第十四章滚动轴承

第十四章滚动轴承浙江大学专用第1页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用各零件的作用：外圈：支撑零件或轴系；保持架:将滚动体分开。内圈：支撑轴；滚动体：滑动?滚动；硬度和接触疲劳强度↑、耐磨性和冲击韧性↑用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC工作表面需经磨削或抛光。。保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。一、滚动轴承的构造内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：§14-1滚动轴承的构造、类型及代号外圈、内圈、滚动体、保持架。第2页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、

和易于互换等。缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角接触角↑→轴向承载能力↑。α=0?各类轴承的公称接触角轴承类型公称接触角向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷径向接触角接触轴向接触角接触0˚<α<45˚αα=90˚α它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。45˚<α<90˚α滚动轴承标准化;并由专业厂大批量生产。设计人员的主要任务是:熟悉标准，正确选用。二、滚动轴承的主要类型及特性第3页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承分类：表14-１滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用调心球轴承10000中2˚~3˚

主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。第4页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用调心滚子轴承20000C低0.5?~2?

比10000小能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷承载能力大，具有调性能。。圆锥滚子轴承30000中2’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。。推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合分为单、双向两种高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。。。一)单向表14-１滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用第5页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合分为单、双向两种高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。。。b)双向深沟球轴承60000高8’~16’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。。角接触球轴承70000C(α=15?)70000AC(α=25?)70000B(α=40?)较高2’~10’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷α大，承载能力越大，有三种规格称对使用。。。表14-１滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用第6页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用表14-１滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力圆柱滚子轴承80000低不允许能承受很大的单向轴向载荷。圆柱滚子轴承N0000较高2’~4’能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式滚针轴承a)NA0000b)RNA0000低只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。不允许a)b)第7页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用1.承载能力承受径向载荷为主；几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。滚子轴承≈(1.5~3)球轴承在同样的外形尺寸下。2.极限转速当d≤20公厘时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。0?<α<45?→45?<α<90?→承受轴向载荷为主；α=0?→α=90?→滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。只能承受轴向载荷。转速过高→温度↑→润滑失效→滚动体回火或胶合破坏。极限转速----滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。大载荷采用滚子轴承第8页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用3.角偏差影响轴承正常运转。角偏差↑→可采用调心轴承。滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应紧可能避免在轴线有倾斜的情况下使用。轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜其倾斜角称为角偏差。。调心轴承θ第9页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、技术要求等，为便于组织生产和选用，规定了滚动轴承的代号，宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号共5位

后置代号表16-2滚动轴承代号的排列顺序

类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加2.基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。类型代号----左起第一位，为0（双列角接触球轴承）

则省略。是轴承代号的基础，有三项成套轴承分部件代号1.前置代号----成套轴承分部件代号。三、滚动轴承的代号第10页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用调心滚子轴承20000C圆锥滚子轴承30000推力球轴承50000a)单向b)双向深沟球轴承60000角接触球轴承70000推力圆柱滚子轴承80000圆柱滚子轴承N0000滚针轴承一)NA0000b)RNA0000调心球轴承10000第11页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。000300400200尺寸系列代号----左起第二、三位。宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号

后置代号滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号第12页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号直径系列代号推力轴承向心轴承01(0)0(0)1101120211011234特轻轻中重(0)2(0)3(0)41213222324121314222324(0)1212窄正常宽正常尺寸系列代号宽度系列代号高度系列代号第13页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用内径代号----基本代号左起第四、五位。表14-2轴承的内径代号

内径代号轴承内径尺寸mm001001020304~99数字5121517宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号

后置代号滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号第14页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用3.后置代号----用字母（或加数字）表示。内部结构表14-3轴承后置代号排列顺序后置代号组含义1密封与防尘套圈变形238保持架及材料游隙轴承材料公差等级配置其它7456宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号

后置代号表14-2滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号第15页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。轴承内部结构常用代号轴承类型代号含义示例Bα=40˚7210B

角接触球轴承Cα=15˚7210C

ACα=25˚7210AC圆锥滚子轴承B接触角α加大32310BE

加强型N207E公差等级代号

代号省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等级符合标准的0级6级6x级5级4级2级示例62036203/P630201/P6x6203/P56203/P46203/P2第16页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用实例：说明滚动轴承62203和7312AC/P6的含义622037(0)312AC/P6轴承内径d=17mm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级第17页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用一、滚动轴承的失效形式受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不受力；下半圈各滚动体受力大小方向均不同。可以导出：z为滚动体的总数。疲劳破坏永久变形工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。。早期磨损胶合内外圈和保持架破裂维护保养不当而造成。所有水平分力相互抵销，铅垂分力与外载荷平衡。受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；Fr径向载荷的分布Fmaxδ§14-2滚动轴承的失效形式和承载能力计算第18页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用2051015501000R(%)轴承的寿命曲线L/(1×10-6r)对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍因此，对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命实验表明：寿命与可靠性有关。如图。。二、基本额定寿命、基本额定动载荷定义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为：可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比。基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%。对于单个轴承而言，其损坏的可能性只有90%单位为百万转106r，或小时换句话说。基本额定动载荷：当一套轴承运转达到一百万转时，轴

承所能承受的载荷C。。向心轴承记为：Cr，可查表推力轴承记为：Ca寿命为1百万转时可靠度为90%，。寿命为5百万转时可靠度只有50%，。轴承寿命第19页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用大量试验得如下关系：寿命指数：---球轴承---滚子轴承用小时表示：P---当量动载荷当t>100℃时，→C↓

引进温度系数Kt进行修正。310/3ε=一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命。表14-7温度系数轴承工作温度℃

温度系数Kt10025020015012530010.950.900.700.800.60二、滚动轴承的寿命计算１、当量动载荷的概念２、寿命计算公式第20页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用表14-9载荷系数

载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击KP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0修正结果：工作中冲击振动→C↓引进载荷系数KP进行修正。第21页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用表14-8轴承预期寿命Lh的参考值使用场合不经常使用的仪器和设备500Lh/h

短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果4000~8000间断使用，中断时会引起严重后果8000~12000每天8h工作的机械12000~20000每天24h连续工作的机械40000~60000３、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。。。含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷其效果与某一个基本额定动载荷相当。。计算公式：P=Kp(XR+YA)X----径向动载荷系数；Y----轴向动载荷系数。向心轴承：P=R推力轴承：P=A查表16—12P260第22页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用表14-10向心轴承当量载荷系数X、Y的值轴承类型深沟球轴承0.1720.192.312.3AC0r

eA/R>eA/R≤eXYXY0.3450.221.990.6890.261.711.030.281.551.380.300.561.4510………………0.1780.381.470.3570.401.400.7140.231.301.070.461.23α=15˚1.430.470.441.1910………………角接触球轴承α=25˚----0.680.410.8710α=40˚----1.140.350.5710圆锥滚子轴承(单列)----1.5tgα0.40.4ctgα10调心球轴承(双列)----1.5tgα0.650.65ctgα10(单列)第23页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用角接触向心轴承轴向载荷的计算受力分析：R由于α的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量。Ni=Si+QiSiQiαS总轴向力S=∑Si为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应:成对使用，对称安装下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析。Ni表14-13角接触向心球轴承

轴承类型角接触向心球轴承SeR0.68R1.14R

圆锥滚子轴承α=15˚α=25˚α=40˚R

/(2Y)Y是的轴向系数>eR

A----内部轴向派生力F'的近似值可按如下近似公式计算第i个滚动体第24页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用1.若FA+S2>S1压紧端：A1=FA+S2放松端：A2=S22.若FA+S2<S1放松端：A1=S1压紧端：A2=S1-FAFa外圈窄边相对安装(正装)结论：

放松端轴承的轴向载荷=内部轴向派生力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外轴承2(放松端)承受的轴向载荷：a1a2O1O212Ｓ2Ｒ2Ｓ1Ｒ1由于轴承1的右端已固定，轴不能向右移动，轴承1被压紧由平衡条件得轴承1(压紧端)承受的轴向载荷：。则轴承2被压紧由平衡条件得：。第25页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用a2a1O1O212外圈宽边相对安装(反装)FaＳ2Ｒ2Ｓ1Ｒ1反装时选左边的轴承为1，右边的轴承为2。1.若FA+Ｓ2>Ｓ1则有：结论与正装相同！压紧端：Ａ1=FA+Ｓ2放松端：Ａ2=Ｓ22.若FA+Ｓ2<Ｓ1,则有：放松端：Ａ1=Ｓ1压紧端：Ａ2=Ｓ1-FA第26页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用§14-5滚动轴承的组合设计一、轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴第27页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用§14-5滚动轴承的组合设计一、轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆

锥滚子轴承；如斜齿轮轴第28页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用§14-5滚动轴承的组合设计一、轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆

锥滚子轴承；如斜齿轮轴第29页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用§14-5滚动轴承的组合设计一、轴承类型的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆

锥滚子轴承；如斜齿轮轴3.纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。第30页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用二、轴承的固定固定方式为了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，处理轴承与其周围零件的之间关系，也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。两端固定一端固定、一端游动。两端固定支承C=0.2~0.3mm预留补偿间隙第31页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用两端固定支承第32页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用2.一端固定、一端游动固定支承游动支承L一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。适用于温度变化较大的长轴。选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。游动支承选用圆柱滚子轴承时，外圈应双向固定。第33页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用调整垫片加减垫片二、轴承组合的调整加减垫片的厚度螺钉调整调整垫片加减垫片1.轴承间隙的调整螺钉调整方法：第34页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用2.轴承的预紧对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度这种方法称为轴承的预紧。。方法加金属垫片磨窄套圈第35页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用3.轴承组合位置的调整对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度这种方法称为轴承的预紧。。目的：使轴上的零件具有准确的工作位置如齿轮、带轮等。例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。才能保证正确啮合。方法：套杯+调整垫片第36页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用锥顶点不重合！轴承组合位置调整的方法：套杯+调整垫片锥顶点重合！第37页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用四、轴承的拆装三、轴承组合的配合配合类型内圈孔----轴一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈紧。→基孔制外圈----轴承座孔→基轴制→轴公差：k6,m6内圈：设计轴承组合时，应考虑有利于轴承的拆装，以便在拆卸过程中不损坏其他零件。→孔公差：H7，J7,Js7游动支点：G7结构不合理！轴肩高度<内圈外经内圈与轴采用具有过盈的过渡配合较松的过渡配合间隙配合第38页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用h1h1外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。第39页，共46页，2023年，2月20日，星期四浙江大学专用１、滚动轴承的润滑润滑剂润滑目的--减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。五、滚动轴承的润滑和密封密封目的--防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑油固体润滑剂用于特殊场合用速度因素dn值作为选择润滑剂的条件:---常用---高速、高温当dn<(1.5~2)×105公厘·r/最小时，采用脂润滑，否则用油润滑。脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一

次，可运转较长时间。油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环

境下使用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。