第十一章 轴承(滚动轴承)

第11章滚动轴承一、滚动轴承的构造§11.4滚动轴承的构造、类型及性能特点◆滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。1-外圈、2-内圈（高强度、耐磨 含铬轴承钢），3-滚动体，4-保持架（软钢、铜合金或塑料）滚动轴承的构造内圈装在轴径上，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。常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。§11.4滚动轴承的构造、类型及性能特点球形滚子—圆柱、鼓形、 圆锥、滚针

球轴承——承载能力低，极限转速高滚子轴承——承载能力高，极限转速低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。公称接触角α—滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴线的径向平面间的夹角。二、滚动轴承的分类及性能特点1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同：向心轴承：主要用于承受径向载荷；推力轴承：主要用于承受轴向载荷；1向心轴承(a=0º)深沟球轴承:6类→nlim最高、价廉,优先采用受力类型:Fr,不大的Fa(双向)圆柱滚子轴承:N类→承载力较大受力类型:

很大的Fr,不能承受轴向力Fa滚针轴承:NA类→内外圈可分离,径向尺寸小受力类型:

很大的Fr,不能承受轴向力Fa2调心轴承(a=0º)调心球轴承:1类→调心性能最好受力类型：Fr,不大的Fa(双向)调心滚子轴承:2(3)类→调心性能好、承载力较大受力类型：Fr,不大的Fa(双向)3向心推力轴承(0º＜a<90º)角接触球轴承:７类，a＝15º、25º、40º受力类型：Fr,单向Fa圆锥滚子轴承：3类受力类型：Fr,单向Fa4推力轴承(a=90º)推力球轴承:

5类受力类型：只承受轴向(Fa)单列：承受单向轴向力双列：承受双向轴向力向心轴承径向接触轴承：公称接触角α=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：公称接触角α=0°～45°，同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承推力角接触轴承：公称接触角α=45°～90°，主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。轴向接触轴承：公称接触角α=90°，只能承受轴向载荷。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大§11.5滚动轴承的代号

滚动轴承的类型和尺寸很多，为了便于设计、生产和选用，国家标准规定了其代号。一般用途的滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成，其排列顺序为:前置代号基本代号后置代号尺寸系列代号分部件代号类型代号内径代号直径系列代号宽度系列代号内部结构代号密封与防尘代号公差等级代号。。。字母21345字母(+数字)★类型代号（查表11.4.2）

类型代号用数字或字母表示。注：类型代号为0时省去★尺寸系列代号（查表11.5.2）

由滚动轴承的宽（高）度系列代号和直径代号组合而成。直径系列代号在右，宽度系列代号在左。

尺寸系列是指同一内径的轴承具有不同的外径和宽度，因而有不同的承载能力。★内径系列代号（查表11.5.3）★前置和后置代号

前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左、右添加的补充代号，其编制规则及代号含义可查阅有关标准.

前置代号用字母表示，后置代号用字母（或数字）表示。在一般情况下，滚动轴承的代号仅用基本代号来表示。7212C举例6305(/P0)7211C/P5深沟球轴承直径系列为3(中),宽度系列为0(不标)内径d=25mm0级精度(不标)角接触球轴承直径系列为2(轻)宽度系列为0(不标)

内径d=60mma=15º5级精度接触角15内径55mm正常宽度、轻系列角接触球轴承

试说明轴承代号61208、7315AC/P5、7206CJ/P63的含义。解：①61208——表示内径为40mm，轻直径系列，正常宽度结构的深沟球轴承，0级公差，0组游隙；②7315AC/P5——表示内径为75mm，中系列角接触球轴承，接触角为250，5级公差，0组游隙。③7206CJ/P63——表示内径30mm的轻窄系列角接触球轴承，α=15°，6级公差等级，3组径向游隙，J则表示酚醛胶布实体保持架。选用原则：滚动轴承的选用，首先是轴承类型的选择。正确地选择出合适的轴承类型，首先必须熟悉各类轴承的特点，然后考虑机械设备对轴承的要求，包括工作载荷、转速、寿命、旋转性能等方面的要求，选择轴承类型总的原则是：选择轴承性能特点与要求相符合的类型。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）；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。内、外滚道与滚动体之间的间隙称为游隙，即为当一个座圈固定时，另一座圈沿径向或间隙或轴向的最大移动量。

1.失效形式滚动轴承的失效形式主要有三种：疲劳点蚀、塑性变形和磨损11.6滚动轴承的寿命计算(1)疲劳点蚀滚动轴承工作过程中，滚动体相对内圈(或外圈)不断地转动，因此滚动体与滚道接触表面受变应力。此变应力可近似看作载荷按脉动循环变化。由于脉动接触应力的反复作用，首先在滚动体或滚道的表面下一定深度处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，致使轴承不能正常工作。通常，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。

(2)永久变形轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处产生永久变形(滚道表面形成变形凹坑)，从而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声，以致轴承不能正常工作。(3)磨损在滚动轴承内部，滚动体与套圈之间，以及保持架与滚动体或套间之间均存在着滑动，从而引起轴承磨损。在多尘或密封不好及润滑不良条件下，滚动轴承中易侵入磨料性物质，从而引起磨粒磨损，高速时还会因磨损引起表面发热，产生粘着磨损、胶合甚至使滚动体回火，结果造成轴承元件工作表面的表层质量恶化、旋转精度下降、振动和噪音增加。轴承的其他失效形式还有腐蚀、锈蚀和由于安装、使用、维护不当造成元件的破裂等。2.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：具有90％可靠度时轴承的寿命，用L10表示。

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。轴承的寿命/（106r）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（用字母P表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：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对于向心轴承，当Fa/Fr>e时，可由表11.16.2查出X和Y的数值；当Fa/Fr<e时，轴向力的影响可以忽略不计(这时表中Y=0,X=1)。e值列于轴承标准中。向心轴承只承受径向载荷时

P＝Fr

推力轴承(α=90°)只能承受轴向载荷，其轴向当量动载荷为

P=Fa轴承的配合与装拆1滚动轴承的配合内圈与轴颈：采用基孔制外圈与座孔：采用基轴制选择的原则：紧些的配合旋转精度高、振动小转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈配合）不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙配合）2滚动轴承的装拆要求：容易装拆；装拆时不被损坏，也不能损坏其他零件

——安装力或拆卸力不要通过滚动体传递轴肩高度应低于内圈厚度→拆卸时不损坏轴肩开槽轴承内圈Ｒ＞轴肩处ｒ安装轴承轴段不宜过长→易装易拆三、轴承的润滑与密封1润滑目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心2密封目的：防尘、防水、防止润滑剂流失方式：1接触式密封：毛毡圈、O形密封圈、唇形密封圈、机械密封（端面密封）2非接触式密封：缝隙密封、离心式密封（甩油密封）、迷宫密封、螺旋密封1接触式密封毛毡圈唇形密封圈2非接触式密封离心式密封（甩油密封）缝隙密封迷宫密封为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理好轴承与其周围零件之间的关系。也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。一、轴承的固定1.两端固定如图16-12a所示，使轴的两个支点中每一个支点都能限制轴的单向移动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动，这种固定方式称为两端固定。4.滚动轴承的组合设计它适用于工作温度变化不大的短轴，考虑到轴因受热而伸长，在轴承盖与外圈端面之间应留出热补偿间隙c,c=0.2~0.3mm。另外还有两支点均采用角接触球轴承及圆锥滚子轴承支承的双支点单向固定结构。2.一端固定、一端游动这种固定方式是在两个支点中使一个支点双向固定以承受轴向力，另一个支点则可作轴向游动。可作轴向游动的支点称为游动支点，显然它不能承受轴向载荷。当支承跨距较大(l>350mm)、工作温度较高(△t≥50℃)时，轴受热伸长量较大，必须给轴系以热膨胀的余地，以免轴承被卡死，同时又要保证轴系相对固定以实现其正确的工作位置，应采用一端双向固定，另一支点游动的配置型式。固定端可采用单个深沟球轴承、两个角接触球轴承或圆锥滚子轴承组合及向心轴承与推力轴承组合等，要求轴承的内、外圈都要固定，以便能承受双向轴向载荷，保证轴系固定。游动端既可采用深沟球轴承这样的内、外圈不可分离的轴承，也可采用内、外圈可分离的圆柱滚子轴承或滚针轴承。当采用内、外圈不可分离的轴承时，只需固定轴承内圈，而让外圈可以在轴承座孔内自由游动(图16-13a)

；当采用内、外圈可分离的轴承时，轴承的内、外圈均需固定，此时靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩(图b)。如下是几种常见的一端固定、一端游动的配置。有时为了满足某种特殊需要还采用两端游动的配置形式。如人字齿轮传动，大齿轮设计成两端单向固定式结构，由于人字齿轮本身的相互轴向限位作用，小人字齿轮轴系的轴向位置被限定了，不必再另外考虑其轴向固定问题，为了防止齿轮被卡死或人字齿轮两侧受力不均，此时可采用两端均为圆柱滚子轴承的两端游动式配置。二、轴承组合的调整

1.轴承间隙的调整轴承间隙的调整方法有：1)靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进行调整（图16-14a）2)利用螺钉1通过轴承外圈压盖3移动外圈位置进行调整（图16-14b），调整之后，用螺母2锁紧防松。2.轴承的预紧滚动轴承的旋转精度主要取决于轴承装置的刚性大小。为了提高轴承装置的刚性，对于成对并列安装使用的角接触球轴承和圆锥滚子轴承，常采用预紧轴承。所谓预紧，是指在安装时用某种方法使轴承中产生并保持一个相当大的轴向力，以消除轴承的轴向游隙，并使滚动体与内、外圈接触处产生初始预变形。预紧的目的是：①提高支承刚性；②减少振动和噪音；③提高旋转精度。预紧力可以利用金属垫片（图16-15a）、磨窄套圈（图16-15b）、用螺纹端盖推压轴承外圈（用于圆锥滚子轴承）或利用弹簧推压外圈（如图所示）等方法获得。由于预紧，轴承的载荷增大，预紧量过大，轴承在工作时的磨损和发热也大大增加，使轴承寿命相应降低，因此轴承是否采用预紧应按照需要决定。同时要严格控制预紧力，必要时应通过试验确定。3.

轴承组合位置的调整①载荷方向不变时，对于内圈回转而外圈固定不动的轴承，轴承内孔与轴颈之间必须选过盈配合，如k6、m6、n6，外径与轴承座孔之间可选间隙配合，如G7、H7、J