第13章滚动轴承

1、第第13章章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承主要类型及其代号滚动轴承主要类型及其代号13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计本本 章章 重重 点点(1) (1) 了解滚动轴承的基本结构和特点。了解滚动轴承的基本结构和特点。(2) (2) 熟练掌握滚动轴承类型选择，轴承代号。熟练掌握滚动轴承类型选择，轴承代号。(3) (3) 掌握常用滚动轴承的尺寸选择计算。掌握常用滚动轴承的尺寸选择计算。(4) (4) 能够进行滚动轴承的组合设计。能够进行

2、滚动轴承的组合设计。 13-1 概述概述滚动轴承的组成：滚动轴承的组成：外圈、外圈、 内圈、内圈、 滚动体、滚动体、保持架。保持架。设计：潘存云滚动轴承的装配滚动轴承的装配优点：优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等。和易于互换等。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。滚动轴承滚动轴承 标准化标准化; 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。13-2 滚动轴承主要类型及其代号滚动轴承主要类型及其代号轴承轴承类型类型按载荷按载荷方向分方向分按滚动体按滚动体形

3、状分形状分向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承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球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承一、类型一、类型设计：潘存云表表13-2 滚动轴承的主要类型和特性滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、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10000中中2 3 主要承受径向载荷，主要承受径向载荷，同时也能承受少量同时也能承受少量轴向载荷。因为外轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承滚道表面是以轴承中点为中心的球面，中点为中心的球面，故能调心。故能调心。= = 0 表

4、表13-1 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型公称接触角公称接触角向心轴承向心轴承主要承受径向载荷推力轴承推力轴承主要承受轴向载荷径向接触径向接触角接触角接触轴向接触轴向接触角接触角接触0 4545= 9= 90 45 90 Fr tg Fae 轴承不会沿轴向窜动，实际轴向力应取决于轴承不会沿轴向窜动，实际轴向力应取决于Fd与与Fac中较大的一个，即：中较大的一个，即： Fa =max Fd Fae 1)1)假设没有外部轴向力假设没有外部轴向力Fae -最常见最常见13-5 13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择轴承承受的载荷轴承承受的载荷轴承寿命要求轴承寿命要

5、求可靠性的要求可靠性的要求决定了滚动轴承尺寸决定了滚动轴承尺寸 滚动轴承的载荷滚动轴承的载荷动载荷动载荷静载荷静载荷失效形式不同。失效形式不同。疲劳破坏疲劳破坏永久变形永久变形早期磨损早期磨损胶合胶合轴承元件破裂轴承元件破裂 维护保养不当而造成。维护保养不当而造成。一、一、滚动轴承的滚动轴承的失效形式失效形式 失效失效形式形式设计：潘存云2051015501000R(%) 轴承的寿命曲线轴承的寿命曲线L/(110-6 r)二、轴承寿命二、轴承寿命定义：定义：轴承在一定转速下，其轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数之前的工作小时数. .可靠度：

6、可靠度：基本额定寿命：基本额定寿命：L L1010 (L(L10h10h) )基本额定动载荷：基本额定动载荷：向心轴承记为：向心轴承记为：Cr推力轴承记为：推力轴承记为：Ca其可靠度其可靠度R为为90%时，能达时，能达到或超过的寿命到或超过的寿命L1010(L10h10h)大量试验得如下关系：大量试验得如下关系：rPCL61010寿命指数：寿命指数：-球轴承球轴承-滚子轴承滚子轴承hPCnLh6010610用小时表示：用小时表示：P-当量动载荷当量动载荷 当当 t100t100 时，时， C C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。3 310/310/3=表表13-4 温度系数

7、温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft 10025020015012530010.950.900.700.800.60表表13-6 载荷系数载荷系数 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fP1.01.21.21.81.83.0NLnfPfChtP/161060或：hPfCfnLPth60106修正结果：修正结果：工作中冲击振动工作中冲击振动 C C 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正。 表表13-3 轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常使用的仪器和设备不经常使用的仪器

8、和设备 300-3000 Lh /h短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 30008000 间断使用，中断时会引起严重后果间断使用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h工作的机械工作的机械 1200020000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械 4000060000 三、当量动载荷的计算三、当量动载荷的计算定义：定义：计算公式：计算公式：P=fp(XFr+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。 向心轴承：向心轴承：P=fpFr推力轴承：推力轴承：P=fpFa1.1.若若 Fae

9、+ + Fd2 Fd1压紧端：压紧端：Fa1 = = Fae+ + Fd2 放松端：放松端：Fa2 = = Fd2 2.2.若若 Fae+ +Fd2 Fd1 则有：则有： 压紧端：压紧端：Fa1 = = Fae+ + Fd2 放松端：放松端：Fa2 = = Fd2 2.2.若若 Fae+ +Fd2 Crc，C0r=24000N,Fa/ C0r=0.0375,仍满足eFFra/结论：选用深沟球轴承63081/1/366601.2 7130 60 1250500061699N10110Prcahtf PnCLf 64. 1084. 0056. 0071. 0056. 055. 171. 155.

10、1YhhPfCfnLpth5000433775082 . 161800112506010601066 57. 1084. 0056. 0060. 0056. 055. 171. 155. 1YhhPfCfnLpth5000627973192 . 171500112506010601066例例 一机械传动装置，采用一角接触轴承，并暂定轴一机械传动装置，采用一角接触轴承，并暂定轴承型号承型号7307AC。已知轴承载荷。已知轴承载荷FR1=1200N, FR2=2050N, FA=880N,转速转速n=5000r/min，运转中受中等冲击，预，运转中受中等冲击，预期寿命期寿命Lh=2000h，该轴承

11、型号是否恰当。，该轴承型号是否恰当。（1）先计算轴承）先计算轴承1、2的轴向力的轴向力FA1、FA2由表由表16-12得轴承的内部轴向力为：得轴承的内部轴向力为：FS1=0.68*1200=816NFS2=0.68*2050=1394N因为因为FS1+FA=816+880FS2所以所以FA1=FS1=816N FA2=FS2+FA=1696N（2）计算轴承）计算轴承1、2的当量动载荷的当量动载荷由表由表16-11得轴承的得轴承的e=0.68：FA1/FR1=816/1200=0.68FA2/FR2=1696/2050=0.830.68由表由表16-11得得X1=1,Y1=0; X2=0.41,

12、Y2=0.87故径向当量动载荷为：故径向当量动载荷为：P1=XFr+YFa=1*1200=1200NP2=0.41*2050+0.87*1696=2316N（3）计算所需的径向额定动载荷）计算所需的径向额定动载荷C 因两端选用同样尺寸的轴承，而因两端选用同样尺寸的轴承，而P2P1，故应以，故应以轴承轴承2的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常查表查表16-8得得ft=1，按中等冲击载荷查表，按中等冲击载荷查表16-9得得fp=1.529320200010500060123165 . 110603163162htpLnfPfC（4）由机械设计手册查得）由

13、机械设计手册查得7307AC轴承的径向额定轴承的径向额定载荷载荷C=32800N。因为。因为C2C，故选，故选7307AC轴承合适。轴承合适。七、滚动轴承的可靠度七、滚动轴承的可靠度 引入可靠性系数引入可靠性系数a1，即修正寿命为：，即修正寿命为：)(601016101PCnaLaLna1也可按下式计算确定：也可按下式计算确定：5 . 111)9 . 0lnln(Ra R-为预期可靠度。为预期可靠度。 可靠度不为可靠度不为90%时的额定寿命修正系数时的额定寿命修正系数a1 (GB/T6391-1995)可靠度可靠度% 90 95 96 97 98 99Ln L10 L5 L4 L3 L2 L1

14、 a1 1.0 0.62 0.53 0.44 0.3 0.21 13-6 13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计 设计内容设计内容: : 轴承的定位和紧固轴承的定位和紧固轴承的配置设计轴承的配置设计轴承位置的调节轴承位置的调节轴承的润滑与密封轴承的润滑与密封轴承的配合轴承的配合轴承的装拆轴承的装拆一、滚动轴承的定位和紧固一、滚动轴承的定位和紧固滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。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

15、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、止动垫圈与母、止动垫圈与锥孔内圈固定。锥孔内圈固定。外圈的紧固方法：外圈的紧固方法： 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 二、二、轴承的固定轴承的固定固定方式固定方式两端固定两端固定一端固定、一端游动。一端固定、一端游动。两端固定支承两端固定支承C=0.20.3 mm预留补偿间隙预留补偿间隙设计：潘存云两端均游动两端均游动 两端固定支承两端固定支承2. 一端固定、一端游动一端固定、一端游动固定支承固定支承游动支承游动支承L设计：潘存云一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。

16、一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。适用于温度变化较大的长轴。适用于温度变化较大的长轴。设计：潘存云游动支承游动支承3.两端游动式两端游动式 两支点均无轴向约束，两支点均采用圆柱滚子轴两支点均无轴向约束，两支点均采用圆柱滚子轴承。承。调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片二、二、 轴承组合的调整轴承组合的调整加减垫片的厚度加减垫片的厚度设计：潘存云调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片1. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整螺钉调整螺钉调整方法：方法：设计：潘存云螺钉调整螺钉调整设计：潘存云设计：潘存云2. 轴承的预紧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设计：潘存云设计：潘存云3. 轴承

17、组合位置的调整轴承组合位置的调整目的：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。方法：方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片设计：潘存云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！设计：潘存云锥顶点重合！锥顶点重合！三、三、 轴承组合的配合轴承组合的配合配合类型配合类型内圈孔内圈孔-轴轴一般原则：一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比

18、固定当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈紧。套圈紧。 基孔制基孔制外圈外圈-轴承座孔轴承座孔 基轴制基轴制 轴公差：轴公差：k6、m6 孔公差：孔公差： H7、J7、Js7 游动支点游动支点：G7轴承外径的轴承外径的Dm公差带公差带0 6 5 4 2轴承内径的轴承内径的dm公差带公差带0 6 5 4 2+ +- -Dd+ +- -轴承内径公差带轴承内径公差带d dmpmp零线零线轴轴公差公差g6g6h6h6j6js6k6k6k5k5m6m6m5m5p6p6n6n6h8h8r7r7r7r7j5g5g5h5h5h8h8 滚动轴承内孔与轴的配合采用滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制基孔制。当按。当

19、按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。合要稍紧一些。常用的常用的轴公差代号有：轴公差代号有：k6、m6 零线零线0Js7G7G7H8H8H7H7H6H6J7J6Js6K6K6K7K7M6M6M7M7P6P6N6N6N7N7P7P7 滚动轴承外经与外壳孔的配合采用滚动轴承外经与外壳孔的配合采用基轴制基轴制。当。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。合要稍紧一些。常用的常用的孔公差代号有：孔公差代号有： H7、J7、Js7轴承外圈公差带轴承外圈公差带D Dmpmp游动支点

20、游动支点：G7设计：潘存云四、轴承的拆装四、轴承的拆装内圈：内圈：设计：潘存云结构不合理！结构不合理！轴肩高度轴肩高度 内圈外经内圈外经错误的施力错误的施力正确的施力正确的施力错误错误 正确正确 设计：潘存云设计：潘存云h1h1外圈：外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。应留拆卸高度，或留螺孔。设计：潘存云设计：潘存云五、 轴承组合支承部分的刚度和同轴度1.轴承座孔壁应有足够的厚度，并用加强肋增强其刚性。2.支撑结构中同一根轴上的轴承座孔尽可能同心。3.角接触轴承安装方式不同时轴承组合的刚性也不同。1 1、滚动轴承的润滑、滚动轴承的润滑润滑剂润滑剂 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降

21、噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。六、六、滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑脂润滑油润滑油固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: : - - 常用常用- - 高速、高温高速、高温当当dn (1.52) 105 mmr/min时，采用脂润滑，否则用时，采用脂润滑，否则用油润滑。油润滑。 脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转

22、较长时间。油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环 境下使用。境下使用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。2 2、滚动承的密封、滚动承的密封润滑油的选择：润滑油的选择：润滑油的粘度根据速度因素润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度和工作温度t t来确定。来确定。设计：潘存云1000000500000200000100000500002000010000-40-20 0 204060100 12080dn/(mmr/min)t / 润滑油粘度的选择润滑油粘度的选择5cSt(40时时)102065110250400滚动承的密封方式的选择与滚动承的

23、密封方式的选择与润润滑的种类、工作环境、温度、滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度密封表面的圆周速度有关。有关。分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封-毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封例如：例如： dn=100000，t=90 可用可用 110 号润滑油号润滑油 110设计：潘存云毛毡圈密封毛毡圈密封适用场合：适用场合：脂润滑，要求环境清洁，脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过工作温度不超过90 适用场合：适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴脂或油润滑，轴颈圆周轴速度速度v4