滚动轴承的类型、特点和应用

§14.1轴承的功用和类型§14.2滚动轴承的组成、类型及特点§14.3滚动轴承的代号§14.4滚动轴承类型的选择§14.5滚动轴承的工作情况分析及计算§14.6滚动轴承的选择§14.7滚动轴承的组合设计§14.8汽车轴承概述第14章轴承14.1轴承的功用和类型轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。1．能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。2．具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。3．具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。一、轴承应满足如下基本要求：二、轴承的分类根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。

(或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2.1

滚动轴承的组成滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。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。12341233◆内圈通常与轴是紧配合，并与轴一起旋转。◆外圈通常与轴承座孔或机械部件的壳体配合，起支撑作用。◆滚动体借助保持架均匀的排列在内、外圈之间，它的形状、大小和数量直接决定轴承的承载能力。◆保持架将滚动体均匀的分隔开，引导滚动体在正确的轨道上运动。

滚动轴承四大件的功能14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2滚动轴承的组成、类型及特点滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。14.2滚动轴承的组成、类型及特点圆锥滚子球面滚子(对称形)滚针圆柱滚子滚珠（钢球）球面滚子(非对称形)滚子形状、大小、数量对轴承载荷和性能的影响？14.2滚动轴承的组成、类型及特点非金属保持架黑色金属保持架有色金属保持架黄铜\青铜\铝合金低碳钢\不锈钢胶木\塑料(尼龙66)14.2滚动轴承的组成、类型及特点无外圈轴承无内圈轴承既无外圈也无内圈带油脂密封轴承外圈带止动环轴承

为了适用于某些特殊的使用要求，有的轴承会增加或减少一些零件。14.2滚动轴承的组成、类型及特点滚动轴承材料的性能要求◆具有较高的接触疲劳强度；◆良好的耐磨性；◆有较高的弹性极限；◆有适宜的硬度；◆有一定的韧性；◆有良好的尺寸稳定性；◆有一定的防锈性能；◆有良好的工艺性能；14.2滚动轴承的组成、类型及特点滚动轴承钢冶炼质量的一般要求

滚动轴承钢的冶炼质量，如钢的纯洁度、组织和均匀性等均比一般工业用钢要求高。一般轴承用钢主要是铬轴承钢，含碳1%左右(0.95~1.05)，加入铬1.5%左右(1.3~1.65)并含有少量的锰、硅的共析钢。铬可以改善轴承钢的热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性。热处理后，使钢获得较高而均匀的硬度以及提高耐磨性和获得均匀组织。铬还可以提高钢的防锈性能和磨削性能，但当铬含量超过1.65%时，钢的热处理性能会明会下降。因此，铬含量一般控制在1.65%以下。14.2滚动轴承的组成、类型及特点常用滚动轴承钢的种类◆高碳铬轴承钢。如GCr15和GCr15SiMn◆渗碳轴承钢。经渗碳后，表面硬度高，心部韧性好◆耐腐蚀轴承钢。如常说的不锈钢轴承◆高温轴承钢。可在大于250℃环境中正常工作淬透性后者优于前者14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2.2

滚动轴承的类型1、按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承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。滚动轴承公共接触角14.2滚动轴承的组成、类型及特点

深沟球 圆柱滚子

角接触 圆锥滚子 球面滚子

径向接触轴承

向心角接触轴承14.2滚动轴承的组成、类型及特点

推力球 圆柱滚子

角接触 圆锥滚子

轴向接触轴承

推力角接触轴承14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2滚动轴承的组成、类型及特点2、按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承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。

球轴承滚子轴承●

从形状上看，滚针和滚柱区别的标准有两种：第一就是比例2.5为分界点。第二种标准是以比例4为标准。圆柱轴承与滚针轴承的区分原则:●

从受力的角度来讲，滚针完全不承受轴向力（滚针的端面是不磨的，如果和挡肩接触，则摩擦非常大），而滚柱，如果滚道带挡肩的话是可以承受一定轴向力的，当然不能太大，原则是不超过径向力的1/10。●从应用上看，滚针主要应用于空间受限制的场合，所以汽车，摩托车，纺机上应用广泛。而且滚针的内圈是选配的，说白了就是如果轴的硬度，粗糙度等符合要求的，可以不配内圈（空间本来就有限），但是如果轴的加工程度比较低，或者比较软，则需要另配内圈作为滚道。而滚柱常用于支撑轴的浮动端，以吸收轴的膨胀量。扎机上四列滚柱用的较多，主要是滚柱承载力非常大。14.2滚动轴承的组成、类型及特点3.按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。

14.2滚动轴承的组成、类型及特点4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。。6.按照运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。8.按照轴承的外形尺寸大小分类。7.按照轴承滚动体的列数分类。◆根据滚动轴承外形尺寸大小的分类原则：1、微型轴承——公称外径尺寸范围D

＜26mm的轴承；2、小型轴承——公称外径尺寸范围为26

≤D＜60mm的轴承；3、中小型轴承——公称外径尺寸范围为60

≤D＜120mm的轴承；4、中大型轴承——公称外径尺寸范围为120

≤D＜200mm的轴承；5、大型轴承——公称外径尺寸范围为200

≤D＜400mm的轴承；6、特大型轴承——公称外径尺寸范围400

≤D＜2000mm的轴承；7、重大型轴承——公称外径尺寸范围D≥2000mm的轴承；14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.2.3滚动轴承的特点◆摩擦系数小，能耗少，机械效率高；◆外形尺寸已标准化，具有互换性，安装、拆卸和维一修都很方便；◆轴向结构紧凑，使机器的轴向尺寸大为减少；◆精度高、磨损小、寿命长，且能在较长的时间内保一持轴的安装精度；◆具有自动调心特性的轴承，当主轴有轻微挠曲或配一合部件不同心时仍能正常工作；◆适宜于专业化大批量生产，质量稳定、可靠，生产一效率高，成本低；14.2滚动轴承的组成、类型及特点14.3滚动轴承的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

防

尘

结

构

代

号保

持

架

及

其

材

料

代

号特

殊

轴

承

材

料

代

号公

差

等

级

代

号游

隙

代

号多

轴

承

配

置

代

号其

它

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

号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。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。14.3滚动轴承的代号◆0—双列角接触轴承◆

1—调心球轴承◆

2—调心滚子轴承和推力调心滚子轴承◆

3—圆锥滚子轴承◆

4—双列深沟球轴承◆

5—推力球轴承◆6—深沟球轴承◆

7—角接触球轴承◆

8—推力圆柱滚子轴承◆

N—圆柱滚子轴承◆

U—外球面球轴承◆

QJ—四点接触球轴承基本代号由轴承类型代号，尺寸系列代号和内径代号三部分自左至右顺序排列组成。1、类型代号★基本代号14.3滚动轴承的代号前置代号基本代号后置代号12345678举例成套轴承分部件类型代号尺寸系列代号内径代号内部结构密封结构保持架及其材料轴承材料公差等级游隙配置其他6204-2Z/P63602042ZP6C3NUP207ENUP0207E51840/P5251840P5C2★轴承代号示例14.3滚动轴承的代号14.4滚动轴承的类型的选择14.4.1

影响轴承承载能力的参数1.游隙

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，另一座圈沿径向或轴向的最大移动量。游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。◆滚动轴承的游隙分为径向游隙和轴向游隙。

径向游隙：在无载荷时，当一个套圈固定不动，另一个套圈相对于固定套圈沿径向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量。

轴向游隙：在无载荷时，当一个套圈固定不动，另一个套圈相对于固定套圈沿轴向由一个极端位置到另一个极端位置的移动量。14.4滚动轴承的类型的选择径向游隙轴向游隙14.4滚动轴承的类型的选择◆轴承游隙又分为原始游隙、安装游隙和工作游隙。

原始游隙：轴承未安装前的游隙；

安装游隙：轴承安装后的游隙。由于过盈配合的关系，安装游隙要小于原始游；

工作游隙：轴承在实际运转条件下的游隙。当工作游隙为微负值时，轴承的疲劳寿命最长但随着负游隙的增大疲劳寿命同显著下降。因此，选择轴承的游隙时，一般使工作游隙为零或略为正为宜。14.4滚动轴承的类型的选择1、原始游隙2、安装游隙3、工作游隙14.4滚动轴承的类型的选择◆轴承的游隙对轴承的载荷分布、振动、噪声、摩擦、使用寿命和机械的运动精度等有很大的影响。◆由于游隙是决定轴承能否正常工作的一个重要因素。选择适宜的轴承游隙，可以使载荷在滚动体之间合理分布；能限制轴（或外壳）的轴向和径向位移以保证轴的旋转精度；使轴承在要求的温度下能正常工作；可减少轴承工作时的振动和噪声等。由此可见，轴承游隙对轴承寿命、温升、振动和噪声有很大的影响。因此，为保证轴承的正常工作，必须根据使用条件，选择适宜的轴承游隙。◆使用经验表明，对于球轴承最适宜的工作游隙近似为零；对于滚子轴承最适宜的工作状况应保持少量的工作游隙。在要求支承刚性良好的部件中（例如机床主轴），也可以有一定数值的预紧，因少量的预载荷对轴承没有损伤性的影响。14.4滚动轴承的类型的选择14.4滚动轴承的类型的选择2.极限转速

滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。转速过高会产生高温，润滑失效产生破坏。3.偏位角

安装误差或轴的变形等都会引起轴承内外圈中心线法线相对倾斜，其倾斜角d称为偏位角。3.接触角

由轴承结构类型所决定的接触角称为公称接触角。14.4滚动轴承的类型的选择14.4.2

滚动轴承类型的选择载荷条件转速条件装调性能调心性能经济性轴承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据选择轴承类型时应注意其允许的极限转速nlim3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装，可选用带内锥孔和紧定套的轴承轴承内、外圈轴线间的偏位角应控制在极限之内，对安装精度差的轴承，宜选用调心轴承。在满足使用条件的情况下优先选用价格低廉的轴承。14.5滚动轴承的工作情况分析及计算14.5.1

滚动轴承的受载情况分析

轴承转动时，承受径向载荷Fr，外圈固定。当内圈随轴转动时，滚动体滚动，内、外圈与滚动体的接触点不断发生变化，其表面接触应力随着位置的不同作脉动循环变化。滚动体在上面位置时不受载荷，滚到下面位置受载荷最大，两侧所受载荷逐渐减小。所以轴承元件受到脉动循环的接触应力。点击上图观看动画演示疲劳剥落裂纹和断裂压痕磨损正常破坏形式电流腐蚀锈蚀保持架断裂润滑失效材料缺陷、热处不当、配合过盈量过大、过载、选配不当电流通过轴承，由于钢球与滚道之间有油膜或间隙，产生电火花。14.5滚动轴承的工作情况分析及计算14.5.2

滚动轴承的失效形式和计算准则1.失效形式

滚动轴承在安装、配合、润滑、密封和维护保养正常的情况下，绝大多数轴承因疲劳剥落而破坏，或因摩擦磨损使轴承精度丧失而不能继续使用。疲劳和磨损属于正常的破坏。◆疲劳剥落◆裂纹和断裂14.5滚动轴承的工作情况分析及计算◆电流腐蚀◆锈蚀◆压痕◆磨损14.5滚动轴承的工作情况分析及计算◆保持架断裂14.5滚动轴承的工作情况分析及计算2.计算准则14.5滚动轴承的工作情况分析及计算对于一般转速的轴承，即10r/min<n<nlim,如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速对于低速轴承，即n<1r/min，可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以下不发生塑性变形为准则的强度计算。14.5滚动轴承的工作情况分析及计算14.5.3

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的当量动载荷（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为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数fp。载荷性质载荷系数fp举例无冲击或轻微冲击1.0～1.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.2～1.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击1.8～3.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等14.5滚动轴承的工作情况分析及计算14.6滚动轴承的选择滚动轴承的选择可分为两个步骤进行：按工作条件首先确定滚动轴承的类型选择轴承的尺寸公差等级的选择对于静止轴承、缓慢摆动或极低速运转的轴承按静载荷计算对于一般运转的轴承，按寿命计算进行轴承尺寸的选择当轴承的工作转速n在1～10r/min之间时，有两种选择方法：按n=10r/min选择轴承尺寸；利用寿命公式计算出C值，再按静载荷强度计算公式计算C0值。进行比较，选用其中较大值对应的轴承尺寸的轴承。对于转速较高又同时承受冲击载荷的轴承，不但进行寿命计算，还要进行轴承的强度校核对于高速轴承，除进行寿命计算外还应检验极限转速。出于成本考虑，一般的机械宜选用普通级精度的轴承。14.7滚动轴承的组合设计

为了保证轴与轴上旋转零件正常运行，还应解决轴承组合的结构问题，其中包括，轴承组合的轴向固定，轴承与相关零件的配合，间隙调整、装拆、润滑等一系列问题。14.7.1

轴承的轴向固定14.7滚动轴承的组合设计14.7.2

轴承组的轴向固定

除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须正确、合理地进行轴承的组合设计。即正确解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、轴承的调整与装拆等问题。1.两端固定式14.7滚动轴承的组合设计2.一端固定、一端游动式

一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。点击图像看大图14.7滚动轴承的组合设计3.两端游动式14.7滚动轴承的组合设计14.7.3

轴承组合的调整1.轴承间歇的调整14.7滚动轴承的组合设计14.7滚动轴承的组合设计14.7滚动轴承的组合设计2.轴系位置的调整14.7滚动轴承的组合设计14.7.4

轴承组合支撑部分的刚度和同轴度轴承座孔壁应有足够的厚度，并用加强肋增强其刚性。支撑结构中同一根轴上的轴承座孔尽可能同心。角接触轴承安装方式不同时轴承组合的刚性也不同。14.7滚动轴承的组合设计14.7.3

轴承的预紧轴承的预紧就是在安装轴承时使其受到一定的轴向力，以消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性预变形。预紧的目的在于提高轴承的刚度和旋转精度。14.7滚动轴承的组合设计14.7.3

滚动轴承的配合与拆装1．滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。在设计时，应根据及其的工作条件、载荷的大小及性质、转速的高低、工作温度及内外圈中哪一个套圈跳动等因素选择轴承的配合。当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些。高速、重载情况下应采用较紧配合。作游动支撑的轴承外圈与座孔间应采用间隙配合，但又不能过松而发生相对转动轴承与空心轴的配合应选用较紧配合，部分式轴承座座孔与轴承外圈的配合应较松。充分考虑温升对配合的影响。14.7滚动轴承的组合设计2．滚动轴承的安装与拆卸（1）轴承的安装冷压法热套法（2）轴承的拆卸（2）轴承的拆卸采用专用工具或压力机拆卸轴承

为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。压内圈压外圈内外圈同时压入◆原则：精密封低噪声轴承在安装或拆卸时，要保证尽可能的使用钢球不受力或少受力。14.7滚动轴承的组合设计

不正确的安装方式在压入过程中,力通过钢球由内圈传递给外圈,容易造成轴承出现挤伤.通过给转子加力将轴承装入轴承外圈紧配轴承内圈紧配14.7滚动轴承的组合设计●轴承的拆卸：拆内径配合时，应让内圈受力外圈不受力，以免伤及滚动工作面14.7滚动轴承的组合设计14.7滚动轴承的组合设计14.7.7

滚动轴承的润滑与密封1．润滑的目的润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；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，可以使接触压力减小；轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。润滑方式：油润滑、脂润滑、固体润滑油润滑主要方式有：·油浴润滑·滴油润滑·循环油润滑·喷雾润滑·喷射润滑保管轴承的库房内及周围无腐蚀性气体，仓库应清洁、干燥，具备必要的采暖和通风设备，使温度保持在25±℃，相对湿度不大于80%。（湿气、酸、碱和盐的腐蚀）14.7滚动轴承的组合设计选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选择润滑方式时，可查阅各类润滑方式的dn值界限表。2．润滑方式的选择轴承常用的润滑方式有油润滑、脂润滑和固体润滑三类。14.7滚动轴承的组合设计3．密封作用：阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，防止润滑剂流失。密封装置可分为：非接触式密封和接触式密封。14.7滚动轴承的组合设计14.7滚动轴承的组合设计1、前言：发动机轴承传动系轴承转向系轴承空调机轴承汽车轴承分类发电机轴承、水泵轴承通风器轴承、涨紧轮轴承增压器轴承离合器分离轴承、变速器轴承传动轴支承轴承十字轴—滚