CH13滚动轴承课件

第十三章滚动轴承§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

其他滚动轴承在减速器中的应用滚动轴承在海上钻井平台上的应用带座轴承直线轴承与滑动轴承相比，滚动轴承的特点：优点：摩擦力矩和发热较小，在通常的速度范围内，摩擦力矩很少随速度而改变；启动转矩比滑动轴承小；消耗润滑剂少，便于密封，易于维护；大大地减少了有色金属的消耗；旋转精度高；是标准件，成批生产，成本较低，选用方便。缺点：接触应力高，承受冲击载荷的能力较差，高速重载荷下轴承的寿命较低；径向尺寸比滑动轴承大；减振性能比滑动轴承差，工作时振动和噪音较大；小批生产特殊的滚动轴承时成本较高。滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、保持架等。21341234一般的，轴承元件的硬度经热处理后不低于60HRC。且轴承元件都经过150oC的回火处理，所以通常当轴承的温度不高于120oC时，轴承元件的硬度不会下降。由于滚动轴承属于标准件，所以本章主要介绍滚动轴承的主要类型和特点，并讨论如何正确的选择轴承类型和尺寸，验算轴承的承载能力，以及轴承的安装、调整、润滑和密封等“轴承装置”的设计。斯凯孚，瑞典类型和代号1滚动轴承的主要类型及特点接触角α

，轴承的结构参数，表明了反力的方向；载荷角β

，由外载荷确定，表明了外载荷的方向。（1）按可承受的外载荷分类公称接触角越大，表示可承受轴向载荷的能力就越强。各类滚动轴承的公称接触角实际接触角偏斜角调心轴承的调心性能其他各类滚动轴承（3）按滚动体的种类分类

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。球轴承滚子轴承类型和代号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

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代

号密

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与

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尘

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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。◆内径代号内径d10mm12mm15mm17mm代号000102032）对于内径=10~17mm轴承的内径代号表示

轴承内径指轴承内圈的内径，常用d表示。

1）对于常用内径d=20~480mm（22、28、32除外）的轴承，轴承内径=内径代号×5，如：08表示轴承内径d=5×08=40mm。基本代号

3）对于内径d≥500mm及22、28、32mm的轴承，直接用内径毫米数表示并用/分开，如62/22，230/500。◆尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。外径代号：有7、8、9、0、1、2、3、4、5，依次递增。宽度代号：有8、0、1、2、3、4、5、6，依次递增。代号0在多数轴承中无需标出，但对于调心滚子轴承（2类）和圆锥滚子轴承（3类），宽度代号0应标出。推力轴承高度代号：7、9、1、2

，递增。前置代号2）公差等级代号：1）内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示。

如：接触角为：15°，25°，40°的角接触球轴承分别用C、AC、B表示内部结构的不同。后置代号

示例级别0级6x级6级5级4级2级6203/P66级公差代号/P0/P6x/P6/P5/P4/P2精度低精度高0级为普通级，轴承代号中不标出。a)背对背（/DB）b）面对面（/DF）c）串联（/DT）成对安装的轴承有三种配置型式4）配置代号62204轴承内径d=4×5=20mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，2(宽)系列深沟球轴承公差等级为0级；游隙组为0组7(0)312AC/P6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，不能省略

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=25mm直径系列代号，1(特轻)系列圆柱滚子轴承游隙组为0组第十三章滚动轴承§13-1

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其他滚动轴承是标准件，需合理选择轴承的类型与规格。1．载荷条件2．转速条件球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。轴承所受载荷的大小方向和性质，是类型选择的主要依据。注意其允许的极限转速nlim，高速时滚动体要小。滚动轴承类型选择应考虑的问题：3.调心性能

轴承内、外圈轴线间的偏斜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。4.装拆性能3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。5.尺寸的限制

当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。6.经济性

在满足使用条件的情况下优先选用价格低廉的轴承。第十三章滚动轴承§13-1

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其他轴承元件的应力变化滚动体及转动套圈固定套圈工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是时时变化的，而固定套圈受载最大处的工作状态最为恶劣。向心轴承的载荷分布由于轴承内部存在游隙，滚动轴承工作时，并非下半部所有滚动体都同时受载，即承载区小于180度。游隙越大？滚动体同时受载的程度与轴承所受的力有关，如果同时作用有一定的轴向载荷，则可以使承载区扩大。3/7类轴承的Fa对载荷分布的影响径向分力反力轴向分力=外载荷Fr=外载荷Fa径向分力向量和径向分力代数和=径向外载荷Fr>径向外载荷Fr轴向分力Fdi之和为派生轴向力Fd派生轴向力的产生？后果？向心推力轴承在纯径向力作用下。圆锥滚子轴承角接触球轴承70000C(a=15º)70000AC(a=25º)70000B(a=40º)Fd=Fr／(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr派生轴向力的大小径向力的大小受载滚动体数目（轴向载荷）接触角的大小Fa(min)=Fd=Frtanα>0当只有最下面一个滚动体受载时半圈滚动体受载时的派生轴向力计算受载滚动体数目过少，接触点处接触应力过大，轴承易损坏。下半圈滚动体受载，所有支反力的径向分力都参与抵抗外载荷。全部滚动体受载，上半圈滚动体支反力使下半圈滚动体的支反力增大。对轴承寿命有一定不良影响。②对同一轴承，若所受径向力Fr不变，当轴向力Fa由最小值Frtan逐渐增大时，同时受载滚动体数目的逐渐增加，与轴向力Fa平衡的派生轴向力Fd随之增大。【结论】①向心推力轴承（角接触球轴承及圆锥滚子轴承）总是在径向力Fr和轴向力Fa联合作用下工作，为保证较多滚动体同时受载，应使轴向力Fa＞Frtan。

因此，对于3、7类轴承，有Fa不一定是坏事，适当的Fa可以使受载滚动体数目增多，这对轴承的工作寿命并没有不利的影响，但Fa不宜过大。第十三章滚动轴承§13-1

概述§13-2

滚动轴承的主要类型和代号§13-3

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滚动轴承的工作情况§13-5

滚动轴承尺寸的选择§13-6

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其他失效形式内圈滚道深度点蚀外圈滚道点蚀外圈（球面滚道）胶合外圈滚道胶合（大片）、点蚀（小片）外圈滚道过烧，伴随胶合外圈滚道过烧滚

动

体

异

物

划

痕外圈滚道塑性变形内圈胀裂安装不当，导致保持架变形滚动轴承尺寸的选择2套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据。点蚀胶合断裂常见的失效形式：磨损

除了点蚀以外，还可能发生其它多种的失效形式。

这些失效形式可以通过加强润滑或装配过程管理等措施来克服。

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。计算准则

对于低速轴承，即n<10r/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。为控制塑性变形，应作静强度计算。滚动轴承尺寸的选择3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，轴承的转数或运转小时数。

滚动轴承寿命通常是指滚动轴承的疲劳寿命。轴承的寿命/（106r）基本额定寿命

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。滚动轴承尺寸的选择3

基本额定寿命：90％的轴承不点蚀前的总转数或小时数，用L10表示。轴承的寿命/（106r）对一批轴承而言…对一个轴承而言…滚动轴承的寿命主要是指轴承的疲劳寿命，由于疲劳寿命与概率密切相关，因此轴承的寿命必然与可靠性相关。基本额定动载荷基本额定动载荷：特定实验条件下，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。基本额定动载荷是轴承的性能参数，表示承载能力的大小。6207C—基本额定动载荷P—当量动载荷其中：寿命计算求寿命【含义】在当量载荷P的作用下，轴承可靠度为0.9时的寿命。寿命指数：选轴承如果轴承工作温度过高于120ºC

？引入温度系数ft轴承工作温度（ºC）≤120125150175200225250300350温度系数ft10.950.900.850.800.750.700.600.50

对于高温轴承，因材料、金属组织、硬度等的变化额定动载荷值将降低为：Ct=ftC滚动轴承尺寸的选择4当量动载荷P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（名义值）X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数，查表。滚动轴承尺寸的选择4

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。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aFrO轴承压力中心可查轴承标准Fn1Fr1Fd1Fdα3、7类轴承的Fa计算支反力作用点（压力中心）：（2）当Fae＋Fd2＞Fd1时，轴承1被压紧，轴承2被放松，轴承1：Fa1＝Fae＋Fd2，轴承2：Fa2＝Fd2；（3）当Fae＋Fd2＜Fd1时，轴承1被放松，轴承2被压紧，轴承1：Fa1＝Fd1，轴承2：Fa2＝Fd1－Fae。（1）当Fae＋Fd2=Fd1时，轴承1：Fa1＝Fd1，轴承2：Fa2＝Fd2；向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为：

（1）根据轴承的安装方式，确定派生轴向力Fd的大小及方向；

（2）判断全部轴向载荷合力的方向，确定被压紧的轴承(“压紧端”)及被放松的轴承(“放松端”)；

（3）“压紧端”轴承所受的实际轴向载荷，应为除了自身派生轴向力之外，其它所有轴向力的代数和；“放松端”轴承所受的实际轴向载荷，等于自身派生轴向力。滚动轴承尺寸的选择7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，其失效形式是因接触应力过大而产生塑性变形。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Fr与Fa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。滚动轴承的静承载能力滚动轴承尺寸的选择9

在一般的工程问题中，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：不同的可靠度时的寿命计算可靠度／%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/T6391-95)【例】13-2第十三章滚动轴承§13-1

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其他保证支撑部分的刚性和同轴度

为了保证轴承顺利运行，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还应正确设计轴承装置，包括：轴承组合的轴向固定，与相关零件的配合，间隙调整、装拆、润滑等一系列问题。轴承装置的设计2轴承的配置

轴承的配置问题是指：对于一个轴系应采用几个轴承支撑、如何支撑、如何配对等问题。常用配置方案有如下三种：两端单向固定、一端固定一端游动、两端游动。轴承装置的设计3滚动轴承的紧固和定位内圈紧固方法外圈紧固方法滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制；外径与外壳孔的配合采用基轴制。滚动轴承的配合轴承的内、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。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。内径和外径的公差带均采用单向制：即上偏差为零，下偏差为负的分布。基本偏差系列示意图轴承配合种类的选取，应根据轴承的类型和载荷的性质来决定。另外，还要考虑到工作温度对配合性质的改变。原则：回转套圈应较紧配合，不回转套圈宜较松（一般情况下“内紧外松”）；转速高、载荷大、工作温度高时