第十三章 滚动轴承

第十三章滚动轴承第1页，共45页，2023年，2月20日，星期三一、滚动轴承的分类1．按承载分向心轴承：主要承受径向载荷推力轴承：只能承受轴向载荷向心推力轴承：能同时承受径向和轴向载荷2．按滚动体分短圆柱球轴承圆柱滚子长圆柱滚子轴承圆锥滚子滚针球面滚子3．按列数分：单列、双列、多列第2页，共45页，2023年，2月20日，星期三二、结构特性和能力特性1．接触角α滚动体与外圈滚道接触点（线）的法线与轴承径向平面间的夹角。公称α角越大，轴承的轴向承载力越大。按接触角分α=00径向接触轴承00＜α＜900角接触轴承α=900轴向接触轴承向心轴承00≤α≤450推力轴承450＜α≤900第3页，共45页，2023年，2月20日，星期三2．游隙内外圈相对位移的最大量——轴向游隙径向游隙游隙影响润滑、载荷分布、振动、噪声和寿命游隙大小的调整：1）由轴承制造厂制造时确定，使用时不调2）安装轴承时调整第4页，共45页，2023年，2月20日，星期三

3．角偏差——调心轴承

4．基本额定动载荷比——反映承载能力

5．极限转速比——反映极限转速第5页，共45页，2023年，2月20日，星期三三、滚动轴承的常用类型深沟球轴承6分析：结构简图、运动简图、受力方向、承载能力、极限转速、内外圈是否可分离、应用要求圆柱滚子轴承N角接触球轴承7圆锥滚子轴承3球面球轴承1、球面滚子轴承2、推力球轴承5第6页，共45页，2023年，2月20日，星期三

四、滚动轴承的代号前置代号基本代号后置代号第7页，共45页，2023年，2月20日，星期三直径系列：7、8、9、0、1、2、3、4、5超特轻、超轻、特轻、轻、中、重、特重宽度系列：8、0、1、2、3、4、5、6特窄、窄、正常、宽、特宽高度系列：7、9、1、2特低、低、正常第8页，共45页，2023年，2月20日，星期三后置代号：用字母或数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。例：内部结构代号C（α=150）、AC（α=250）、B（α=400）；轴承公差等级/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。6x级适用于圆锥滚子轴承；0级为普通级，不标出。轴承径向游隙分为1组、2组、0组、3组、4组和5组。0组为常用游隙组，不标出；其他为/C1、/C2、/C3、/C4、/C5。前置代号：用字母表示轴承的分部件。第9页，共45页，2023年，2月20日，星期三6230372211AC/P6N308/P55922033315/P6x6210-ZN/P53第10页，共45页，2023年，2月20日，星期三第二节滚动轴承的选择——类型选择、型号选择、精度选择一、类型选择的原则1．根据轴承承受载荷的大小、性质、方向（1）载荷小、平稳——球轴承（2）载荷大、冲击——滚子轴承（3）仅受径向载荷——径向接触轴承（4）仅受轴向载荷——推力轴承（5）同时承受径向和轴向载荷Fr＞＞Fx——深沟球轴承Fr＜＞Fx——角接触向心轴承Fr＜＜Fx——向心轴承与推力轴承组合第11页，共45页，2023年，2月20日，星期三

2．根据轴承的转速（1）n工作＜n极限（2）n球极＞n滚子极（3）n推力极限最低（4）系列轻，n极限高（5）n青铜保极＞n实体保极＞n冲压保极（6）工作转速高时可选用高速滚动轴承。

第12页，共45页，2023年，2月20日，星期三3．根据对轴承的刚度要求K滚子＞K球径向刚度以多列圆柱滚子轴承为高，轴向刚度以推力轴承为高。4．按调心性能要求角偏差要小于允许值，圆柱滚子轴承和滚针轴承允许角偏差很小，轴刚度小、跨度大、支点多，要用调心轴承（成对）第13页，共45页，2023年，2月20日，星期三5．按拆装工艺性要求经常装拆时，用内外圈可分离的轴承；长轴上安装时可用内孔为1：12的圆锥孔的轴承

6．特殊要求

7．经济性要求第14页，共45页，2023年，2月20日，星期三二、精度选择1）一般传动用0级（普通级）2）精度要求高时，选P6、P6x（圆锥滚子轴承）、P5级三、型号选择1）初步选择根据轴颈直径初选；直径系列为2、3，宽度系列为0的轴承代号。2）最后确定：轴承寿命计算和静强度计算第15页，共45页，2023年，2月20日，星期三第三节滚动轴承的动载荷计算和静强度计算一、滚动轴承的失效形式及计算准则1．失效形式——疲劳点蚀：绝大多数——永久变形：低速重载、冲击载荷下2．计算准则：一般速度运转的轴承，主要进行寿命计算；不动、摆动、低速的轴承，应进行静强度计算；高速轴承，除寿命计算外，校核极限转速。第16页，共45页，2023年，2月20日，星期三二、寿命计算1．概念1）轴承寿命——滚动轴承任一滚动体或内外套圈出现疲劳点蚀前的总转数，或在一定转速下的工作小时数。轴承寿命具有离散性。第17页，共45页，2023年，2月20日，星期三

2）基本额定寿命一批相同的轴承在相同的工作条件下运转，其中10%的轴承点蚀失效时，运转的转数，或在一定转速下的工作小时数L10。例：某轴承额定寿命为5000小时，运转了5000小时是否点蚀？第18页，共45页，2023年，2月20日，星期三3）基本额定动载荷C寿命与载荷有关——基本额定寿命为106转时，轴承能承受的载荷——C.C大，承载力大。对于径向接触轴承，C指径向载荷Cr对于角接触球轴承和圆锥滚子轴承，C指套圈滚道半圈受载的载荷的径向分量Cr对于轴向接触轴承，C指轴向载荷Ca

第19页，共45页，2023年，2月20日，星期三4）基本额定静载荷C0指承受最大载荷的滚动体与滚道接触中心处的接触应力达到一定值的静载荷。径向轴承用C0r第20页，共45页，2023年，2月20日，星期三2．寿命计算公式PεL=常数当P=C,L=106，有C·106=常数所以L=(C/P)ε·106r如果以一定转速n(r/min)下的工作小时计，则Lh=(C/P)ε·106/（60n）h式中n——转速，r/minε——寿命指数，——球轴承ε=3；滚子轴承ε=10/3P——当量动载荷如果在高温下工作，基本额定动载荷C修正为ftCft——温度系数第21页，共45页，2023年，2月20日，星期三例：6307轴承C=56.8KN，若P=14.2KN,L=(C/P)ε·106=(56.8/14.2)3·106=64·106r如果n=480r/min,L=64·106/(60·480)=2222h第22页，共45页，2023年，2月20日，星期三

3．当量动载荷PP=fP（xFr+yFa）式中Fr——轴承承受的径向载荷Fa——轴承承受的轴向载荷fP——载荷系数x——径向载荷系数y——轴向载荷系数第23页，共45页，2023年，2月20日，星期三1）x、yx、y——与轴承类型、接触角、列数有关——与Fa/Fr是否大于e有关①Fa/Fr≤e单列——x=1,y=0②Fa/Fr>e单列——x<1,y>0见表13-5e——轴向载荷影响系数（判断系数）对于6类、7类中α=150的轴承，e按Fa/C0查表13-5定对于7类中——α=250的轴承，e=0.63­——α=400的轴承，e=1.14对于3类轴承e——查附表第24页，共45页，2023年，2月20日，星期三2）轴承所受的径向载荷Fr求支反力（总合力）3）轴承所受的轴向载荷Fa——同样由求支反力入手(1)对于6类等轴承，由外加轴向力和轴系固方式决定——相当固定支承一端轴承承受轴向力。第25页，共45页，2023年，2月20日，星期三例：某齿轮箱低速轴A、B两支点均采用6310深沟球轴承，轴系两端单向固定，设轴上斜齿轮的三个分力Ft=Fr=Fa=5KN，轴的转速n=160r/min，其他尺寸如图所示，工作时有中等冲击，试求两支承中受载较大轴承的寿命。第26页，共45页，2023年，2月20日，星期三解：1）求A、B两支承的径向载荷（1）在铅直面（V面）上，求FVA和FVB。（2）在水平面（H面）上，求FHA和FHB。FHA=FHB=Ft/2=2.5kN（3）求径向载荷FrA和FrB。第27页，共45页，2023年，2月20日，星期三2）求A、B两轴承的轴向载荷FaA和FaB。由于采用两端单向固定支承，轴向载荷由B轴承承受。FaB=5000N；FaA=0无论径向载荷还是轴向载荷都是B轴承大，所以计算B轴承的寿命。变为下例。例：已知FrB=5590N、FaB=5000N、采用6310滚动轴承，n=160r/min,中等冲击。求LhB第28页，共45页，2023年，2月20日，星期三解：1）求当量动载荷PB=fP（xBFrB+yBFaB）FaB=5000N查6310的C=61.8KN,C0=38.0KNFaB/C0==5000/38000=0.132。插值查e=0.315FaB/FrB=5000/5590=0.895＞0.315xB=0.56，yB=1.4取fP=1.5PB=1.5(0.56×5590+1.4×5000)=15196N2）LhB=(C/PB)ε·106/（60n）=(61800/15196)3×106/(60×160)=7006h第29页，共45页，2023年，2月20日，星期三（2）对于3类、7类等轴承①派生轴向力Fd方向——由外圈宽边指向窄边大小——7类CFd=eFr——7类ACFd=0.68Fr——7类BFd=1.14Fr——3类Fd=Fr/(2Y)Y按附表上Fa/Fr>e的值第30页，共45页，2023年，2月20日，星期三

②轴向载荷的求法（①）计算Fd1、Fd2并确定方向（②）判定“紧端”和“松端”说明：外加轴向力为Fae若Fae+Fd2≥Fd1——“2松”、“1紧”若Fae+Fd2<Fd1——“2紧”、“1松”（③）“松端”轴承的轴向载荷Fa松=Fd松“紧端”轴承的轴向载荷Fa紧=Fd松±FaeFae与Fd松同向时取“+”，反向时取“-”第31页，共45页，2023年，2月20日，星期三

例：根据工作条件决定在轴的两端反装两个角接触球轴承。经计算已知Fr1=875.65N，Fr2=1512.62N，轴向力Fae=400N，齿轮转速n=520r/min，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命L'h=15000h，轴颈的直径d=35mm，试选择两轴承。

第32页，共45页，2023年，2月20日，星期三1.初选轴承型号7207C2．查手册知7207C轴承的C=30500N，C0=20000N3．计算两轴承的径向载荷，已知Fr1=875.65N，Fr2=1512.62N4．计算两轴承的轴向载荷1）计算派生轴向力70000C轴承的Fd=eFr，e为判断系数其值由Fa/C0的大小来确定，两轴承的Fa未知，初取e=0.4Fd1=0.4Fr1=0.4×875.65=350.26NFd2=0.4Fr2=0.4×1512.62=605.05N2）画出派生轴向力第33页，共45页，2023年，2月20日，星期三3）判断紧端和松端Fd2+Fae=605.05+400=1005.05>Fd11轴承为紧端，2轴承为松端。4）计算轴向载荷Fa2=Fd2=605.05NFa1=Fd2+Fae=1005.05N5）检验Fa1/C0=1005.05/20000=0.0503Fa2/C0=605.05/20000=0.0303查表13-5插值得e1=0.422，e2=0.401第34页，共45页，2023年，2月20日，星期三重算Fd1=0.422Fr1=0.422×875.65=369.52NFd2=0.401Fr2=0.401×1512.62=606.56NFa2=Fd2=606.56NFa1=Fd2+Fae=606.56+400=1006.56NFa1/C0=1006.56/20000=0.05033Fa2/C0=606.56/20000=0.030336）确定e1=0.422，e2=0.401，Fa1=1006.56N，Fa2=606.56N第35页，共45页，2023年，2月20日，星期三

5．计算两轴承的当量动载荷1）计算Fa/Fr，确定系数X、YFa1/Fr1=1006.56/875.65=1.149>e，X1=0.44，Y1=1.327Fa2/Fr2=606.56/1512.62=0.401=e，X2=1，Y2=02）计算当量动载荷取fP=1.5P1=fP（X1Fr1+Y1Fa1）=1.5×（0.44×875.65+1.327×1006.56）=2581.49NP2=fP（X2Fr2+Y2Fa2）=1.5×（1×1512.62+0×606.56）=2268.93N第36页，共45页，2023年，2月20日，星期三

6．验算轴承寿命因P1>P2，验算1轴承即可Lh1=(C/P1)ε·106/（60n）=(30500/2581.49)3·106/（60×520）=52860.78h>L'h所选轴承可满足要求第37页，共45页，2023年，2月20日，星期三例：已知如图，设fP=1.2，求PA、PB解：1）FrA=2F/3FrB=F/32）FdA=0.68FrA=0.453FFdB=0.68FrB=0.227F3)A为“松端”，B为“紧端”4）FaA=FdA=0.453FFaB=FdA+Fde=0.453F第38页，共45页，2023年，2月20日，星期三5)求PA、PB

FaA/FrA=0.68>e=0.63xA=0.41,yA=0.87PA=fP（xAFrA+yAFaA）=1.2(0.41×0.667F+0.87×0.453F)=0.801FFaB/FrB=0.453/0.334=1.36>e=0.63xB=0.41,yB=0.87PA=fP（xBFrB+yBFaB）=1.2(0.41×0.334F+0.87×0.453F)=0.637F第39页，共45页，2023年，2月20日，星期三三、滚动轴承的静强度计算目的：防止过大的塑性变形适合场合：摆动、不动、n≤10r/min、冲击、重载低速方法：限制当量静载荷，使C0≥S0P0S0——静强度安全系数P0——当量静载荷P0=X0Fr+Y0FaP0=Fr——较大值式中X0——径向静载荷系数Y0——轴向静载荷系数第40页，共45页，2023年，2月20日，星期三1．在设计齿轮轴时，采用45钢，两支点用深沟球轴承支承，验算时发现刚度不够，这时应

。A．把球轴承换成滚子轴承；B.把滚动轴承换成滑动轴承；C.把轴的材料换成合金钢；D.把轴的直径加大。2．转速一定的深沟球轴承，当量动载荷P增大为2P，其寿命由L10

。A．下降为0.2L10；B.上升为2L10；C.下降为0.125L10；D.不变。3．在基本额定动载荷作用下，滚动轴承可以工作

转而不发生点蚀失效，其可靠度为

。第41页，共45页，2023年，2月20日，星期三4．安装于某轴单支点上的代号为7318B/DF的一对滚动轴承，其类型名称为角接触球轴承；内径尺寸d=

mm；公称接触角α=

；直径系列为

；精度等级为

；游隙组别符合标准规定的

；轴承套圈（能否）

分离，安装时（要不要）

调整轴承游隙；安装形式为

。该轴承与3318比较，

承载能力高；

极限转速高。第42页，共45页，2023年，2月20日，星期三5．下列轴承中，

轴承不能作为轴向预紧轴承使用。A．推力球；B.圆柱滚子；C.角接触球；D.圆锥滚子。6．以下各滚动轴承中，轴承公差等级最高的是

；承受径向载荷能力最大的是

；承受轴向载荷能力最大的是

；允许极限转速最高的是

；允许极限转速最低的是

；套圈可分离的有