第10章-滚动轴承

第十章滚动轴承§10-1

滚动轴承的类型和代号§10-2

滚动轴承的类型选择§10-3

滚动轴承的尺寸选择§10-4

滚动轴承的组合设计§13-1滚动轴承的构造和类型滑动轴承概述11.构造内圈外圈滚动体保持架保持架：滚动体：外圈：内圈：装在轴上。装在轴承座孔中。在两套圈之间滚动并传递载荷。将滚动体均匀隔开。↓滚动体间的摩擦、磨损。概述

滚动体分为：球------点接触滚子：圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等-------线接触滚动轴承是标准件，主要掌握合理选择合理使用球圆柱滚子圆锥滚子鼓形滚子滚针2、材料内外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度

60~65HRC保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。3、特点：与滑动轴承比较优点：1〕起动力矩小，可在负载下起动；2〕径向游隙较小，运动精度高；3〕轴向宽度较小；4〕可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;5〕便于密封、易于维护；6〕不需有色金属，标准件，本钱低。缺点：1〕承受冲击载荷能力差；2〕振动、噪音较大；3〕径向尺寸较大；4〕有的场合无法使用；一、滚动轴承的几个根本特性1、接触角α：滚动体与外圈的接触法线和半径方向之间所夹锐角。ααα

接触角反映了轴承承受载荷方向的特性。接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。§10-1滚动轴承的结构类型和代号2、游隙∆滚动体内圈、外圈滚道之间的最大间隙。∆∆径向间隙轴向间隙游隙是影响轴承运转精度、使用寿命、噪声级别以及温升的重要数据，控制游隙是项重要的工作。3、偏斜角(量)θ一般指调心轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹的锐角。θ

此类轴承通常具有偏位角的自适应性能，当轴承座孔与轴发生轴线偏离时，它可以自动适应轴心的偏斜。故这种轴承也称作调心轴承。二、滚动轴承的主要类型

滚动轴承通常按其承受载荷的方向(或接触角)和滚动体的形状分类。

2、按照滚动体形状，可分为球轴承和滚子轴承。

滚子又分为圆柱滚子,圆锥滚子、球面滚子和滚

针等。1、按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚

动轴承

可分为：1)向心轴承、主要用于承受径

向载荷，其公称接

触角α从0°到45°；2)推力轴

承，主要用于承受轴向载荷，其公称接触角α从

大于45°到90°(前表)。按载荷方向、α的不用分为：α↑——承受轴向载荷能力↑向心轴承——α=0°~45°，主要径向载荷。向心角接触轴承：，如3、7类；径向接触轴承：α=0°，如6、N类；推力轴承——α=45°~90°，主要轴向载荷；轴向接触轴承：推力角接触轴承：公称接触角α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角。向心推力轴承3、按结构形式不同，标准滚动轴承分为13类，最常用的有六类:构造和类型4深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承（N、NU）推力球轴承（5）角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承（3）调心球轴承（1）调心滚子轴承〔2〕滚针轴承〔NA)向心角接触轴承径向接触轴承推力滚子轴承〔8〕轴向接触轴承类型代号成对使用，反向安装深沟球轴承63、常用滚动轴承的类型及主要特性角接触球轴承7圆锥滚子轴承3面对面背靠背圆柱滚子轴承N滚针轴承NA推力球轴承5调心球轴承1调心滚子轴承2双列深沟球轴承4基本代号（字母或数字）后置代号（字母或加数字）前置代号（字母）12345类型代号内径代号内部结构改变密封与防尘及外形改变保持架及其材料改变公差等级代号游隙组别代号其它代号可拆分部件轴承或分部件代号滚动轴承代号是表示结构、尺寸、公差等级和技术性能等特征的产品代号尺寸系列代号宽度系列代号直径系列代号三、滚动轴承的代号〔GB/T272—93〕〔1〕类型代号---左起第1位轴承类型代号调心球轴承1调心滚子轴承2圆锥滚子轴承3双列深沟球轴承4推力球轴承5深沟球轴承6角接触球轴承7推力圆柱滚子轴承8圆柱滚子轴承N滚针轴承NA1、根本代号——表示类型、结构和尺寸的代号数字或字母表示不同类型的轴承〔2〕尺寸系列代号宽度（高度）系列----左起第2位——内、外径相同而宽度（推力轴承称为高度）不同的特征表示。向心轴承常用代号：0正常；1宽；2特宽*在代号中0可以省略（除圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)外）推力轴承

常用代号：

1，2向心轴承宽度增加推力轴承高度增加直径系列---左起第3位——内径相同而外径不同的特征表示常用代号：1〔特轻〕；2〔轻〕；3〔中〕；4〔重〕直径增加〔3〕内径代号-左起第4，5位代号0001020304~96内径（mm）10121517代号×5滚动轴承的内径d=10~480mm的范围内，其代号有以下的规律：2、前置代号—表示可拆分轴承或其分部件的代号〔不常见〕3、后置代号——表示结构特点、公差等级、游隙组别、材料及密封、技术要求等发生改变时的补充代号。〔1〕内部结构改变代号及含义接触角α加大32215BE圆锥滚子轴承（30000）接触角α=40o7210B

B接触角α=25o7210ACAC接触角α=15o7210CC角接触球轴承（70000）含义示例代号轴承类型〔2〕密封、防尘与外部形状改变代号及含义代号含义示例N轴承外圈上有止动槽6120NNR轴承外圈上有止动槽，并带有止动环6120NR—Z轴承一面带防尘盖6120—Z—FS轴承一面带毡圈密封6120—FS〔3〕公差等级代号及含义低高公差等级符合标准规定的2级/P2公差等级符合标准规定的4级/P4公差等级符合标准规定的5级/P5公差等级符合标准规定的6x级/P6x公差等级符合标准规定的6级/P6公差等级符合标准规定的0级（普通级一般可省略不标）(/P0)含义代号〔4〕游隙组别代号及含义小大游隙符合标准规定的5组/C5游隙符合标准规定的4组/C4游隙符合标准规定的3组/C3游隙符合标准规定的0组（基本组一般可省略不标）(/C0)游隙符合标准规定的2组/C2游隙符合标准规定的1组/C1含义代号当公差等级和游隙组别同时标注时，“/”号可省略。（5）配置代号有时轴承需成对安装。面对面〔/DF〕 背对背(/DB) 串联(/DT)例：试说明以下轴承代号的意义。7208AC/P5公差等级为5级内径为d=40mm直径系列为“轻〞宽度系列为“正常〞〔0代号省略〕轴承类型为：角接触球轴承游隙组别为：根本组〔/C0代号省略〕接触角为α=25o7306AC/P4——角接触球轴承，α=20°，d=30mm，精度为4级30308轴承类型为：圆锥滚子轴承直径系列为“中〞内径为d=40mm公差等级为：普通级（省略）游隙组别为：基本组（省略）宽度系列为“正常〞〔3字头不可省略〕6310轴承类型为：深沟球轴承宽度系列为“正常〞〔0代号省略〕直径系列为“中〞内径为d=50mm公差等级为：普通级（省略）游隙组别为：基本组（省略）6212N2208尺寸系列代号为2表示轴承内径

8

5=40mm深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径

12

5=60mm尺寸系列代号为2233315E表示轴承内径

15

5=75mm

圆锥滚子轴承尺寸系列代号为33加强型§10-2、滚动轴承的类型选择一、滚动轴承的主要类型主要掌握：5、50000型:推力球轴承单向：单向A双向：双向A1、60000型:深沟球轴承2、70000型:角接触球轴承70000AC：α=25°70000C：α=15°70000B：α=40°4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动3、30000型:圆锥滚子轴承6、调心功能10000型：调心球20000型：调心滚子外圈滚道为内球面二、类型的选择1、轴承的转速

球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。承载能力：球轴承＜滚子轴承耐冲击：球轴承＜滚子轴承nlim：球轴承＞滚子轴承∴载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。2、载荷性质同时A、R：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；R大、A小：深沟球轴承；A大、R小：推力角接触轴承；3、轴刚度差、弯曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。座孔不平形不同轴弯曲变形4、根据装拆要求选择类型考虑装拆方便时，宜选用内外圈可分离的轴承如：

N0000型、30000型。外圈无挡边内圈无挡边5、根据经济性选择类型在满足使用要求下：应尽量选用价廉的球轴承，

不选用价高的滚子轴承；无特殊使用要求时：应尽量选用普通级精度轴承；举例：1）直齿圆柱齿轮轴：2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：3）悬臂圆锥齿轮轴：4）蜗杆轴：分别承受A、R5）滑轮轴：4类：双列深沟球轴承（∵轴较长）一、向心轴承中作用力的分布

由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。点接触轴承：线接触轴承：δ0——Fr作用线下滚动体变形量。由于：δi

<δ0∴F2<F1<F01、载荷分布§10-3滚动轴承的尺寸选择σHt内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。外圈上某一点σH的变化规律。σHt均为脉动循环。2、应力变化规律二、滚动轴承的失效2、塑性变形：静载荷、冲击作用下变形凹坑。1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。安装润滑和维护良好转速较高的轴承，主要失效形式为“点蚀〞，需进行寿命计算。转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑性变形，需计算静强度。3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；润滑不良、密封不严、多尘条件高转速轴承，主要失效形式为粘着磨损，需校核极限转速。三、滚动轴承计算准那么1、一般条件下的回转滚动轴承：接触疲劳寿命计算、静强度计算。（重点、难点）2、摆动、n很低轴承(）：静强度计算3、高速轴承：寿命计算和（=N0修正系数）三个根本性能参数：Cr、Ca—基本额定动载荷：疲劳寿命C0r、C0a—根本额定静载荷：静强度N0—极限转速：控制磨损1.轴承寿命—在一定的载荷下作用，滚动轴承的任一滚动体或套圈滚道上出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或工作小时数。

同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。一批轴承：服从一定的概率分布规律。计算时，若按最长寿命：不安全，最低寿命：过于保守∴采用基本额定寿命。2、基本额定寿命一批相同的轴承，在同样的运转条件下（即正确安装、洁净、充分润滑、按常规加载、工作温度和转速适中），疲劳点蚀率达到10%时的总转数或工作小时数，用L(106r)或Lh(h)表示。基本额定寿命L科学和恰当地预期了某一批轴承具有90%可靠度时的寿命。四、滚动轴承的寿命计算3、基本额定动载荷当基本额定寿命为L=1(106r)时，轴承所能承受的最大载荷，用字母C表示。P—L疲劳曲线CL/106rP/KN

基本额定动载荷C表达了轴承承载的能力值。不同型号的轴承C值不同，C值越大其承载的能力越大。C值可查轴承表。Cr：径向根本额定动载荷对向心轴承（6、N）：Cr—纯径向载荷对角接触轴承〔3、7〕：Cr—载荷的径向分量Ca：轴向根本额定动载荷：5类Ca—纯轴向载荷C1〕C由试验得出，查手册；2〕C↑—轴承抗疲劳承载能力↑；同类不同型号轴承，C不同。3〕设计时需满足：一定工况下的轴承所需的C′≤C说明：材质、工作温度、零件硬度变化：对C修正温度系数，表10－3硬度系数P—L疲劳曲线CL/106rP/KN根据疲劳曲线方程：4、滚动轴承的寿命计算变形后有以下等式关系：式中：P－当量动载荷；n－轴承的转速（r/min）；ε－寿命指数，球轴承：ε

＝3；滚子轴承：ε

＝10/3。式中：

——当量动载荷(N)；

——基本额定动载荷(N);——寿命指数；——轴承转速(r/min)；

——在预期寿命下轴承应承受的基本额定动载荷(N)；

—-轴承的预期寿命(h)；—--轴承的基本额定寿命(h)；——温度系数(表10-3)；实际计算中常用小时表示寿命：〔10-5〕〔10-4〕并引入温度系数：※注意：Lh与n有关，L与n无关。用于校核寿命用于设计选型寿命计算公式10-4的使用方法：确定轴承的基本额定寿命Lh判断是否大于预期寿命L‘h已知载荷P

已知转速n已知工作温度fT

已经选定轴承C寿命计算公式10-5的使用方法：确定所需轴承的基本额定动载荷C’以便于选定一个轴承使其基本额定动载荷C大于所需的基本额定动载荷

C’已知载荷P

已知转速n已知工作温度fT

已定轴承预期寿命L‘h

向心类轴承:NA0000N0000加纯径向载荷R推力类轴承:50000加纯轴向载荷A基本额定动载荷C是实验条件下的载荷量,其加载特点为：五、

滚动轴承的当量动载荷P计算大局部轴承实际承受两种载荷R和A，实用中应将其换成相当于实验时的单一载荷即：当量动载荷P式中：R

——轴承所受的径向载荷(N)A

——轴承所受的轴向载荷(N)X、Y-—径向系数和轴向系数〔查表及设计手册滚动轴承表〕当量动载荷P的一般计算公式为：由表10-4知，X、Y受e——轴向载荷“判断系数〞影响由确定1）当时，A较小，忽略不计，取X=1、Y=0；2）当时，需计入A影响，X＜1，Y＞0，查手册考虑机器冲击振动等，P的公式为：fp——冲击载荷系数〔表10－5〕※滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸选择的过程确定轴承所承受的R与A计算当量动载荷FP=fP(XR+YA)明确轴承的工作转速n与预期寿命

计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承向心类径向接触轴承与向心类轴向接触轴承的轴向载荷分析：FRFAFaFr1Fr2径向接触轴承(α=o)轴向载荷：Fa1=FAFa2=0角接触轴承(α≠0)FRFAFa1Fr1Fr2Fa2轴向载荷：Fa1=？Fa2=？六、向心推力轴承的轴向载荷〔派生轴向力〕向心推力轴承的内部轴向力角接触轴承位于下部承载的滚动体均可派生出内部轴向力

FSi：FSiFriFiαFRo∑FSi=FS各滚动体上所受轴向力的总和即为轴承的内部轴向力

FS：Fr/(2Y)1.14FreFr内部轴向力FS30000圆锥滚子70000B（α=40o）70000AC（α=25o）70000C（α=15o）轴承类型0.68Fr每个轴承派生轴向力的方向：由外圈宽边指向窄边每个轴承派生轴向力的作用点：滚动体与外圈滚道的公法线与轴线的交点以正装角接触球轴承为例建立轴向载荷Fa的计算公式：FA12FS1FS2当FS1+FA>FS2时：→（轴有右窜趋势）（止动反力）轴系平衡时：轴向载荷Fa

的计算规律：轴承1（放松端）轴承2（压紧端）FA12FS1FS2当FS1+FA<FS2时：←（轴有左窜趋势）（止动反力）轴系平衡时：轴向载荷Fa

的计算规律：轴承1（压紧端）轴承2（放松端）向心推力轴承轴向载荷Fa的计算方法：总结（2）画出轴承的安装简图，并正确标出轴承的内部轴向力；（4）再按松紧端轴向载荷公式计算轴向载荷Fa：（1）计算轴承的内部轴向力FS及轴向外载荷FA；(压紧端)Fa=除自身内部轴向力以外，其余轴向力的代数和(放松端)Fa=自身内部轴向力（3）判断轴系的窜动方向，确定轴承的放松端和压紧端；FA12FS1FS2例1：试判断轴承的松紧端及轴向载荷。〔1〕FS1=2500N，FS2=1800N，FA=500NFA12FS1FS2松紧〔2〕FS1=1700N，FS2=2200N，FA=600NFS2FS1FA12紧松N30002500500FFFN2500FF1SA2a1S1a=+=+===角接触滚动轴承寿命计算小结：1)、求支反力〔力平衡、力矩平衡〕Fr1、Fr2；2)、求派生轴向力Fs1、Fs2(对3类：Y取时值)3)、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧〞、“放松〞端，求出Fa1、Fa2；4)、根据？：是—X、Y查表，否—X=1、Y=0？：是—X、Y查表，否—X=1、Y=0，取5)、校核式：深沟球轴承：无Fs，∴FA由压紧端承受，即：Fa压紧=FA，Fa放松=0球轴承：ε=3滚子轴承：ε=10/3FAFR设计选择式：

组合设计内容：

正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。

组合设计要求：

固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。

轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。§10-4滚动轴承的组合设计一、滚动轴承的轴向定位轴端挡圈及轴肩圆螺母及轴肩弹性挡圈及套筒端盖压脚及座孔凸肩弹性挡圈及压板1、双支承单向固定〔全固式〕适用于适用于温度变化不大的短轴，跨距≤400mm〕二、轴的支承结构型式每个轴承承受一个方向的轴向力。组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力A。安装时，轴承外圈与端盖间隙：0.25~0.4mm——允许轴少量热膨胀，用垫片或调整螺钉调节。A大:30000

70000型A小:60000型轴承类型3类和7类2、单支承双向固定〔固游式〕一端轴承的固定即限制轴的双向串动承受双向轴向力〔6；一对3、7类；向心推力组合〕；另一端轴承不固定，为游动支承防止卡死。特点：轴的位置准确，但结构较复杂，适用于温度变化大的长轴,〔跨距>400mm〕N类：滚子与外圈间游动6类：外圈与座间游动内圈与轴固定6类6类N类6类N类一对7类一对3类6类向心推力组合3、双支承双向都不固定〔全游式〕采用可分离轴承游动采用轴向间隙游动适用于啮合位置随机调整的人字齿轮轴。与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定〔保证两轴都得到轴向定位〕两端轴承的固定均不限制轴的轴向移动，均为游动支承。三、滚动轴承的配合和选择游隙↑→受载滚动体↓→承载↓∴游隙适宜，其大、小受配合影响。游隙影响运转精度寿命过盈配合内圈膨胀外圈收缩游隙↓滚动轴承是标准件内圈与轴的配合基孔制外圈与座孔的配合基轴制内圈与轴的配合形式k5.m5.m6.n6.p6.r6.外圈与座孔的配合形式H7.G7.J7.原则：1、尺寸大、载荷大、振动大、转速高，工作温度高：选紧一点的配合。2、经常拆卸、游动套圈：采用较松的配合。3、与轴承相配合的轴与孔：较高的加工精度，形位公差要求。可查阅设计手册。四、滚动轴承的预紧滚动体和外圈滚道间处于适当压紧称为预紧。预紧可以提高轴承系统的工作刚度和运转精度。单个轴承的预紧磨窄套圈内外套筒单支点使用一对角接触轴承的预紧五、滚动轴承的拆装（1）冷压法（适用于小型轴承）用专用压套在压力机上压入，或用手锤均匀击打装入。〔2〕热压法〔适用于大型轴承〕将轴承放入油池或加热炉中加热至80-90oC左右然后套装在轴颈上。安装原那么：禁止通过滚动体施力！1、轴承的安装2、滚动轴承的安装方式及调整1〕、安装方式正、反安装将影响轴系刚度。正安装：面对面安装(“×”),安装调整方便,用得较多。反安装：背对背安装(“○”)2〕、轴承〔轴系〕调整a轴承间隙的调整b轴系位置的调整锥齿轮传动：要求两齿轮锥顶重合。蜗杆传动：要求蜗轮中间平面通过蜗杆轴线。3、轴承的拆卸〔1〕用轴承拆卸器拆卸〔适用于小型轴承〕用专用轴承爪子扣在轴承内圈拆卸。轴承拆卸器轴肩应低于内圈厚度hd0衬套口直径应小于外圈直径便于拆卸轴承的相关结构〔2〕用液压装置拆卸〔适用于大型轴承〕在液压装置上用专用器械拆卸。轴肩高度低于内圈高度的3/4。六、轴承系统的支承刚度和同心度1.提高轴承支承部位的刚度与同轴度，有助于防止轴承系统的变形，