第14章滚动轴承

1、14.2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号 14.3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 14.7 滚动轴承典型例题分析滚动轴承典型例题分析 14.1 概述 概述 第第14章章 滚动轴承设计滚动轴承设计 本章学习的基本要求：本章学习的基本要求： 熟练掌握的内容熟练掌握的内容 1 1）各类滚动轴承的特点、代号（代号的主要内容），正确选择）各类滚动轴承的特点、代号（代号的主要内容），正确选择 滚动轴承的原则和方法；滚动轴承的原则和方法； 2 2）

2、滚动轴承的失效形式，基本额定寿命、基本额定动载荷）滚动轴承的失效形式，基本额定寿命、基本额定动载荷C C和和 基本额定静载荷基本额定静载荷C C0 0的概念，当量动载荷及轴承寿命的计算；的概念，当量动载荷及轴承寿命的计算； 3 3）滚动轴承的组合结构设计，包括轴承的安装结构形式，轴承）滚动轴承的组合结构设计，包括轴承的安装结构形式，轴承 的定位及固定，内外圈的配合、装拆要求，轴承的预紧及间的定位及固定，内外圈的配合、装拆要求，轴承的预紧及间 隙的调整；隙的调整； 本章的重点：本章的重点： 滚动轴承的尺寸选择计算和组合结构设计。难点是角接触球滚动轴承的尺寸选择计算和组合结构设计。难点是角接触球

3、轴承和圆锥滚子轴承的轴向力和当量动载荷的计算。轴承和圆锥滚子轴承的轴向力和当量动载荷的计算。 滚动轴承的组合结构设计要与轴的结构设计等联系起来考虑。滚动轴承的组合结构设计要与轴的结构设计等联系起来考虑。 14.1 概概 述述 滚动轴承是现代机器中应用广泛的一种部件，它滚动轴承是现代机器中应用广泛的一种部件，它 是依靠主要元件间的滚动接触来支承旋转的轴。是依靠主要元件间的滚动接触来支承旋转的轴。 缺点：缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。抗冲击能力差、高速时出现噪音。 优点：优点：摩擦阻力小、功率损耗少、启动灵敏和易摩擦阻力小、功率损耗少、启动灵敏和易 于互换等。于互换等。 组成：组成：外圈、内

4、圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。 （一）结构（一）结构 常用的滚动体常用的滚动体: : 球球 圆柱滚子圆柱滚子 圆锥滚子圆锥滚子 球面滚子球面滚子 滚针滚针 14.1 概概 述述 其中，滚动体必不可少，其余可有可无。 用轴承铬钢制造，热处理后硬度达用轴承铬钢制造，热处理后硬度达：61 65HRC。 保持架保持架 - 低碳钢板冲压制成。低碳钢板冲压制成。 （二）材料（二）材料 内、外圈和滚动体内、外圈和滚动体- 14.1 概概 述述 设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是: : 熟悉标准，正确选用。熟悉标准，正确选用。 本章主要讨论如何根据具体的工作条件选择轴承本章主要讨论如何

5、根据具体的工作条件选择轴承 的类型及尺寸并计算其寿命，以及如何解决轴承的的类型及尺寸并计算其寿命，以及如何解决轴承的 安装、调整、润滑和密封等问题。安装、调整、润滑和密封等问题。 滚动轴承作为一种标准件，由专业工厂大量生产。滚动轴承作为一种标准件，由专业工厂大量生产。 14.1 概概 述述 推力轴承推力轴承 按载荷方向分按载荷方向分 向心轴承向心轴承 推力轴承推力轴承 ( (一一) ) 类型类型 向心推力轴承向心推力轴承 Fa Fr 向心轴承向心轴承向心推力轴承向心推力轴承 Fr Fa 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 -主要主要承受径向载荷承受径向载荷F Fr

6、r -只能承受轴向载荷只能承受轴向载荷F Fa a -可同时承受径向和轴向载荷可同时承受径向和轴向载荷 轴圈轴圈 座圈座圈 向心推力轴承的接触角向心推力轴承的接触角 ： 滚动体与外圈滚道接触点处的滚动体与外圈滚道接触点处的 法线与轴承半径方向之间的夹角。法线与轴承半径方向之间的夹角。 接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 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。 向心推力轴承向心推力轴承 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 轴承实际所承受的径向载荷轴承实际所承受的径向载荷F Fr r与轴向载荷与轴向载荷F Fa a的的 合力与半径方

7、向的夹角合力与半径方向的夹角-载荷角载荷角 向心推力轴承向心推力轴承 Fa Fr 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 表表 常用滚动轴承的类型、主要性能和特点常用滚动轴承的类型、主要性能和特点 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向 极限转速极限转速 允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用 调心球轴承调心球轴承 1000010000 中中2 3 主要承受径向载主要承受径向载 荷，同时也能承受荷，同时也能承受 少量轴向载荷。因少量轴向载荷。因 为外滚道表面是以为外滚道表面是以 轴承中点为中心的轴承中点为中心的 球面，故

8、能调心。球面，故能调心。 ( (一一) ) 滚动轴承的主要类型、性能与特点滚动轴承的主要类型、性能与特点 按载荷方向分按载荷方向分 向心轴承向心轴承 推力轴承推力轴承 向心推力轴承向心推力轴承 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 轴承的调心性能轴承的调心性能 影响轴承正常运转。影响轴承正常运转。角偏差角偏差 调心轴承调心轴承 -在轴与轴承座孔的轴线有在轴与轴承座孔的轴线有 不大的相对偏斜时仍能正常工作。不大的相对偏斜时仍能正常工作。 轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈 轴线发生相对倾斜。其倾斜角轴线发生相对倾斜。其倾

9、斜角 -角偏差。角偏差。 调心轴承调心轴承 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 推力球轴承推力球轴承 5000050000 低低不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作只能承受轴向载荷，且作 用线必需与轴线重合。分为单、用线必需与轴线重合。分为单、 双向两种。高速时，因滚动体双向两种。高速时，因滚动体 离心力大，球与保持架摩擦发离心力大，球与保持架摩擦发 热严重，寿命降低，故极限转热严重，寿命降低，故极限转 速很低。速很低。a)a)单向单向 调心滚调心滚 子轴承子轴承 20000C20000C 低低0.5 2 能承受很大的径向能承受很大的径向 载荷和少量轴向载荷。载荷和

10、少量轴向载荷。 承载能力大，具有调承载能力大，具有调 心性能。心性能。 表表 常用滚动轴承的类型、主要性能和特点（续）常用滚动轴承的类型、主要性能和特点（续） 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用 推力球轴承推力球轴承 5000050000低低 不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作只能承受轴向载荷，且作 用线必需与轴线重合。分为用线必需与轴线重合。分为 单、双向两种。高速时，因单、双向两种。高速时，因 滚动体离心力大，球与保持滚动体离心力大，球与保持 架摩擦发热严重，寿命降低，架摩擦发热严

11、重，寿命降低， 故极限转速很低。故极限转速很低。 b)b)双向双向 深沟球轴承深沟球轴承 6000060000 高高816 主要承受径向载荷，也主要承受径向载荷，也 可同时承受小的轴向载荷。可同时承受小的轴向载荷。 当量摩擦系数最小。高速当量摩擦系数最小。高速 时，可用来承受纯轴向载时，可用来承受纯轴向载 荷。大量生产，价格最低。荷。大量生产，价格最低。 表表 常用滚动轴承的类型、主要性能和特点（续）常用滚动轴承的类型、主要性能和特点（续） 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用 角接触角接

12、触 球轴承球轴承 70000C(=15 ) 70000AC(=25 ) 70000B(=40 ) 较高较高210 可同时承受径向及轴向可同时承受径向及轴向 载荷。载荷。大的，承受轴向大的，承受轴向 载荷的能力也高。由于一载荷的能力也高。由于一 个轴承只能承受单向的轴个轴承只能承受单向的轴 向力，故一般成对使用。向力，故一般成对使用。 圆锥滚圆锥滚 子轴承子轴承 3000030000 中中2 能同时承受较大的径向、能同时承受较大的径向、 轴向联合载荷。因线性接轴向联合载荷。因线性接 触，承载能力大，内外圈触，承载能力大，内外圈 可分离，装拆方便，对称可分离，装拆方便，对称 使用。使用。 表表 常

13、用滚动轴承的类型、主要性能和特点（续）常用滚动轴承的类型、主要性能和特点（续） 轴承名称、轴承名称、 类型及代号类型及代号 结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速允许角偏差允许角偏差主要特性和特点主要特性和特点 推力圆柱推力圆柱 滚子轴承滚子轴承 8000080000 低低 不允许不允许 能承受很大的单能承受很大的单 向轴向载荷。向轴向载荷。 圆柱滚圆柱滚 子轴承子轴承 N0000N0000 较高较高2 244 外圈（或内圈）可分离，外圈（或内圈）可分离， 故不能承受轴向载荷，工故不能承受轴向载荷，工 作时允许内外圈有少量的作时允许内外圈有少量的 轴向错动。有较大的径向轴向错动。有

14、较大的径向 承载能力，但因线性接触，承载能力，但因线性接触， 内外圈轴线的允许偏斜量内外圈轴线的允许偏斜量 很小。很小。 滚针轴承滚针轴承 a)NA0000a)NA0000 b)RNA0000b)RNA0000 低低 只能承受径向载荷。只能承受径向载荷。 承载能力大，径向尺寸承载能力大，径向尺寸 特小。一般无保持架，特小。一般无保持架， 因而滚针间有摩擦，极因而滚针间有摩擦，极 限转速低。限转速低。 不允许不允许 a)a) b)b) ( (二二) ) 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 宽度系列宽度系列 代号代号 直径系列直径系列 代号代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 表表

15、 滚动轴承代号的构成滚动轴承代号的构成 类类 型型 代代 号号 尺寸系列代号尺寸系列代号 轴承分轴承分 部件代号部件代号 内内 径径 代代 号号 五五 二二 一一 三三四四 内内 部部 结结 构构 代代 号号 公公 差差 等等 级级 代代 号号 游游 隙隙 代代 号号 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 2 2）直径系列代号）直径系列代号-基本代号右起第三位数字。基本代号右起第三位数字。 表示：结构、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列 7、8、9、0、1、2、3、4、5 内径相同，而直径系列 代号不同的四种轴承的尺 寸对比： 61106110621062106

16、310631064106410 轴承的内径表示方法轴承的内径表示方法 内径代号内径代号 轴承内径尺寸轴承内径尺寸 mm 00 10 010203 0499 代号代号 5121517 1 1）内径代号）内径代号-基本代号右起第一、二位数字。基本代号右起第一、二位数字。 3 3）宽度系列代号）宽度系列代号-基本代号右起第四位数字。基本代号右起第四位数字。 表示：结构、内、外径都相同的轴承，在宽度方面的变化系列 正常系列正常系列-0-0系列，代号系列，代号0 0可不标出可不标出 （除圆锥滚子轴承、调心滚子轴承外） 表表 轴承内部结构常用代号轴承内部结构常用代号 轴承类型轴承类型 角接触球轴承角接触球

17、轴承 接触角接触角 =15 =25 =40 代代 号号 C AC B 示示 例例 7210C 7210AC 7210B 代代 号号 /P2 /P4 /P5 /P6 /P6x /P0（可省略）（可省略） 公差等级公差等级 2 2级级 4 4级级 5 5级级 6 6级级 6x6x级级 0 0级级 表表 公差等级代号公差等级代号 说说 明明 仅用于圆锥轴承仅用于圆锥轴承 普通级普通级 注：注：公差等级中公差等级中2 2级最高，从左向右依次降低。级最高，从左向右依次降低。 表表 径向游隙系列常用代号径向游隙系列常用代号 游隙系列游隙系列 1 1 组组 2 2 组组 0 0 组组 3 3组组 4 4组组

18、 5 5组组 代代 号号 / C1 /C2 常用、不标出常用、不标出 /C3 /C4 /C5 （三）（三） 滚动轴承代号示例滚动轴承代号示例 6 3 03 7 3 12 AC / P6 轴承内径轴承内径 d=17 mm 深沟球轴承深沟球轴承 接触角接触角 =25=25 轴承内径轴承内径 d=125=60 mm 尺寸系列尺寸系列03 03 角接触球轴承角接触球轴承 6 6级公差级公差 0 0级公差级公差 0 0组游隙组游隙 0 0组游隙组游隙 尺寸系列尺寸系列03 03 N 1 05 / P5 公差等级为公差等级为5 5级级 轴承内径轴承内径 d =25 mm 直径系列为直径系列为1 (1 (正

19、常宽度系列正常宽度系列) ) 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 游隙组为游隙组为0 0组；组； 3 0 2 13 轴承内径轴承内径 d =65 mm 直径系列为直径系列为2 2 宽度系列为宽度系列为0 0系列（正常系列）系列（正常系列） 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 公差等级为公差等级为0 0级级; ; 游隙组为游隙组为0 0组；组； 14.2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号 14.3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择 不同类型的轴承应用场合是不一样的。不同类型的轴承应用场合是不一样的。 要合理地选择轴承的类型，首先对各种类型轴承要合理地选择轴承的类型，首先对各种类型轴承 的性能

20、特点有充分的了解，然后依据以下几个因素：的性能特点有充分的了解，然后依据以下几个因素： （一）轴承的载荷（一）轴承的载荷 （二）轴承的转速（二）轴承的转速 （三）轴承的调心性能（三）轴承的调心性能 （四）轴承的安装和拆卸（四）轴承的安装和拆卸 Fr 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况 （一）轴承元件上的载荷分布（一）轴承元件上的载荷分布 0 0 在径向载荷在径向载荷F Fr r作用下，上半圈滚作用下，上半圈滚 动体不受力，下半圈各滚动体承受动体不受力，下半圈各滚动体承受 大小不同的载荷。大小不同的载荷。 潘存云教授研制 各滚动体从开始受力到受力终止各滚动体从开始受力到受力终止 所对

21、应的区域所对应的区域-承载区承载区 向心轴承向心轴承： 径向载荷的分布径向载荷的分布 F FN0 N0 F FN1 N1F FN1 N1 F FN2 N2 F FN2 N2 最下方的滚动体受载最大，两旁逐渐减少。最下方的滚动体受载最大，两旁逐渐减少。 FN0 FN1 FN1 FN2 FN2 Fr （二）轴承元件上的载荷及应力的变化（二）轴承元件上的载荷及应力的变化 滚动体所处位置不同，所受滚动体所处位置不同，所受 载荷不同。载荷不同。 滚动体、转动套圈上某点的应力变化滚动体、转动套圈上某点的应力变化 H H F FNi Ni t t o o 承载区承载区非承载区非承载区 是周期性不稳定变化是周

22、期性不稳定变化 FN0 FN1 FN1 FN2 FN2 Fr 固定套圈上某点的应力变化固定套圈上某点的应力变化 H HF FNi Ni t t o o 滚动轴承各元件承受的都是脉动变化的接触应力滚动轴承各元件承受的都是脉动变化的接触应力 是稳定的脉动循环变化是稳定的脉动循环变化 FS =FSi （三）向心推力轴承的派生轴向力（三）向心推力轴承的派生轴向力 Fa F r FNi FSi FNi - 派生轴向力派生轴向力 FNi 径向分力径向分力FNi 轴向分力轴向分力FSi 径向载荷径向载荷 Fr FFNi Ni = Fr FSi = FNi tan FS- 将迫使轴颈（连同内将迫使轴颈（连同内

23、 圈和滚动体）有向右移动的趋圈和滚动体）有向右移动的趋 势，从而与外圈分离。势，从而与外圈分离。 F r 为避免在为避免在FS的作用下，滚的作用下，滚 动体与套圈相分离，向心推力动体与套圈相分离，向心推力 轴承必须成对使用。轴承必须成对使用。 派生轴向力：派生轴向力： FS =FSi 派生轴向力派生轴向力FS应在轴向力应在轴向力Fa 作用下达到平衡。作用下达到平衡。 Fd Fr Fa FS Fr Fa FNi FNi FSi Fr Fr Fa 2. 2. 轴向力轴向力Fa 对载对载 荷分布的影响荷分布的影响 FNi 当只有最下方一个滚动体受载时：当只有最下方一个滚动体受载时： = Fa FNF

24、N FS = Fr tan Fd FNi FSi 当受载滚动体数目增多时，派生轴向力当受载滚动体数目增多时，派生轴向力FS将增大，将增大， 这时平衡派生轴向力这时平衡派生轴向力FS所需施加的轴向力所需施加的轴向力 Fa 也随也随 之增大为：之增大为： Fa = FS Fr tan 当当Fa 1.25 Fr tan时时， 当当Fa 1.7 Fr tan时时， 当受载滚动体数目增多时，派生轴向力当受载滚动体数目增多时，派生轴向力FS 将增大将增大 ， 这时平衡派生轴向力这时平衡派生轴向力FS所需施加的轴向力所需施加的轴向力Fa 也随之也随之 增大：增大： Fa = FS Fr tan 根据研究：根

25、据研究： -约半圈滚动体同时受载约半圈滚动体同时受载 -全部滚动体同时受载全部滚动体同时受载 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况 2. 2. 轴向力轴向力Fa对载荷分布的影响对载荷分布的影响 为了平衡为了平衡F FS S 就必须在就必须在F FS S 的反向增加轴向力的反向增加轴向力Fa。 当当Fa ，受载滚动体数目受载滚动体数目，套圈滚道上径套圈滚道上径 向载荷的承载区向载荷的承载区，轴承承受径向载荷的能力轴承承受径向载荷的能力。 为了保证轴承能可靠地工作，应使它至少达到下半为了保证轴承能可靠地工作，应使它至少达到下半 圈滚动体全部受载。圈滚动体全部受载。 以上分析说明：以上分析

26、说明： （角）及（锥）轴承须在（角）及（锥）轴承须在Fr 和和Fa 的联合作用下工的联合作用下工 作。一般都是成对使用。作。一般都是成对使用。 14.4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 过度磨损过度磨损 烧伤烧伤 卡死、元件破裂卡死、元件破裂 （一）滚动轴承的失效形式及基本额定寿命（一）滚动轴承的失效形式及基本额定寿命 1 1、失效形式（正常）、失效形式（正常）- 点蚀破坏点蚀破坏 -非正常失效非正常失效 （维护保养不当而造成）（维护保养不当而造成） 2 2、轴承的寿命、轴承的寿命 单个轴承在出现点蚀破坏前，一个套圈相对另一个单个轴承在出现

27、点蚀破坏前，一个套圈相对另一个 套圈的转数。套圈的转数。 3 3、基本额定寿命、基本额定寿命 L10 对每一个轴承来讲，在额定寿命期内能正常工作的对每一个轴承来讲，在额定寿命期内能正常工作的 概率为概率为90% ，提前发生破坏的概率仅为，提前发生破坏的概率仅为10%。 一批相同的轴承在相同的运转条件下工作，其中一批相同的轴承在相同的运转条件下工作，其中 10%的轴承发生点蚀破坏，而的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀的轴承不发生点蚀 破坏前的转数（以破坏前的转数（以10106 6为单位）或工作小时数。为单位）或工作小时数。 一组在相同条件下运转的相同型号的轴承，其一组在相同条件下运转的

28、相同型号的轴承，其可可 靠度为靠度为90%时的寿命作为时的寿命作为标准寿命。标准寿命。 规定：规定： 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 Lh /h 表表 推荐的轴承预期计算寿命推荐的轴承预期计算寿命 L Lh h 机机 器器 类类 型型 不经常使用的仪器或设备不经常使用的仪器或设备 300 3000 短时间或间断使用的机械，中断时不致引起严重后果短时间或间断使用的机械，中断时不致引起严重后果 3000 8000 间断使用的机械，中断使用后果严重间断使用的机械，中断使用后果严重 8000 12000 每天每天8h8h工作的机械工作的机械 （利用率不高）（利用率不高） 12000 2

29、0000 每天每天24h24h连续工作的机械连续工作的机械 40000 60000 预期计算寿命预期计算寿命Lh - -设计机器时所要求的轴承寿命；通常可参照设计机器时所要求的轴承寿命；通常可参照 机器的大修期限取定。机器的大修期限取定。 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 定义：使轴承的基本额定寿命恰好为定义：使轴承的基本额定寿命恰好为106 转时，轴承所转时，轴承所 能承受的载荷值。能承受的载荷值。 推力轴承推力轴承-指纯轴向载荷，记为：指纯轴向载荷，记为：Ca （二）滚动轴承的基本额定动载荷（二）滚动轴承的基本额定动载荷 C C C-表征了不同型号轴承的承载特性。可从设计手表

30、征了不同型号轴承的承载特性。可从设计手 册或轴承样本中查取。册或轴承样本中查取。 向心轴承向心轴承-指纯径向载荷，记为：指纯径向载荷，记为：Cr 向心推力轴承向心推力轴承 - - 指使套圈产生纯径向位移的载荷的指使套圈产生纯径向位移的载荷的 径向分量径向分量 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 （三）滚动轴承寿命的计算公式（三）滚动轴承寿命的计算公式 1 1、寿命计算要解决的两个问题：、寿命计算要解决的两个问题： （1 1）当载荷）当载荷P=C 时，时，L10=106转；当转；当PC时，时，L10=？ （2 2）已知载荷）已知载荷P, ,要求预期计算寿命要求预期计算寿命Lh，应选，

31、应选C=?的轴承？的轴承？ 2 2、寿命计算公式、寿命计算公式 0 1 2 3 4 5 10 15 Lh h (106 r ) 25.5 25 20 15 10 5 P KN r P C L 6 10 10 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 轴承的载荷轴承的载荷寿命曲线寿命曲线 h P C n Lh 60 10 6 h P C n Lh 60 10 6 若已知轴承转速若已知轴承转速n，则：，则： LhLh （计算正确）（计算正确）（解决第（解决第一类问题）一类问题） P P-当量动载荷当量动载荷 指数：指数： 3 3 10/310/3 = -球轴承球轴承 -滚子轴承滚子轴承 式中

32、：式中： （三）滚动轴承寿命的计算公式（三）滚动轴承寿命的计算公式 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 h P C n Lh 60 10 6 N nL PC h 6 10 60 若轴承的预期计算寿命若轴承的预期计算寿命Lh已知，则：已知，则： 查手册，可选择所需要的轴承的型号：查手册，可选择所需要的轴承的型号： CC手册 手册 （计算正确） （计算正确）（解决第二类问题）（解决第二类问题） （三）滚动轴承寿命的计算公式（三）滚动轴承寿命的计算公式 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 注：高温轴承注：高温轴承（ t 125 ） C C 引进温度系数引进温度系数 ft 修正

33、后的计算公式：修正后的计算公式： h P Cf n L t h 60 10 6 N nL f P C h t 6 10 60 Ct= ft C 表表 温度系数温度系数 轴承工作温度轴承工作温度/ 温度系数温度系数 ft 120250200150 125300 10.950.900.700.750.60 175 225 0.850.80 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 ( (四四) ) 滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷 P P 当量动载荷当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响， 经换算后的经换算后的假想载荷。假想载荷。 1 1

34、、当量动载荷的概念：、当量动载荷的概念： 实际工作中，轴承常常同时承受径向载荷实际工作中，轴承常常同时承受径向载荷Fr 和轴向和轴向 载荷载荷Fa。 在计算轴承寿命时，必须将实际载荷换算成与确定在计算轴承寿命时，必须将实际载荷换算成与确定 基本额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载荷。基本额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载荷。 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 2 2、当量动载荷、当量动载荷P P的计算公式：的计算公式： P = fP（X Fr+Y Fa） X-径向动载荷系数径向动载荷系数 Y-轴向动载荷系数轴向动载荷系数 式中式中： 见表见表 fP -载荷系数；见表载荷系数；见

35、表 对只能承受纯径向载荷对只能承受纯径向载荷Fr 的轴承（如的轴承（如N、NA类轴承）：类轴承）： P = fP Fr 对只能承受纯轴向载荷对只能承受纯轴向载荷Fa 的轴承（如的轴承（如5类轴承）：类轴承）： P = fP Fa 表表 径向动载荷系数径向动载荷系数X和轴向动载荷系数和轴向动载荷系数Y 轴承类型轴承类型 深沟球轴承深沟球轴承 0.025 0.22 2.0 Fa C0r e Fa / Fr eFa / Fr e XYXY 0.040 0.24 1.8 0.070 0.27 1.6 0.130 0.31 1.4 0.250 0.37 0.56 1.2 1 0 0.015 0.38 1

36、.47 0.029 0.40 1.40 0.058 0.43 1.30 0.087 0.46 1.23 = 15 0.120 0.47 0.44 1.19 1 0 角角 接接 触触 球球 轴轴 承承= 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0 = 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 - (e) 0.40 ( Y ) 1 0 调心球轴承调心球轴承 - ( Y2 ) ( Y1 ) 0.65 - 1 表表 载荷系数载荷系数 fP 载荷性质载荷性质 无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击 中等冲击中等冲击 强烈冲击强烈冲击 fP1.0 1.21.2 1.81.8

37、3.0 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 3 3、举例：、举例： 解：解：由表由表49. 0 5500 2700 r a F F 052. 051800/2700 0 C Fa e 在在0.24 0.27之间之间 , e F F r a 由插入法求得由插入法求得: : Y=1.72 NYFXFfP arP 8 .9268)270072.1550056.0(2 .1)( 有有一一60000型轴承型轴承6312，C=81800 N， C0=51800 N， 已知已知： Fr= 5500 N, Fa= 2700 N, fP=1.21.2，试求试求 P=? X = 0.56，Y=1.8

38、1.6 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 特别提醒：特别提醒： Fr 与与Fa 是轴承自身所受的径向和轴向载荷，不是轴承自身所受的径向和轴向载荷，不 是轴上传动零件（如齿轮、蜗轮等）所受的径向和轴是轴上传动零件（如齿轮、蜗轮等）所受的径向和轴 向载荷。向载荷。 （在齿轮受力分析中的径向和轴向载荷在本章中（在齿轮受力分析中的径向和轴向载荷在本章中 写为写为Fre 和和 Fae ） 公式公式 P = fP（X Fr+Y Fa ） 中中 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 ( (五五) ) 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷 Fr与轴向

39、载荷与轴向载荷Fa的计算的计算 1 1、轴承的安装方式、轴承的安装方式 -使轴的支点中心距离加大。使轴的支点中心距离加大。 -使轴的支点中心（压力中心）靠近使轴的支点中心（压力中心）靠近 (1) (1) 正装（面对面安装）正装（面对面安装） (2) (2) 反装（背靠背安装）反装（背靠背安装） 轴承压力中心轴承压力中心（支反力作用点、支点中心）（支反力作用点、支点中心） - - 轴承反力的径向分力在轴心线上的作用点。轴承反力的径向分力在轴心线上的作用点。 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 一般取在轴承与轴颈配合宽度的中点一般取在轴承与轴颈配合宽度的中点 FS2 21 FS1 Fa

40、e FS2FS1 12 Fae 外圈窄边相对安装外圈窄边相对安装 ( (正装正装) ) a2a1 2 1 FS1 Fr1 FS2 Fr2 Fre Fae a1a2 2 1 外圈宽边相对安装外圈宽边相对安装( (反装反装) ) FS2 Fr2 FS1 Fr1 Fae Fre 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 2 2、径向载荷、径向载荷 Fr 的计算的计算 )( arP YFXFfP公式：公式：中中 注意：注意： Fr 可能是支点处水平支反力与垂直支反力的合力可能是支点处水平支反力与垂直支反力的合力 FreFr1、Fr2 按材力求支反力方法按材力求支反力方法 14.5 滚动轴承尺寸的

41、选择滚动轴承尺寸的选择 3 3、轴向载荷、轴向载荷 Fa 的计算的计算 Fa Fae Fa 的计算既要考虑所有作用在轴上的轴向外载荷的计算既要考虑所有作用在轴上的轴向外载荷 Fae ，又要考虑由又要考虑由 Fr 所产生的派生轴向力所产生的派生轴向力 FS 。 Fre Fr1Fr2 FS1FS2 Fae a2a1 2 1 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 派生轴向力派生轴向力FS的大小的大小，见表，见表 FS=1.14FrFS=0.68FrFS=eFrFS=Fr(2Y) 70000B(a a =40)70000AC(a a =25)70000C(a a=15) 角角 接接 触触 球

42、球 轴轴 承承 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 表表 派生轴向力派生轴向力 FS 的计算公式的计算公式 派生轴向力派生轴向力FS的的方向方向，则总是与压力中心的偏离方，则总是与压力中心的偏离方 向相一致。向相一致。 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 1.1.当当 Fae+ + FS2 FS1 时，时， FS1 = = Fae+ + FS2 被放松轴承被放松轴承2 2： Fa2 = = FS2 被压紧轴承被压紧轴承1 1： Fa1 = = Fae + +FS2 由于轴承1的右端已固定，轴不能向左移动， 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： Fae a2a1 2 1

43、 FS1 Fr1 FS2 Fr2 Fre 计算时，首先应画出轴及轴承的计算时，首先应画出轴及轴承的 结构简图结构简图 当轴处于平衡时，应满足：当轴处于平衡时，应满足： 不满足时，会出现两种情况：不满足时，会出现两种情况： 轴有左移趋势，轴有左移趋势， FS2FS1 12 Fae 轴及轴承的结构简图轴及轴承的结构简图 轴承轴承1 1被被 “压紧压紧”，轴承，轴承2 2被被 “放放 松松” Fae a2a1 2 1 FS1 Fr1 FS2 Fr2 Fre 2.2.当当 Fae+ +FS2 FS1 时，时， 被放松轴承被放松轴承1 1： Fa1 = = FS1 轴有右移趋势，轴有右移趋势， 被压紧轴

44、承被压紧轴承2 2： Fa2 = = FS1 - Fae FS2FS1 12 Fae 轴及轴承的结构简图轴及轴承的结构简图 轴承轴承2 2被被“压紧压紧”，轴承，轴承1 1被被“放放 松松” 总结：角、锥轴承所受轴向力的计算方法：总结：角、锥轴承所受轴向力的计算方法： 1 1） 根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力 （包括外载荷和派生轴向力）合力的指向。（包括外载荷和派生轴向力）合力的指向。 2 2） 被被“放松放松”轴承的轴向力轴承的轴向力Fa =本身的派生轴向力本身的派生轴向力F FS S， 被被“压紧压紧”轴承的轴向力轴承的轴向力Fa = 除去本身

45、派生的轴除去本身派生的轴 向力后，其余各轴向力的代数和。向力后，其余各轴向力的代数和。 分析哪一端轴承被分析哪一端轴承被“压紧压紧”、哪一端轴承被、哪一端轴承被“放放 松松”。 14.514.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 （六）（六） 滚动轴承的静载荷滚动轴承的静载荷 在工作载荷下基本不旋转或缓慢摆动及转速极低的在工作载荷下基本不旋转或缓慢摆动及转速极低的 轴承，其失效形式是因滚动接触面上的接触应力过大而轴承，其失效形式是因滚动接触面上的接触应力过大而 产生的过大的塑性变形。产生的过大的塑性变形。 滚动轴承不能超过的外载荷界限滚动轴承不能超过的外载荷界限 基本额定静载荷基本额定静载

46、荷C C0 0。 应按轴承的静强度来选择轴承的尺寸。应按轴承的静强度来选择轴承的尺寸。 规定：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起规定：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起 的接触应力达到一定值的载荷，作为轴承静强度的界限，的接触应力达到一定值的载荷，作为轴承静强度的界限， -基本额定静载荷。基本额定静载荷。 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 P0 -当量静载荷：当量静载荷： P0 = X0Fr + Y0Fa 按轴承静承载能力选择轴承的公式为：按轴承静承载能力选择轴承的公式为： C0 S0P0 式中：式中：S0 -静强度安全系数，查表静强度安全系数，查表13-813-8。 X

47、0、 、Y0 -当量静载荷的径向、轴向系数，当量静载荷的径向、轴向系数， 其值可查手册。其值可查手册。 14.5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 （七）滚动轴承尺寸选择的过程（七）滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa 计算当量动载荷计算当量动载荷 P=fP(XFr+YFa) 明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预期寿命与预期寿命Lh 6 10 60hnL PC 计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷 由手册查取合适的轴承由手册查取合适的轴承 C C手册 手册 C C （八）计算滚动轴承寿命的过程（八）计算滚动轴承寿

48、命的过程 P C n Lh 60 10 6 由轴上零件的载荷情况求出由轴上零件的载荷情况求出Fr与与Fa 计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP( XFr+YFa ) 计算轴承的寿命计算轴承的寿命 当当L Lh h L Lh h 时，则满足使用要求时，则满足使用要求 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 目的：目的： 为了正确解决轴承的安装、配置、紧固、调整、为了正确解决轴承的安装、配置、紧固、调整、 润滑、密封等问题。润滑、密封等问题。 （一）支承部分的刚性和同心度（一）支承部分的刚性和同心度 轴及轴承座必须有足够的刚性，以避免变形使滚轴及轴承座必须有足够的刚性，以避免变形使滚 动体的滚动受

49、阻滞；动体的滚动受阻滞； 轴承座孔壁应有足够的厚度；轴承座孔壁应有足够的厚度； 轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并增加肋板；轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并增加肋板； 采用套杯以防止座孔被压坏。采用套杯以防止座孔被压坏。 使用钢衬筒的轴承座孔使用钢衬筒的轴承座孔 钢钢 衬衬 筒筒 用加强筋增强轴承座孔刚性用加强筋增强轴承座孔刚性 肋板肋板 L 一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心，一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心， 以免轴承内外圈间产生过大的偏斜。以免轴承内外圈间产生过大的偏斜。 采用整体结构的外壳，并把两个轴承孔一次镗出；采用整体结构的外壳，并把两个轴承孔一次镗出； 在一根轴上

50、的不同尺寸的轴承孔仍应一次镗出，在一根轴上的不同尺寸的轴承孔仍应一次镗出， 这时可利用衬筒来安装尺寸较小的轴承。这时可利用衬筒来安装尺寸较小的轴承。 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 闭式齿轮传动闭式齿轮传动 （二）（二） 轴承的配置轴承的配置 -指一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、指一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、 如何配置等问题。如何配置等问题。 合理的轴承配置应考虑：合理的轴承配置应考虑： 轴在机器中有正确的位置轴在机器中有正确的位置 防止轴向窜动防止轴向窜动 轴受热膨胀后不致将轴承卡死轴受热膨胀后不致将轴承卡死 等因素等因素 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 双支

51、点各单向固定双支点各单向固定 一支点双向固定、另一端支点游动一支点双向固定、另一端支点游动 两端均游动两端均游动 C=0.20.3 mm 预留补偿间隙预留补偿间隙 双支点各单向固定双支点各单向固定 常用的轴承配置方法：常用的轴承配置方法： 用于工作温度不高的短轴用于工作温度不高的短轴（L400mm） L1 b 小锥齿轮轴支承小锥齿轮轴支承 结构之一结构之一 特点：特点： 1 1、面对面安装、面对面安装 4 4、调节外圈可对轴承进行预紧、调节外圈可对轴承进行预紧 2 2、轴支承刚性差、轴支承刚性差 3 3、调整轴承游隙容易、调整轴承游隙容易 5 5、受热膨胀后易卡死、受热膨胀后易卡死 6 6、轴

52、装配较容易、轴装配较容易 7 7、轴上应力集中小、轴上应力集中小 b L2 小锥齿轮轴支承结构之二小锥齿轮轴支承结构之二 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 b 小锥齿轮轴支小锥齿轮轴支 承结构之二承结构之二 特点：特点： 1 1、背靠背安装、背靠背安装 4 4、调节内圈可对轴承进行预紧、调节内圈可对轴承进行预紧 2 2、轴支承刚性好、轴支承刚性好 3 3、调整轴承游隙不容易、调整轴承游隙不容易 5 5、受热膨胀后不易卡死、受热膨胀后不易卡死 6 6、轴装配不容易、轴装配不容易 7 7、轴上应力集中大、轴上应力集中大 L2 常用的轴承配置方法：常用的轴承配置方法： 双支点各单向固定双支点各

53、单向固定 一个支点双向固定、另一端支点游动一个支点双向固定、另一端支点游动 两端均游动两端均游动 固定支承固定支承游动支承游动支承 选用圆柱滚子轴承时，选用圆柱滚子轴承时， 外圈应双向固定。外圈应双向固定。 游动支承游动支承 L L 适用于工适用于工 作温度较作温度较 高的长轴高的长轴 选用深沟球轴承时，外选用深沟球轴承时，外 圈与端盖间应留有间隙。圈与端盖间应留有间隙。 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 双支点各单向固定双支点各

54、单向固定 一个支点双向固定、另一端游动一个支点双向固定、另一端游动 两端均游动两端均游动 人字齿轮由于本身的轴向限 位作用，其中一根轴设计成 两端固定的形式，另外一根 轴必须游动，否则会卡死。 两端游动两端游动 常用的轴承配置方法：常用的轴承配置方法： （三）滚动轴承的轴向紧固（三）滚动轴承的轴向紧固 -将轴承内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。将轴承内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 内圈的紧固方法：内圈的紧固方法： 弹性挡圈固定弹性挡圈固定 圆螺母与止圆螺母与止 动垫圈固定动垫圈固定 轴端挡圈固定轴端挡圈固定紧定衬套、圆螺紧定衬套、圆螺 母、止动垫

55、圈与母、止动垫圈与 锥孔内圈固定。锥孔内圈固定。 端端 盖盖 固固 定定 孔孔 用用 挡挡 圈圈 轴承外圈止动槽轴承外圈止动槽螺纹环紧固螺纹环紧固 外圈的紧固方法：外圈的紧固方法： 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 调整垫片调整垫片 加减垫片加减垫片 （四）（四） 轴承游隙及轴上零件位置的调整轴承游隙及轴上零件位置的调整 1. 1. 轴承游隙的调整轴承游隙的调整 螺钉调整螺钉调整 调整垫片调整垫片 加减垫片加减垫片 加减垫片的厚度加减垫片的厚度 螺钉调整螺钉调整 方法：方法： 2. 2. 轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整 目的：目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。使轴上的零件具有准

56、确的工作位置。 例如：例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。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。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：方法：套杯套杯+ +调整垫片调整垫片 轴承组合位置调整的方法：轴承组合位置调整的方法：套杯套杯+ +调整垫片调整垫片 锥顶点不重合！锥顶点不重合！ 锥顶点重合！锥顶点重合！ ( (五五) ) 滚动轴承的配合滚动轴承的配合 滚动轴承作为一种通用的标准件，规定采用以下滚动轴承作为一种通用的标准件，规定采用以下 配合类型：配合类型： 内圈内圈-轴轴 基孔制基孔制 外圈外圈-轴承

57、座孔轴承座孔 基轴制基轴制 - -指内圈与轴颈、外圈与轴承座孔的配合。指内圈与轴颈、外圈与轴承座孔的配合。 常用的轴公差代号有：常用的轴公差代号有：k6、m6 常用的孔公差代号有：常用的孔公差代号有： H7、J7、Js7 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 对某些可调游隙的轴承，在安装时用某种方法在对某些可调游隙的轴承，在安装时用某种方法在 轴承中产生并保持一轴向力，使内、外圈产生相对移轴承中产生并保持一轴向力，使内、外圈产生相对移 动以消除轴承中的轴向游隙，并在滚动体和内、外圈动以消除轴承中的轴向游隙，并在滚动体和内、外圈 接触处产生预压变形。接触处产生预压变形。 （六）（六） 滚动轴承

58、的预紧滚动轴承的预紧 目的：目的： 提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减 少机器工作时轴的振动。少机器工作时轴的振动。 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 （六）（六） 滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧 方法方法 加金属垫片加金属垫片 磨窄套圈磨窄套圈 潘存云教授研制 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 （七）（七） 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑 轴承中润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起轴承中润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起 散热、减少接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。散热、减少接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。 润滑方式润滑方式

59、脂润滑脂润滑 油润滑油润滑 按按dn 值查表值查表 脂润滑优点：脂润滑优点：油膜强度高，不易流失、便于密封，充油膜强度高，不易流失、便于密封，充 填一次，可运转较长时间。填一次，可运转较长时间。 油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温 环境下使用。环境下使用。 14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 当滚动轴承的速度较低当滚动轴承的速度较低（dn 2105 mm.r/min）时，时， 常采用脂润滑。常采用脂润滑。 在高温、高速的条件下，通常采用油润滑。在高温、高速的条件下，通常采用油润滑。 飞溅润滑飞溅润滑- 是一般闭式齿轮传动装置中的轴承

60、常用的润滑方法。是一般闭式齿轮传动装置中的轴承常用的润滑方法。 即当箱内齿轮的圆周速度较大即当箱内齿轮的圆周速度较大（v 2 3 m/s）时，利时，利 用齿轮转动时飞溅带起的油来润滑轴承。用齿轮转动时飞溅带起的油来润滑轴承。 14.14.6 轴承装置的设计轴承装置的设计 装拆轴承时，要特别注意：装拆轴承时，要特别注意： （八）（八） 滚动轴承的安装与拆卸滚动轴承的安装与拆卸 1) 1) 不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。 2) 2) 由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。 潘