第13章 滚动轴承-第八版

第13章滚动轴承§13-1概述§13-2滚动轴承的类型、特点和代号§13-3滚动轴承类型的选择

第四篇轴系零、部件§13-4滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则§13-5滚动轴承寿命计算§13-6滚动轴承静载荷计算§13-7轴承装置的设计

第十三章滚动轴承§13-1概述（工程应用）§13-1概述

工程应用虚拟演示§13-1概述（工程应用）§13-1概述

§13-1概述（工程应用）§13-1概述

§13-1概述（组成、材料）§13-1概述滚动轴承是标准件。

内圈外圈滚动体保持架各类滚动体§13-1概述（材料、特点）§13-1概述

特点：旋转精度高；摩擦小，启动灵活；载荷，转速，工作温度适用范围广；标准化程度高，互换性好，成本较低。材料：内圈、外圈、滚动体——滚动轴承钢（如：GCr15等），淬火后>HRC60～65。保持架——较软材料（如：低碳钢、铜合金、铝合金、塑料等）。§13-2滚动轴承的类型、特点和代号§13-2滚动轴承的类型、特点和代号

一.类型和特点按承载的方向向心轴承——主要承受径向载荷Fr推力轴承——只能承受轴向载荷Fa向心推力轴承——能同时承受Fr和Fa接触角α——滚动体与外圈滚道接触区中点的法线与半径方向的夹角。α=0α=900§13-2（调心球轴承1类）§13-2滚动轴承的类型、特点和代号

1.调心球轴承——类型代号1,结构代号10000按轴承的结构形式不同分类：承载：Fr，Fa（双向，不大）转速：中偏斜角：大（20～30）应用：多支点，轴刚性差§13-2（调心滚子轴承2类）

承载：Fr，Fa（双向，不大）转速：低偏斜角：大（10～2.50）应用：多支点，轴刚性差2.调心滚子轴承推力调心滚子轴承2类2000029000①调心滚子轴承②推力调心滚子轴承承载：Fr，Fa（单向，很大）转速：低偏斜角：大（1.50～2.50）应用：承受以轴向载荷为主的径向、轴向联合载荷。§13-2（3、5类）

3.圆锥滚子轴承——3类承载：Fr，Fa（单向）转速：中偏斜角：很小（2’）应用：同时受较大的Fr和Fa外圈可分离，安装时可调整游隙成对使用4.推力球轴承双向推力球轴承5类5100052000承载：Fa转速：低§13-2（6、7类）

5.深沟球轴承——6类承载：Fr，Fa（不大，双向），不耐冲击转速：高偏斜角：小（8’～16’）应用：高速，载荷平稳，轴刚性大承载：Fr，Fa（单向）转速：高偏斜角：小（2’～10’）

应用：旋转精度高，载荷大成对使用70000C：α=15070000AC：α=25070000B：α=400

Fa6.角接触球轴承——7类§13-2（8、9、N类）

7.推力圆柱滚子轴承——8类承载：Fa（大，单向）转速：低偏斜角：不允许（≈0）

应用：Fa大，低速承载：只能承受Fr（大）,耐冲击

转速：高偏斜角：很小（2’～4’）应用：Fr大，轴刚性大内圈或外圈可分离8.圆柱滚子轴承——N类

推力圆锥滚子轴承——9类§13-2（NA、U类）9.滚针轴承——NA类承载：Fr（较大）转速：低偏斜角：很小

应用：Fr大，径向尺寸受限制，低速§13-2（小结）小结：调心球轴承调心滚子轴承圆锥滚子轴承推力球轴承深沟球轴承角接触球轴承推力圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴承1235678NNA§13-2（内径代号）二、代号前置代号

基本代号后置代号

轴承的分

部件代号内

部

结

构

代

号密

封

与

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尘

结

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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GB/T272规定了滚动轴承代号由三部分组成：◆内径代号：00～99代号0001020304～96内径d10121517代号×5如：08表示轴承内径d=5×08=40mm。§13-2（尺寸系列、类型代号、内部结构代号）◆类型代号◆尺寸系列代号:表示相同内径但外径和宽度不同的轴承。直径系列代号0、1——特轻系列2——轻系列3——中系列4——重系列宽度系列代号：一般正常宽度为0，可不标。尺寸承载能力但对于2类和3类应标出“0”。◆内部结构代号：表示同类轴承的不同内部结构。70000C：α=15070000AC：α=25070000B：α=400§13-2（公差等级、游隙代号）§13-2滚动轴承的类型、特点和代号◆公差等级代号：五级:/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)、/P0（普通级,不标）◆游隙代号：六组:/C1、/C2、/C0（0组,不标）、/C3、/C4、/C5高级低级游隙值：小

大

§13-2（公差等级、游隙代号）§13-2滚动轴承的类型、特点和代号例：6210

d=50mm轻系列正常宽度深沟球轴承0级公差（普通级）,0组游隙7309C/P5d=45mm中系列正常宽度角接触球轴承5级公差α=15030212d=60mm轻系列正常宽度圆锥滚子轴承0级公差（普通级），0组游隙§13-3滚动轴承类型的选择§13-3滚动轴承类型的选择一.载荷方向大小轻、中——球轴承重——滚子轴承受纯Fr——6、N、NA受纯Fa——5、8受Fr+不大的Fa——6、70000C受Fr+较大的Fa——3、70000AC、70000B、

6+5、N+8性质平稳——球轴承冲击——滚子轴承§13-3滚动轴承类型的选择二.转速三.刚度和调心性要求§13-3滚动轴承类型的选择尺寸四.其它径向受限制——滚针轴承，特轻、轻系列轴向受限制——窄系列便于装拆——内（外）圈可分离，3、

N类；经济§13-4滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则§13-4滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则一.负荷分析1.向心轴承——主要承受Fr,不大的Fa若仅受Fa——各滚动体平均受载若仅受Fr——承载区内滚动体受载一般承载区小于半圈FN0FNi受力最大滚动体的载荷球轴承滚子轴承受Fr+Fa——随Fa增大，承载区增大§13-4（负荷分析）2.向心推力轴承支反力的作用点——离轴承小口端面a处a仅受外载荷FrFr——轴作用于轴承的力FrFiFriFdiFi——某一滚动体对轴的反作用力Fdi——由Fr派生的轴向力Fd方向：小口指向大口迫使内外圈分离轴承应成对使用承载区Fd仅受外载荷Fre一般按半圈受载计算，见P322/表13-7圆锥滚子轴承角接触球轴承70000C(α=15º)70000AC(α=25º)70000B(α=40º)Fd=Fr／(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr§13-4（负荷分析）受外载荷Fr+Fa承载区FrFiFriFdiFa§13-4（应力分析）二.轴承各元件应力分析——脉动循环§13-4（失效形式和设计准则）§13-4滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则三.失效形式和设计准则失效形式点蚀——接触疲劳失效——寿命计算塑变——受静载或冲击——静强度计算磨粒磨损或胶合——润滑不良或高速

——改善润滑，校核极限转速设计准则一般轴承——额定寿命计算低速、重载轴承——静强度计算高速轴承——额定寿命计算，校核极限转速§13-5滚动轴承寿命计算一.实际寿命和平均寿命实际寿命平均寿命——可靠度R<40%二.基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定寿命——一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90%不发生疲劳点蚀时，转过的总转数或工作小时数。基本额定动载荷C——基本额定寿命L10=106转时，轴承承受的载荷。(查手册）L10（r），Lh（h），可靠度R=90%PL10§13-5（寿命计算）三.寿命计算当工作温度>1200C时,引入温度系数ft,见P320/表13-4。

当载荷P=C时，L10=106r当载荷P≠C时，L10=？C106疲劳曲线方程：寿命指数球轴承ε=3滚子轴承ε=10/3§13-5（当量动载荷）四.当量动载荷P的计算手册中C由实验测得，其中加载条件：向心轴承——C是纯径向载荷Cr推力轴承——C是纯轴向载荷Ca向心推力轴承——半圈受载，C指载荷的径向分量Cr实际载荷当量动载荷P转换条件基本额定动载荷C性质相同转换条件：寿命计算

当量动载荷P的计算方法：e——轴向载荷影响系数（或判别系数、临界系数）五.Fr和Fa的计算1.Fr的计算注意：①支点位置；②若是空间力系时，分别求水平面Fr1H、Fr2H垂直面Fr1V、Fr2VFreFte§13-5（Fa的计算）2.Fa的计算向心轴承Fae轴承1轴承2Fa1=FaeFa2=0向心推力轴承FreFreFr1Fr2Fd1Fd2(P322)轴有向左移的趋势轴承1被压紧，轴承2被放松轴承1受的轴向力增大为Fd1+Fd1’当Fae+Fd2>Fd1时根据轴的静力平衡条件：Fd1+Fd1’=Fae+Fd2轴承1的轴向力：Fa1=Fae+Fd2Fd1’轴承2的轴向力：Fa2=Fd2结论被压紧的轴承：Fa=除去本身派生的轴向力后，其它轴向力的代数和被放松的轴承：Fa=本身派生的轴向力当Fae+Fd2<Fd1时轴有向右移的趋势2紧1松Fa2=Fd1-FaeFa1=Fd1Fd1’§13-5（Fa的计算）当Fae+Fd1>Fd2时2紧1松Fa2=Fae+Fd1若轴承反装：Fa1=Fd1当Fae+Fd1<Fd2时1紧2松Fa2=Fd2Fa1=Fd2-Fae注意：①Fd的方向；②正确判断压紧和放松的轴承。§13-5（不同可靠度）§13-5滚动轴承寿命计算六.不同可靠度时滚动轴承的寿命计算可靠度／%909596979899LnL10L5L4L3L2L1a11.00.620.530.440.30.21可靠度不为90%时的额定寿命修正系数a1(GB/T6391-1995)（P325）

额定静载荷C0——使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷。§13-6滚动轴承静载荷计算§13-6滚动轴承静载荷计算当量静载荷P0——是一个假想载荷，在P0作用下受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力与实际载荷作用下相同。滚子轴承——4000MPa球轴承——4200MPa静强度条件：§13-7滚动装置的设计§13-7轴承装置的设计1.双支点各单项固定（全固式）一.轴承的配置结构，力的传递应用于短轴（l≤400mm），温升不高时。轴承与端盖间应留间隙Δ，用垫片调整。Δ§13-7（全固式）正装（面对面）反装（背靠背）2.一支点双向固定，另一支点游动（固游式）

固定端游动端1深沟球轴承深沟球轴承2深沟球轴承圆柱滚子轴承3成对角接触球轴承深沟球轴承4成对圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承5深沟球轴承和推力球轴承深沟球轴承2.一支点双向固定，另一支点游动（固游式）结构，力的传递应用于长轴，温升较高时固定端——内外圈双向固定，承受双向轴向力游动端——保证轴能自由伸缩不可分离型：内圈双向固定，外圈不固定可分离型：内外圈双向固定支反力大的轴承作固定端角接触轴承不能作游动端固定端成对使用轴承的固定§13-7（两端游动，轴承配合，装拆，调整）3.两端游动二.轴承的配合滚动轴承内圈与轴——特殊的基孔制j6，k6，m6，n6滚动轴承外圈与外壳孔——基轴制G7，H7，J7注意：配合的标注方法三.轴承的装拆四.调整轴承游隙轴上零件位置

轴承安装尺寸§13-7（提高轴系刚度）§13-7轴承装置的设计五.提高轴系的刚度提高机座的刚度提高轴的刚度lllll’l’§13-7（润滑与密封）目的：飞溅润滑方法：油润滑、脂润滑。V齿>2m/s轴承采用油润滑V齿<2m/s轴承采用脂润滑六.润滑与密封1.润滑§13-7（密封）§13-7轴承装置的设计目的：防止润滑油泄漏，防止灰尘等杂物进入。密封装置：接触式和非接触式。2.密