿命计算：支反力查表正安装：外圈窄边相对，S相对§9-5滚动轴承的静强度计算一.基本额定静负荷一、静强度计算原则二、基本额定静负荷C0三、当量静载荷P0四、静强度计算1、低速轴承：n<10r/min—塑变失效2、冲击载荷过大，疲劳、静强度均验算C0：受力最大滚动体与滚道接触处,永久变形量的总和达到滚动体直径的0.0001时,轴承上所加载荷。C0性质：向心轴承：径向负荷推力轴承：轴向负荷§9-6滚动轴承组合设计一.轴承的轴向固定一、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1.全固式（双支点单向固定）(1)每个支点限定一个方向运动(2)温度补偿间隙0.2~0.4mm(3)适用小跨度、温升小轴双支点单向固定2.固游式(单支点双向固定)(1)固定端限定轴系双向运动(3)适用大跨度、温升高轴单支点双向固定§9-6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§9-6滚动轴承组合设计

二.轴承的轴向固定二、轴承的轴向位置及游隙调整§9-6滚动轴承组合设计

二.轴承的轴向固定三、轴承的配合与装拆1.配合要求:轴承标准件，内圈与轴基孔制；外圈与孔基轴制；（1）转动圈（内圈）配合紧，n6,k6（2）固定圈（外圈）配合松，H7,J7（3）游动端外圈与孔配合松-有利于轴向移动注：滚动轴承内圈与轴的配合较常规公差配合紧§9-6滚动轴承组合设计

二.轴承的轴向固定内径与轴的配合外径与孔的配合§9-6滚动轴承组合设计

二.轴承的轴向固定2.装