第12章 滚动轴承

1、第十二章第十二章 滚动轴承滚动轴承按工作元件的摩擦性质不同，轴承可分为按工作元件的摩擦性质不同，轴承可分为滚动轴滚动轴承和滑动轴承承和滑动轴承。轴承的功用：轴承的功用：是支承轴及轴上的零件，使其回转是支承轴及轴上的零件，使其回转并保持一定的旋转精度，减小相对回转零件之间并保持一定的旋转精度，减小相对回转零件之间的摩擦和磨损。的摩擦和磨损。12-1滚动轴承的构造、类型和代号滚动轴承的构造、类型和代号一、滚动轴承的结构一、滚动轴承的结构滚动轴承的组成一般由内圈滚动轴承的组成一般由内圈1 1 、外圈、外圈2 2、滚动体、滚动体3 3和保持架和保持架4 4组成。组成。滚动轴承的组成滚动轴承的组成滚动体

2、的种类滚动体的种类滚动体的加工滚动体的加工保持架的加工保持架的加工滚动轴承的特点滚动轴承的特点 1）与滑动轴承相比，由于滚动轴承为滚动摩）与滑动轴承相比，由于滚动轴承为滚动摩擦，具有摩擦系数小、效率高、起动灵活、润滑擦，具有摩擦系数小、效率高、起动灵活、润滑简单等优点。简单等优点。 2）滚动轴承已标准化，由轴承厂大批量生产，）滚动轴承已标准化，由轴承厂大批量生产，成本低、互换性好、使用方便。成本低、互换性好、使用方便。 3）其缺点是抗冲击能力差，高速时有噪音，）其缺点是抗冲击能力差，高速时有噪音，工作寿命有限。工作寿命有限。按滚动体的形状可分为：按滚动体的形状可分为：球轴承球轴承滚子轴承滚子轴

3、承按滚动体的列数可分为：按滚动体的列数可分为：单列单列 双列双列多列多列二、滚动轴承的类型二、滚动轴承的类型轴承公称接触角轴承公称接触角 : :滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半径方向的夹角。 径向接触轴承推力轴承向心角接触轴承按轴承所承受载荷方向不同可分为：按轴承所承受载荷方向不同可分为：向心轴承向心轴承450推力轴承推力轴承9045径向接触轴承径向接触轴承向心角接触轴承向心角接触轴承轴向接触轴承轴向接触轴承推力角接触轴承推力角接触轴承0450909045常用的滚动轴承类型常用的滚动轴承类型教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示教学演示三、

4、滚动轴承类型的选择三、滚动轴承类型的选择选择滚动轴承类型时可参考以下几点：选择滚动轴承类型时可参考以下几点：1 1）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承滚子轴承； 当载荷较小时，宜用当载荷较小时，宜用球轴承球轴承。2 2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载 荷，但以径向载荷为主时，应用荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承向心轴承。当只受轴向载荷时，一般应用当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承推力轴承。当转速很高时，可用当转速很高时，可用角接触球轴承角接触球轴承或或深沟球轴承深沟球轴承。当径向和轴向载荷都较大时，应采

5、用当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触球轴角接触球轴承或圆锥滚子轴承承或圆锥滚子轴承。4 4）当要求支承具有较大刚度时，应用）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承滚子轴承。5 5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用而对支承有调心要求时，应选用调心轴承调心轴承。6 6）为便于轴承的装拆，可选用）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的内、外圈分离的轴承轴承。7 7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构

6、轴承比特殊结构的轴承便宜。特殊结构的轴承便宜。3 3）当转速较高时，宜用）当转速较高时，宜用球轴承球轴承；当转速较低时，；当转速较低时，可用可用滚子轴承滚子轴承，也可用，也可用球轴承球轴承。滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承的结构、滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能等产品特征的符号。尺寸、公差等级、技术性能等产品特征的符号。国家标准国家标准GB/T2721993规定的轴承代号由三部分规定的轴承代号由三部分组成：组成：前置代号前置代号基本代号基本代号后置代号后置代号基本代号基本代号是轴承代号的核心，前置代号和后置代是轴承代号的核心，前置代号和后置代号都是轴承基

7、本代号的补充，只有特殊要求时才号都是轴承基本代号的补充，只有特殊要求时才使用，一般情况可部分省略。使用，一般情况可部分省略。四、滚动轴承的代号四、滚动轴承的代号滚动轴承代号的构成滚动轴承代号的构成1）类型代号）类型代号 类型代号用数字和字母表示，其代号见表。类型代号用数字和字母表示，其代号见表。2）尺寸系列代号）尺寸系列代号由两位数字组成，前一位由两位数字组成，前一位数字代表数字代表宽度系列宽度系列（向心（向心轴承）或高度系列（推力轴承）或高度系列（推力轴承），后一位数字代表轴承），后一位数字代表直径系列直径系列。轴承内径d/(mm) 内径代号 示例 10 00 12 01 15 02 101

8、7 17 03 深沟球轴承 6201 内径 d=12mm 20495 (22、 28、 32 除外) 用内径除以 5 得的商数表示。当商数只有个位数时，需在十位数处用 0 占位 深沟球轴承 6210 内径 d=50mm 500 以及 22、28、32 用内径毫米数直接表示，并在尺寸系列代号与内径代号之间用“/”号隔开 深沟球轴承 62/500,内径 d=500mm 62/22,内径 d=22mm 3）内径代号：表示轴承内圈孔径的大小。）内径代号：表示轴承内圈孔径的大小。4.4.内部结构代号：表示轴承内部结构变化。内部结构代号：表示轴承内部结构变化。5.5.公差等级代号：表示轴承的精度等级。公差

9、等级代号：表示轴承的精度等级。6.6.配置代号：表示一对轴承的配置方式。配置代号：表示一对轴承的配置方式。代号 /DB /DF /DT 含义 背对背安装方式 面对面安装方式 串联安装方式 示例 旧标准 236210 336210 436210 7.7.轴承代号的编制规则轴承代号的编制规则1)1)轴承代号按表所列的顺序从左至右排列。轴承代号按表所列的顺序从左至右排列。2)2)当轴承类型代号用字母表示时当轴承类型代号用字母表示时, ,字母与其后字母与其后 的数字之间应空一个字符。的数字之间应空一个字符。3)3)基本代号与后置代号之间应空一个字符基本代号与后置代号之间应空一个字符, ,但当但当 后置

10、代号中有后置代号中有“-”-”号或号或“/”/”号时号时, ,不再留空。不再留空。4)4)在尺寸系列代号中在尺寸系列代号中, ,位于括号中的数字省略不位于括号中的数字省略不 写写。5) 公差等级代号中的公差等级代号中的/PO/PO省略不写。省略不写。例如例如:7 2 10C7210 C/P5/DF/P5 /DF轴承类型为角接触球轴承尺寸类型代号,其中宽度类型代号为0,窄系列,省略不写,直径系列代号为2,轻系列轴承内径5 1050dmm空一个字符公称接触角15轴承精度等级为5级面对面配置12-2 滚动轴承的失效形式和计算准则滚动轴承的失效形式和计算准则一、滚动轴承的失效形式一、滚动轴承的失效形式

11、1.1.疲劳点蚀疲劳点蚀2.2.塑性变形塑性变形3.3.磨粒磨损磨粒磨损4.4.胶合胶合二、滚动轴承的计算准则二、滚动轴承的计算准则对于转动的滚动轴承对于转动的滚动轴承, ,疲劳点蚀疲劳点蚀是其主要失效形是其主要失效形式式, ,因而主要是进行寿命计算因而主要是进行寿命计算, ,必要时再作必要时再作静强度静强度校核校核。对于不转动、低速或摆动的轴承，对于不转动、低速或摆动的轴承，局部塑性变形局部塑性变形是其主要失效形式，因而主要是进行是其主要失效形式，因而主要是进行静强度计算静强度计算。对于高速轴承，对于高速轴承，发热发热以至以至胶合胶合是其主要失效形式，是其主要失效形式，因而除进行因而除进行寿

12、命计算外还应该校核极限转速寿命计算外还应该校核极限转速。 1）基本概念）基本概念 滚动轴承的疲劳寿命：滚动轴承的疲劳寿命：对于在一定载荷下运转的对于在一定载荷下运转的单个滚动轴承，出现疲劳点蚀前所经历的总转数或单个滚动轴承，出现疲劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下所经历的小时数。在一定转速下所经历的小时数。 基本额定寿命基本额定寿命L10：指一批相同的轴承，在相同条指一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中件下运转，其中0%的轴承发生点蚀破坏，而的轴承发生点蚀破坏，而0%的轴承不发生点蚀破坏前所能转过的总转数的轴承不发生点蚀破坏前所能转过的总转数(106)或一定转速下的工作小时数作为轴承的寿命

13、。或一定转速下的工作小时数作为轴承的寿命。 基本额定动载荷基本额定动载荷C：轴承工作温度在轴承工作温度在100100o oC C以下，以下，轴承的基本额定寿命恰好为轴承的基本额定寿命恰好为106 转时轴承所能承受转时轴承所能承受的的载荷值载荷值。三、滚动轴承寿命的计算三、滚动轴承寿命的计算基本额定动载荷基本额定动载荷C C的方向的方向: :对于推力轴承为纯轴向载荷；对于推力轴承为纯轴向载荷；对于角接触向心轴承为载荷的径向分量。对于角接触向心轴承为载荷的径向分量。对于向心轴承为纯径向载荷；对于向心轴承为纯径向载荷；滚动轴承的载荷与寿命之间的关系滚动轴承的载荷与寿命之间的关系: :常数1C101L

14、PC常数10LP在当量动载荷在当量动载荷P作用下的基本额定寿命为作用下的基本额定寿命为)(10/610PCrL)(6010/610PCnhLh61010/()60Thf CLhnP2）当量动载荷）当量动载荷当量动载荷当量动载荷的计算式为：的计算式为：raPXFYFraFF 、轴承的径向载荷和轴向载荷XY 、径向系数和轴向系数当量动载荷当量动载荷P：对于同时作用有对于同时作用有径向径向和和轴向轴向载荷的载荷的轴承，进行轴承寿命计算时，把实际载荷折算成轴承，进行轴承寿命计算时，把实际载荷折算成某一假想载荷，该假想的载荷称为某一假想载荷，该假想的载荷称为当量动载荷当量动载荷。考虑相关因素的影响，又可

15、以写为考虑相关因素的影响，又可以写为()praPfXFYF3）角接触轴承的内部轴向力）角接触轴承的内部轴向力角接触轴承的内部轴向力角接触轴承的内部轴向力S由力的平衡条件得由力的平衡条件得21WSSA则作用在轴承则作用在轴承上上的轴的轴向载荷为向载荷为作用在轴承作用在轴承 上的轴向载荷只有自身的内部轴向力上的轴向载荷只有自身的内部轴向力, ,即即11aFS221aFWSAS21SAS若若21WSSA1122,aaFSFS1) 当21aFSS则2) 当21aFSS则轴承被压紧，轴承被放松1222,aaaFFSFS3) 当21aFSS则轴承2被压紧，轴承1被放松1121,aaaFSFSF受载最大的滚

16、动体与套圈滚道的接触中心引起受载最大的滚动体与套圈滚道的接触中心引起的接触应力达到一定值的接触应力达到一定值(如对滚子轴承为如对滚子轴承为4000MPa)时的载荷，称为滚动轴承的时的载荷，称为滚动轴承的基本额定静载荷基本额定静载荷C0。其其方向与基本额定动载荷方向的规定相同。方向与基本额定动载荷方向的规定相同。四、滚动轴承静强度的计算四、滚动轴承静强度的计算当量静载荷当量静载荷P0是一个假想载荷，其作用方向与基本是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实受载最大滚动体与滚道

17、接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。际载荷作用下的塑性变形总量相同。对于向心轴承、角接触轴承，当量静载荷取下面两式中计算出的较大值000raPX FY F00XY 、分别为静径向系数和静轴向系数0rPF滚动轴承的静强度校核公式为滚动轴承的静强度校核公式为:00000,CS PSPN静强度安全系数当量静载荷滚动轴承的极限转速滚动轴承的极限转速 是指轴承在一定载荷是指轴承在一定载荷和润滑条件下所允许的最高转速。和润滑条件下所允许的最高转速。limn滚动轴承极限转速的约束条件为：滚动轴承极限转速的约束条件为：limmaxnn通过改变润滑方式、改善冷却条件、提高轴承精通过改变润滑方

18、式、改善冷却条件、提高轴承精度、适当增加轴承间隙，改用特殊轴承材料和特度、适当增加轴承间隙，改用特殊轴承材料和特殊结构保持架等都能有效提高轴承的极限转速。殊结构保持架等都能有效提高轴承的极限转速。五、滚动轴承的极限转速五、滚动轴承的极限转速12-3 12-3 滚动轴承部件的结构设计滚动轴承部件的结构设计 在机器中在机器中, ,传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑及密封等组传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑及密封等组成为一个相互联系的有机整体，通常称为成为一个相互联系的有机整体，通常称为轴承部件轴承部件。 在进行轴承部件结构设计时，主要应考虑以下几个问题。在进行轴承部件结构设计时，主要应考虑以下几个问题。一、轴承部件的支承方式一、轴承部件的支承方式1.1.双支点单侧固定（两端固定式）双支点单侧固定（两端固定式）2.2.单支点双侧固定，另一支点游动（一端固定、一端游动式）单支点双侧固定，另一支点游