第十四章 滚动轴承

机械设计第十四章滚动轴承

第一节概述

第二节滚动轴承的类型和代号

第三节滚动轴承的类型选择

第四节滚动轴承的工作情况分析、失效形式与计算准则

第五节滚动轴承的寿命计算

第六节滚动轴承的静强度计算

第七节滚动轴承的极限转速

第八节滚动轴承的组合设计返回章目录第一节概述

滚动轴承是利用滚动摩擦原理设计而成的支承零件，在各种机器中被广泛使用。

各种滚动轴承产品起动及运转时摩擦力矩小，起动灵活，效率高润滑简便，易于维护旋转精度高可应用的范围广泛（F、n、精度等）标准化、使用成本低抗冲击能力较差，噪声大径向尺寸大，轴承无法剖分，安装受限一、滚动轴承的特点（与滑动轴承相比）二、滚动轴承的组成滚动体保持架内圈滚动体的种类：总成外圈三、滚动轴承的材料滚动轴承内、外圈与滚动体均采用硬度高、抗疲劳性强、耐磨性好的高碳铬轴承钢制造，如GCr15、GCr15SiMn等，热处理后硬度应达到60～65HRC。保持架多用低碳钢板冲压形成，也可用有色金属（如黄铜）、塑料等材料。

滚动轴承是标准件，由专业化工厂大量生产供应市场，类型和尺寸系列很多。设计时，一般只需根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型、尺寸和公差等级，并合理地进行轴承组合结构设计。第二节滚动轴承的类型和代号一、滚动轴承的主要类型

按滚动体的种类分

球轴承滚子轴承按能承受的载荷方向或公称接触角分

指轴承的径向平面（垂直于轴线）与滚动体和滚道接触点的公法线之间的夹角

径向接触轴承（＝0）角接触向心轴承（0<45）

向心轴承（主要承受径向载荷）推力轴承（主要承受轴向载荷）角接触推力轴承（45<<90）轴向接触轴承（＝90）按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角、滚动体的种类综合分类，常用的滚动轴承的类型和特点

深沟球轴承圆柱滚子轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承

主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。此类轴承摩擦系数小，极限转速高。结构简单、使用方便，是生产批量大、制造成本低、使用极为普遍的一类轴承只能承受径向载荷，且径向承载能力大。内、外圈可分离，装拆比较方便，极限转速较高。可以同时承受径向载荷和轴向载荷，也可以承受纯轴向载荷，其轴向载荷能力由接触角决定，并随接触角增大而增大，极限转速较高。通常成对使用。主要承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。轴承内、外圈可分离，装拆方便，成对使用。调心球轴承推力球轴承主要承受径向载荷，能承受少量的轴向载荷，不宜承受纯轴向载荷，极限转速高。外圈滚道为内球面形，具有自动调心的性能，可以补偿轴的两支点不同心产生的角度偏差主要用于承受径向载荷，同时也能承受一定的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。调心性能良好，能补偿同轴度误差只能承受径向载荷，且径向承载能力大。与其它类型的轴承相比，在内径相同的条件下，其外径尺寸最小。内、外圈可分离，极限转速低分离型轴承，只能承受轴向载荷。高速时离心力大，滚动体与保持架摩擦发热严重，寿命较低，故其极限转速很低单向推力球轴承只能承受一个方向的轴向载荷。双向推力球轴承能承受两个方向的轴向载荷。调心滚子轴承滚针轴承二、赔滚动秀轴承政的代据号

前置代号

基本代号

后置代号类型代号尺寸系列代号内径代号用数氏字或宜字母篮表示1—调心参球轴槽承3—圆锥用滚子礼轴承5—推力芹球轴皱承6—深沟橡球轴纽奉承7—角接些触球染轴承N—圆柱英滚子外轴承由轴承的宽度系列和直径系列代号（2位数字）组成。宽度系列：直径系列：0—窄；0—特轻；1—正常；1—特轻；2—宽；2—轻；3、4—特宽；3—中；5、6—特宽。4—重。内径普尺寸喘代号10潮0蓝012物0嚷115舌0忠217胶0狐320姿~5妈00割d应/522、28、32及50谋0以上/内径后置密代号交用帝于表愉示轴年承的泼结构绸、公陷差及胁材料愤的特蔑殊要体求，俯用字粥母或尸数字淡表示光；如参：接碧触角贸为15°、25°和40°的角跳接触庭球轴励承，刘分别泪用C、AC和B表示放内部惰结构催的不触同。又如滑：轴接承的启公差再等级糊分别主为2级、4级、5级、6x级、6级和0级，董共6个级疏别，哗依次够由高摄级到诞低级责，其竿代号晶分别杂为：/P毛2、/P欣4、/P哀5、/P浸6x、/P盈6和/P圾0。前置况代号前置剥代号绩用字弃母表唇示。捡代号酸及其英含义奋可参遮阅GB匠/T支27茫2－19跃93。第三乱节刮滚因动轴珠承的扫类型拼选择载荷衫性质雁、大脸小和疤方向载荷拉大或针冲击彩大－酱选滚鹿子轴巾承（腔线接匙触）鱼；轴向刘载荷墓不大枕时，斑可用付深沟海球轴刷承载荷裹小或先冲击贿小－选球黎轴承岂（点膝接触碑）伸；方向:纯径杀向载脾荷－西选深贯沟球标轴承（6）、己圆柱容滚子摸轴承皱（N)纯轴向咸载荷兆－选夹推力册轴承（5或8）性质查、大霞小:联合肆载荷撞一般跌选用恐角接秋触球西轴承埋或圆盯锥滚链子轴栗承安装滴与调昂整轴刚备性差阻、轴假承座旁孔同习轴度郑差或悟多点材支承——选调妹心轴蜂承（费“1”类币或满“2”类棕）；轴承钳的转均速转速胞高－难选球册轴承丧；转速微低－努选滚驱子轴延承；轴承粒的调捆心性经济惧性安装搅拆卸可较频顾繁选顽用分祥离型腥结构皂的轴饥承，拾如圆今锥滚表子轴壤承、睛圆柱渗滚子校轴承沫、滚犯针轴区承和篇推力幕轴承睁等各种绿推力析轴承灿的极误限转纲速均夕低于邮向心涉轴承躁。球轴标承的浑价格卷低于冶滚子记轴承曲，应争优先择选用把球轴幻玉承不同徐公差枝等级针的轴桂承，么价格杨相差烘悬殊游，选悠用高绵精度刷轴承邀必须棍慎重第四脸节率滚辞动轴涝承的缸工作扶情况获分析醉、失蛙效形美式与权计算臭准则1.载荷仇分析一、滚动表轴承诞的工怜作情赵况分袜析向心鱼轴承胶载荷案的分棵布当轴末承承霞受径号向载必荷Fr时，补各滚出动体绞所受票的载饮荷不常相等纳，位旺于上旺半圈半的滚框动体坡不受畜载，桂位于绢下半垒圈的粒滚动赌体受译载，伯其大蛇小取由决于姻滚动碎体与易套圈塘接触赏变形便量的口大小搜。2．轴女承工体作时画轴承鸽元件恨的应斗力分祝析各元省件中岛应力言变化庆情况轴承内工作息时，肝由于灭滚动匠体受护变载呈荷，职所以卫轴承摧内、洒外圈号滚道倍与滚茄动体浸接触闪表面景接触零点受荒到的佛都是跳脉动尤循环趟变化虫的接崇触应劫力。二、惑滚动旨轴承语的失棋效形讨式与南计算怪准则滚动害体表穿面、盟套圈阀滚道云都可姓能发尼生点狭蚀。疲劳孟点蚀——最主疑要的忽失效写形式防止揉点蚀预破坏丝式，是狼计算双滚动申轴承孩的主眠要目陪的。接触元应力丘过大扫，元竿件表阶面出竟现较准大塑区性变包形。塑性遵变形——低速五轴承使的主避要失苦效形旨式原因阿是载听荷过抗大或课冲击艇载荷鸦作用市。磨损啦、胶应合、扔保持府架断另裂等使用较维护棕不当稻而引泳起的但，属衬于非青正常毛失效都。1．失琴效形堵式2．计青算准沾则对一却般转堆速（n>太10汇r悦/m耽in）的福轴承铃，疲纯劳点门蚀是副其主膀要的碍失效根形式沫，轴断承应患进行互寿命揭校核颤计算迷；对静青止或敲极慢朋转速射（n≤1河0最r/清mi佛n）的真轴承送，轴妙承的促承载石能力茫取决扎于所陪允许醋的塑谈性变闹形，拜应进肺行静趟强度压计算紧；对高煤速轴荣承，亚为防奔止由握发热择引起茧胶合犯，除眼进行正寿命播计算磁外，查还应棋进行握极限肥转速海校核某计算缘瑞。对于俱磨粒愁磨损夸失效锤，目蕉前尚撑无统肚一、铃有效忘的计脉算方聪法。第五胶节第滚朝动轴购承的卷寿命畏计算一、牵基本隐概念浓与寿葛命计糟算公奋式1．滚陡动轴迹承的贺基本阅额定欲寿命滚动围轴承究的寿徐命指轴辉承的绪一个歪套圈榆或滚逐动体使材料跟出现划第一然个疲词劳扩艇展迹拢象之璃前，追一个围套圈际相对来另一栽个套员圈旋挤转的慌转数漫。滚动栽轴承兽的可搏靠度指一尤组在豪相同桂条件执下运锈转、燥近于侨相同款的滚衫动轴另承期大望达泪到或迁超过扮规定躲寿命爬的百昏分率已，对羡单个虹滚动享轴承忽是指念该轴全承达公到或愉超过拒规定董寿命稿的概家率。滚动券轴承藏的基晶本额乱定寿宿命指单绒个滚贼动轴驴承或烦一组倚在相游同条漫件下赞运转迹、近紫于相灵同的骆滚动田轴承眼，其铲可靠云度为90栋%时的柄寿命隆，用L10表示舌（单躺位为106r）。2．滚匙动轴埋承的执基本佛额定冠动载芦荷滚动宋轴承漠的基本闭额定被动载薪荷，就令是使蝇轴承搞的基援本额粒定寿欢命恰脉好为106r时，孙轴承制所能爪承受棵的载益荷值包，用C表示荡。3．滚漫动轴矿承的浇当量兵动载涌荷一假冰想载武荷，旱与C同类芒型，敞它对邀轴承拔的作恰用与锤实际谢载荷忌的作葛用等除效，住用P表示口。——寿命允指数，球轴笨承=3，滚子撕轴承＝10校/3载荷P与基本呢额定征寿命L10的关宣系：PL10=C×1=Co酱ns宰t.4．滚释动轴铅承的题寿命像计算飞公式用小青时数马表示帮：计入给温度灵的影物响和洞载荷翠的不谋同性闲质，编引入温度软系数fT和载荷韵系数fd对基仔本额盆定寿乖命加蜓以修数正得下式（校核植用）若载业荷P和转曾速n已知祥，并性取轴搞承的其预期转使用备寿命岂为L10划h′，则所纹选轴夜承应苦具有疏的基粮本额步定动品载荷C′可由破上夕式得岔出（设计苦用）表14愤-6中给羊出了尊某些即机器武上轴播承的饰预期乱使用柿寿命L10章h′的推欧荐值少。5．当流量动绵载荷的的计杨算公怎式P既=觉X寄Fr+哥YFaX—绍—径向喝载荷列系数Y——煌轴向求载荷脏系数*X、Y的取哭值与呈轴承壳类型封有关*X、Y的取瞧值还袜与判乳断系眯数e有关e——判断系数固，对隙单列此向心均轴承犹，当Fa/Fr≤珠e时，X=1,Y挤=0当Fa/Fr>其e时，X≠1,Y掩≠0e由手咳册查呢取（角富接触允球轴遣承70第00纺0类、着圆锥妇滚子宣轴承30惊00梢0类）轴承潮的受绘载特竞点二、植角接牌触球呆轴承刘和圆急锥滚依子轴防承的幼轴向魂载荷闭的计贸算支反阀力作安用点副不在肢轴承维宽度秩中心结构川本身词产生辨派生钢轴向穿力S轴向津力的碰计算毙压紧夺放松枣判别阶法使用辜中的挠安装畏形式逮（成标对使鄙用）面对策面（械正装赖）背对载背（脸反装露）①若S1+FAS2，则轴糟系有仗向右决移动龟的趋丙势，响轴承2是“霉压紧妨”轴钥承，幕轴承1是“援放松奶”轴训承。②若S1+FAS2，则可轴系肃有向萌左移翅动的穷趋势计，轴省承1是“谢压紧增”轴田承，加轴承2是“乓放松升”轴往承。已知漆轴系摊所受装外载润荷受力艺分析确定选派生沸轴向少力确定输压紧盗和放驳松轴斥承确定枝轴向蚁力步骤嫌：由力紧分析甩确定令作用赞于轴沉承上练的径余向力根据馋轴承沾类型东和径棋向力潮的大枕小确瓣定根据敲轴向搜外载时荷FA和派召生轴蹈向力S1和S2三者果的关晴系确医定压紧锄轴承讨所受艰轴向意载荷分的大沿小等绕于除季本身天派生么轴向刮力以脆外的乔其他两所有怨轴向拥力的芹代数吵和；裤放松迹轴承驴的轴虾向载撕荷等塔于本巷身的犹派生誉轴向束力三、染一个膜支点述成对稀安装延同型船号角筹接触皂球轴序承或坟圆锥玻滚子避轴承吐的计博算对于去将两嗓个相拴同的丸单列雅角接呼触球架轴承赚或圆霜锥滚肥子轴拳承以舞面对斧面或司背对符背形羽式安意装于朱一个镜支点秃上（极如上粥图中先的右鸽端支删点）词的轴鱼承计割算，太可以着近似竞地将家其视辈为一搂个双普列轴漆承，泛认为组该支碗点的释支反誓力Fr通过米两轴爆承中禁点，头派生副轴向牧力相贯互抵眯消。计算月当量祥动载匪荷时顷的径握向系静数和尾轴向吐系数陷均采求用双房诚列轴弓承的疑数值启，由欣表14－7或手雁册查羡出。串该支馋点轴愤承总奸的径墓向基展本额俱定动厨载荷CrΣ和径谊向基忧本额漆定静分载荷C0Σ按下跨式计隔算：四、纸不同工可靠论度的溉轴承匠寿命罢计算在轴姿承材王料、逝运转渠条件谋不变说的情截况下搅，不姓同可邻靠度船的寿迫命计茅算公练式为LRh=a1L10甩h式中循，L10贝h为可偏靠度砍为90％的伯轴承包寿命弊，即乎基本区额定启寿命男；a1为寿命握修正淘系数，见泊表14－9；LRh为修正弟的额棒定寿浆命。可靠牛度为10顶0％的管寿命年（即隶最小天寿命衔），礼可近苹似取乳为LRm劝in=0草.0妥5L10安h。第六负节剂滚印动轴罚承的屿静强头度计插算1．基赶本额毒定静倚载荷基本勿额定争静载叛荷C0是指氧在最棉大载烟荷滚肠动体抹和滚眉道接超触中愿心处专产生检与下战列计馒算应厘力相载当的瓶静载撞荷。——缝46裤00烈MP傅a调心授球轴片承；——铜42西00兵MP平a所有离其他唯类型拆的球绿轴承威；——子40滥00陈MP财a所有诵滚子枕轴承王。2．当勇量静朽载荷当量父静载刃荷P0是指革在最掉大载怀荷滚诵动体架与滚姨道接磨触中免心处决产生席与实瓶际载呈荷条别件下辉相同岩接触裂应力扇的静糟载荷想。径劳向当得量静沟载荷P0r指径联向静怪载荷游，轴凳向当泼量静纯载荷P0a指中寨心轴鱼向静庭载荷乖。基本画额定忧静载厘荷分为亭径向意基本岛额定脆静载竞荷C0r和轴他向基惕本额船定动糖静载轰荷C0a。径裹向基馅本额载定静骗载荷尽指相讯当的鲁径向振静载怨荷；眉轴向牧基本趁额定肢静载斗荷是创指相截当的书中心肚轴向尝静载寺荷。3．静远强度桥计算激公式4．当躬量静蒙载荷层的计南算公递式式中矛，C0为额济定静季载荷裤（N）；P0为当泽量静停载荷河（N）；S0为安钟全系胸数，鹿查表14裤-1将0。式中送，X0、Y0分别裙为径丙向、糠轴向疏静载组荷系从数，处查表14以-1帆1。第七对节破滚骄动轴锯承的仇极限恨转速nli累m规定跨为一华般润绪滑条扫件下鱼，P＝0.吨1C的普膏通级僵轴承除的最汗高转仇速值。当P产>0.暖1C要乘降低隶系数，实际涝允许移最高仔转速篇为nma睛x≤f1f2nli竹mf1为载扫荷系饮数f2为载徐荷分迟布系染数第八应节舰滚宜动轴控承的遣组合栗设计为了缘瑞保证齿轴承熟正常蛾工作我，除愁了正桥确选萝择轴途承类听型和搞尺寸歌外，聪还要蝴进行测合理津的轴毁承组走合设盏计。祖组合哈设计货的内倡容是阵正确思处理香轴承镜的配计置、维紧固唐、调餐整、妻装拆待、润买滑和姐密封饮等问带题。一、堪轴系榴的轴蕉向固冠定轴系巩在工牙作中浪应始骡终保押持正斥确的盆工作吉位置敏。受烧轴向善载荷恶时，犁能将注载荷剧传递悉到机术座上叨，而乒不致启使轴辰发生秧轴向继窜动鸦；由峡于工舱作温躁度变剂化，锻轴产讨生热甲变形螺时，表应保头证轴勇能自欣由伸戒缩，絮而避兼免轴必承中币摩擦瘦力矩押过大爪或将短轴承满卡死输。基本鸽要求仪：1、翁两端证单向圈固定两端竿各用螺一个雹深沟珍球轴仗承两端画各用刺一个诱圆锥揉滚子粥轴承两个毛轴承联各限至制轴沸一个笛方向潮的轴踩向移己动。拥对轴背热伸险长的蚀补偿唇作用勺有限落，仅些适用敌于支播承跨扯距较云小、蕉温升养不高桨的短遗轴。皮结构浩简单技，安蛋装调部整方根便，埋应用嫩比较院广泛留。特点录：2、一越端双月向固勒定，鸟一端脉游动固定能端用挠深沟伪球轴血承游动指端用爸深沟搜球轴头承游动州端用寻圆柱峰滚子锯轴承固定消端用叛一对研角接倒触球觉轴承固定渠端用畏深沟颜球轴叙承与鸽推力峰球轴晕承的福组合一个银支点本限制摧轴的嫩双向脖轴向汽移动丘（固掠定端井），盗一个义支点漂不限融制轴牛的移燃动（抹游动涉端）绩。适查用于企支承窝跨距怒较大驱、温隙升高厚，因宫而轴阶受热纱伸长纽奉量较什大的修场合杠，但制结构朗较复驱杂。特点屠：3、誉两端洁游动轴系输的两值个支赞点均毛不限遍制轴嫩的移挑动。刻当轴方系轴幸向位船置通霞过其炊他途涨径得闹以固密定时抚，应盼采用冻两端反游动荷方式特点鼓：外圈南固定辅方法二、阔滚动垒轴承瞧的轴腰向固亚定内圈良固定怨方法三、项轴承桐组合拿的调企整1、械轴承径游隙惑的调鬼整垫片挠调整螺钉瞎调整圆螺治母调时整2、针轴系铺位置谋的调敢整套杯螺与机搁座间都的垫害片用竟来调钞整锥刷齿轮沈轴的基轴向牵位置通过蜜增加宇或减篮少两直个大龄端盖既（轴翅承座敬）和除箱体奖之间拖垫片茎垫片竖的厚胆度，般对蜗敬轮轴紧系的膝轴向坏位置您进行窃调整四、吐提高洁轴系孙刚度宽的措砍施1、提高围支承呆部分蚁的刚满度和湖同心倍度轴或框轴承匠座的粘变形欺都会些使轴浮承内旁滚动双体受思力不助均匀须及运弊动受散阻，春影响碑轴承瓜的旋袜转精存度和翅降低炕轴承固的寿将命。墨因此蚁，安拨装轴露承的扯外壳虫或轴君承座应应有伯足够烧的刚舰度。如孔级壁要捷有适欺当的聋厚度芳，壁吸板上赏轴承浸座的均悬臂盆应尽杨可能僚地缩坦短，御并用较加强瘦筋来昨提高陶轴承百座的美刚度矿。支承稀同一欠根轴挽上两散个轴孤承的临轴承帆座孔锻，其秋孔径床应尽搬可能普相同捐，以里便加坛工时浓一次摧将其茶镗出管，保照证两俗孔的谣同轴漏度。茧如果瓣一根禽轴上招装有战不同嫌尺寸谣的轴咏承，蓝可用魔组合叛镗刀堪一次枪镗出艇两个棉尺寸喊不同康的座俘孔，模用钢方制套定杯结酱构（外如图河）来民安装糊外径沃较小毅的轴诞承。翅当两声个座您孔分颜别位记于不共同机葵壳时晌，应当将两描个机习壳先烘进行榴结合耀面加道工再勿连接界成一鄙个整犁体，朽然后消镗孔寻。2、合理喷安排忧轴承枯的排惠列方贺式在同寸一支赴点上辣成对酸采用充同型密号的须角接缸触向限心轴撑承时航，轴暴承的修排列拐方式酬不同旧，支离承的坏刚度溉也不代同。当其撇背对冤背安有装时垦，两笑轴承以载荷云作用塌中心辜间的危距离B2较大爆，支桐承刚拥度较足大。驳这种帐方案刘常见龟于机吩床主虽轴的续前支壤承中青。一卫般机鹅器多熄采用骆面对折面安驻装，沸因为暖这样雾安装另和调羡整都已比较马方便梨。对于倾成对脸使用奖但处墨于不奋同支产点的裂角接皂触向套心轴告承，梁其安棒装方议式对拐轴系度的支暖承刚泽度也良有较居大影检响。3、借轴承焦的预嚷紧对某恶些可哨调游箱隙式倒轴承股，在绢安装奏时给塔以一静定的纱轴向稀压紧除力（余预紧吹力）迷，使希内外惯圈产誉生相室对位盏移而磁消除陪游隙屯，并略在套肾圈与摩滚动骨体接毒触处拼产生妻弹性羞预变笑形，勉借此派提高客轴的念旋转洞精度精和刚建度，阻这种羊方法文称为轴承准的预程紧。预紧