第十四章滚动轴承

1、第十四章第十四章 滚动轴承滚动轴承 轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损转轴与支承之间的摩擦和磨损, ,并承受载荷。并承受载荷。 根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动摩擦轴根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承，分别简称为滑动轴承和滚动轴承，如图所承和滚动摩擦轴承，分别简称为滑动轴承和滚动轴承，如图所示。示。 滚动轴承（向心轴承）滚动轴承（向心轴承）滚动轴承（推力轴承）滚动轴承（推力轴承）14141 1 滚动轴承的构造，类型及特点滚动轴承的构造，类型及特点一、滚

2、动轴承的构造一、滚动轴承的构造 滚动轴承滚动轴承依靠滚动体与轴承座圈间的滚动接触来工作，依靠滚动体与轴承座圈间的滚动接触来工作，用于支撑旋转零件或摆动零件用于支撑旋转零件或摆动零件(各类滚动体)滚动轴承的材料滚动轴承的材料 滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有常用材料有GCrl5GCrl5、GCrl5SiMnGCrl5SiMn、GCr6GCr6、GCr9GCr9等，经热处理后等，经热处理后硬度可达硬度可达60-65HR

3、C60-65HRC。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳素钢板通过冲压成以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳素钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。 二、滚动轴承的类型与特点 1.1.调心球轴承调心球轴承10001000 2.2.调心滚子轴承调心滚子轴承20002000 3. 3.圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承3000 3000 4.4.双列深沟球轴承双列深沟球轴承400040005.5.推力球轴承推力球轴承500050006.6.深沟球轴承深沟球轴承60006000 7

4、.7.角接触球轴承角接触球轴承700070008.8.推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承800080009.9.圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承N N 滚子轴承承载能力高，极限转速低 球 轴承 承载能力低，极限转速高1、基本代号（见教材表、基本代号（见教材表14-2）（1）轴承类型）轴承类型基本代号右起五位基本代号右起五位轴承类型轴承类型代号代号轴承类型轴承类型代号代号双列角接触球轴承双列角接触球轴承0 0深沟球轴承深沟球轴承6 6调心球轴承调心球轴承1 1角接触球轴承角接触球轴承7 7调心滚子轴承和推力调心滚子调心滚子轴承和推力调心滚子轴承轴承2 2推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承8 8圆锥滚子轴承圆

5、锥滚子轴承3 3圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承N N双列深沟球轴承双列深沟球轴承4 4外球面球轴承外球面球轴承U U推力球轴承推力球轴承5 5四点接触球轴承四点接触球轴承QJQJ一、滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号( (前置代号前置代号+ +基本代号基本代号+ +后置代号）后置代号）14142 2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择宽度系列宽度系列右起第四位右起第四位数字数字09（2）尺寸系列（见教材表）尺寸系列（见教材表14-3）基本代号右起三、四位基本代号右起三、四位宽度系列在前，直径系列在后宽度系列在前，直径系列在后 8 0 1 2 3 4 5 6 7 9 1 28 0 1 2

6、3 4 5 6 7 9 1 2特窄特窄 窄窄 正常正常 宽宽 特宽特宽 特低特低 低低 正常正常 向心轴承宽度增加向心轴承宽度增加推力轴承高度增加推力轴承高度增加但对圆锥滚子轴承但对圆锥滚子轴承(3(3类类) )和调心滚子轴和调心滚子轴承承(2(2类类) )不能省略不能省略“0 0”。宽度系列代号：一般宽度系列代号：一般正常宽度为正常宽度为“0 0”，通，通常不标注。常不标注。直径系列直径系列右起第三位右起第三位数字数字097 8 9 0 1 2 3 4 57 8 9 0 1 2 3 4 5 超轻超轻 特轻特轻 轻轻 中中 重重 特重特重直径增加直径增加（3）轴承的内径）轴承的内径右起一二位数

7、字右起一二位数字a)d=10,12,15,17mm时时代号代号00010203b)d=20480mm时时d=代号代号5(mm)c)d500mm，d=22，28，32mm时时代号代号=内径尺寸内径尺寸直径代号直径代号/内径代号内径代号6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3中系列，中系列，08内径内径d=40mm，公差等级为公差等级为0级级N105/P5：7214AC/P4： 7角接触球轴承，角接触球轴承，2轻系列，轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为，公差等级为4级级30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2轻系列，轻系列，13内径内径d=65mm，0正常宽度正常宽度(0不可不可省略省

8、略)6103： 6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为，公差等级为0级级N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1特轻系列，特轻系列，05内径内径d=20mm，公差等级为，公差等级为5级级滚动轴承的标记形式为：轴承 数字代号 国标代号滚动轴承的内径代号含义见下表滚动轴承的内径代号含义见下表详见教材表14-41）n高，载荷小，旋转精度高高，载荷小，旋转精度高球轴承球轴承n低，载荷大，或冲击载荷低，载荷大，或冲击载荷滚子轴承滚子轴承2）主要受）主要受Fr向心轴承（径向接触轴承）向心轴承（径向接触轴承）主要受主要受Fa，n不高时不高时推力轴承（轴向接触轴承）推力轴

9、承（轴向接触轴承）n高时高时角接触球轴承或深沟球轴承角接触球轴承或深沟球轴承二二.滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择3）要求）要求nnlim极限转速极限转速球轴承极限转速高球轴承极限转速高滚子轴承极限转速低滚子轴承极限转速低推力轴承极限转速低推力轴承极限转速低4）轴的刚性较差，轴承孔不同心）轴的刚性较差，轴承孔不同心调心轴承调心轴承5）便于装拆和间隙调整）便于装拆和间隙调整内、外圈不分离的轴承内、外圈不分离的轴承6）3、7两类轴承应成对使用，对称安装两类轴承应成对使用，对称安装7）旋转精度较高时）旋转精度较高时较高的公差等级和较小的游隙较高的公差等级和较小的游隙8）优先考虑用普通公差等级的深

10、沟球轴承）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承9) 9) 要求支承刚度高时要求支承刚度高时滚子轴承滚子轴承 1、受力分析、受力分析1)、受轴向载荷、受轴向载荷Fa各滚动体平均分担各滚动体平均分担2)、受径向载荷、受径向载荷Fr上半圈滚动体不受力上半圈滚动体不受力下半圈滚动体受力下半圈滚动体受力一、滚动轴承失效形式及计算准则一、滚动轴承失效形式及计算准则 14143 3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算2.主要失效形式： 1）疲劳点蚀 安装润滑和维护良好更多的失效2）塑性变形 转速很低或作间歇摆动 3）磨损润滑不良、密封不严、多尘条件 滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式二、滚动轴承的寿命计算

11、二、滚动轴承的寿命计算1 1、滚动轴承的基本额定寿命与可靠度、滚动轴承的基本额定寿命与可靠度（1 1）单个轴承的寿命：轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前轴）单个轴承的寿命：轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前轴承所经历的总转数，或恒定转速下的总工作小时数。滚动轴承承所经历的总转数，或恒定转速下的总工作小时数。滚动轴承的寿命的离散性很大。的寿命的离散性很大。（2 2）一批轴承的寿命：对一组同型号的）一批轴承的寿命：对一组同型号的滚动轴承，在相同条件下进行疲劳试验，滚动轴承，在相同条件下进行疲劳试验，可得出轴承的可靠性（即不发生疲劳破坏）可得出轴承的可靠性（即不发生疲劳破坏）与寿命之间有如右图（见教材图

12、与寿命之间有如右图（见教材图14-614-6）的）的关系。关系。10090 80 70 60 5040 30 20 10 0151020未失效轴承数量%轴承的寿命轴承的寿命/ /（10106 6r r）（3 3）基本额定寿命：一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中）基本额定寿命：一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%90%的轴承不出现疲劳点蚀时的总转数或在给定转速下工作的小时的轴承不出现疲劳点蚀时的总转数或在给定转速下工作的小时数，用数，用L(L(单位为单位为 ）或）或L Lh h ( (单位为小时）表示。单位为小时）表示。610（4 4）基本额定动载荷：一批同型号的轴承基本额定寿命为）

13、基本额定动载荷：一批同型号的轴承基本额定寿命为1(101(106 6转转) )时轴承所承受的载荷，用时轴承所承受的载荷，用C C表示。表示。对径向接触轴承对径向接触轴承(6,7,3) C=(6,7,3) C=径向载荷用径向载荷用C Cr r表示；表示； 对推力轴承对推力轴承 C=C=轴向载荷用轴向载荷用C Ca a表示；表示； Ca与与Cr的值可通过查表的值可通过查表14-15，表，表14-16，表，表14-17查得。查得。（5）、滚动轴承的寿命计算公式）、滚动轴承的寿命计算公式载荷与寿命的关系载荷与寿命的关系(P LC常 数 )610()60hCLnP用工作小时数表示轴承寿用工作小时数表示轴

14、承寿命时：命时：P-当量动载荷，当量动载荷，N;-寿命指数。球轴承寿命指数。球轴承=3，滚，滚子轴承子轴承=103;n-轴承转数，轴承转数，r/min;表14-15表14-17给出的C值是在轴承工作温度低于120下得到的，若工作温度高于120，引入温度系数 考虑到振动和冲击对轴承寿命的影响引入载荷系数 对C值进行修正。 与 可通过表14-8与14-9选取。修正后，寿命计算公式变为：此公式可作为选择轴承寿命或型号的依据。 参考值见表14-10tfpftfhL610()60thpf CLnf P三、滚动轴承的当量动载荷三、滚动轴承的当量动载荷P1对只能承受径向载荷对只能承受径向载荷R的轴承（的轴承

15、（6，N、NA轴承）轴承）P=R3同时受径向载荷同时受径向载荷R和轴向载荷和轴向载荷A的轴承的轴承2对只能承受轴向载荷对只能承受轴向载荷A的轴承（的轴承（5和和8）P=AP=XR+YAX径向载荷系数径向载荷系数Y轴向载荷系数轴向载荷系数X,Y值可由教材表值可由教材表14-11查取查取见教材例14-2四四、滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而其失效形式不是疲劳点蚀，而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

16、大的塑性变形。在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限过得载荷界限基本额定静载荷，用基本额定静载荷，用C C0 0表示。表示。000PSC 式中：式中： P P0 0当量静载荷当量静载荷S S0 0静强度安全系数其值查表静强度安全系数其值查表14141414X0、Y0静径向和轴向载荷系数静径向和轴向载荷系数教材表教材表1413 第五节 滚动轴承的组合设计一、轴承的轴向固定一、轴承的轴向固定1、全固式2、固游式二、轴向位置及轴承游隙的调整二、轴向位置及轴承游隙的调整 利用轴承盖与套杯之间的垫片组，调整轴承的轴向游隙。利用

17、轴承盖与套杯之间的垫片组，调整轴承的轴向游隙。1、滚动轴承与轴和座孔的配合的配合轴承内圈与轴轴承内圈与轴松松紧紧js6，j6，k6，m6，n6松松紧紧G7，H7，JS7，J7轴承外圈与轴承座孔轴承外圈与轴承座孔DH7dk6轴承座孔公差带G7H7Js7J7n6m6k6j6js600轴承外径公差带轴外径公差带轴承内径公差带基孔制：基孔制：基轴制：基轴制：DH7dk6轴 承 座 孔 公 差 带G7H7Js7J7n6m6k6j6js600轴 承 外 径 公 差 带轴 外 径 公 差 带轴 承 内 径 公 差 带 滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳

18、孔的配合。 滚动轴承内孔与轴的配合采用基滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制，外径与外壳孔的配合采用基孔制，外径与外壳孔的配合采用基轴制。轴制。三、配合和装拆三、配合和装拆2. 2. 滚动轴承的安装与拆卸滚动轴承的安装与拆卸轴承的内圈与轴颈配合较紧，对于小尺寸的轴承，一般可用压力直轴承的内圈与轴颈配合较紧，对于小尺寸的轴承，一般可用压力直接将轴承的内圈压入轴颈。对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在接将轴承的内圈压入轴颈。对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在温度为温度为8010080100的热油中加热，使内孔胀大，然后用压力机装在轴的热油中加热，使内孔胀大，然后用压力机装在轴颈上。拆卸轴承时应使用专用工

19、具。为便于拆卸，设计时轴肩高度颈上。拆卸轴承时应使用专用工具。为便于拆卸，设计时轴肩高度不能大于内圈高度。不能大于内圈高度。 四、支撑部分的刚度和同轴度四、支撑部分的刚度和同轴度 应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞而使轴承提前损坏。而使轴承提前损坏。提高支承刚度的措施：1）增加轴承座孔的壁厚2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂3）采用加强筋加强支承部位的刚性减小悬臂加筋板支点悬臂大4 4）同一根轴上的轴承座孔应保证同心，否则会使轴）同一根轴上的轴承座孔应保证同心，否则会使轴线有较大的偏移，影响轴承的旋转精度，从而降低线有较大的偏移，影响轴承的旋转精度，从而降低轴承使用寿命。轴承使用寿命。 1、滚动轴承的润滑、滚动轴承的润滑润滑目的：减少摩擦和磨损，减振，散热，防腐润滑目的：减少摩擦和磨损，减振，散热，防腐润滑剂：润滑剂：润滑油润滑油、润滑脂（轴颈