第十二章滚动轴承

1、第一节第一节 滚动轴承的构造与类型滚动轴承的构造与类型第二节第二节 滚动轴承的滚动轴承的代号代号第三节第三节 滚动轴承的载荷分布、失效形式滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则和计算准则第四节第四节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算第五节第五节 滚动轴承的静强度计算（自学）滚动轴承的静强度计算（自学）第六届第六届 滚动轴承的极限转速（自学）滚动轴承的极限转速（自学）第七节第七节 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计第八节第八节 滚动轴承的滚动轴承的润滑与密封润滑与密封第十一章第十一章 滚动轴承滚动轴承优点优点1)1)起动力矩小，可在负载下起动，起动力矩小，可在负载下起动，效率效率高高；2)2)

2、径向游隙较小，径向游隙较小，运动精度运动精度高高；3)3)轴向轴向宽度宽度较小较小；4)4)可同时承受可同时承受双向双向载荷载荷, ,轴承轴承组合组合较较简单简单;5)5)便于便于密封密封、易于维护、易于维护；6)6)不需有色金属，标准件，不需有色金属，标准件，成本成本低。低。1 1）承受）承受冲击冲击载荷能力差；载荷能力差；2 2）振动振动、噪音较大；、噪音较大；3 3）径向径向尺寸较大；尺寸较大；4 4）有的场合无法使用；）有的场合无法使用；、专门轴承厂生产，只需、专门轴承厂生产，只需选型选型和和组合设计组合设计。第一节第一节 滚动轴承的构造与类型滚动轴承的构造与类型一、构造和材料一、构造

3、和材料核心元件核心元件：滑动：滑动滚动滚动均布，均布，滚动体间的碰撞、滚动体间的碰撞、摩擦、磨损摩擦、磨损。滚子轴承滚子轴承：圆柱、圆锥、：圆柱、圆锥、球面滚子、滚球面滚子、滚针针线接触线接触有时无球轴承球轴承：球：球点接触点接触材料材料内外圈内外圈、滚动体滚动体：强度高、耐磨的铬、铬锰硅钢。：强度高、耐磨的铬、铬锰硅钢。保持架保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。 铜合金、铝材或塑料铜合金、铝材或塑料 二、滚动轴承的二、滚动轴承的类型类型1. 按按滚动体滚动体形状形状2. 按按公称接触角公称接触角 滚动体与外圈接触处的滚动体与外圈接触处的法线法线与轴承

4、的与轴承的径向平径向平面面之间的夹角。之间的夹角。向心轴承向心轴承0450 904509推力轴承推力轴承径向径向载荷载荷轴向轴向载荷载荷公称接触公称接触角角向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承径向接触径向接触向心角接触向心角接触轴向接触轴向接触推力角接触推力角接触60000型型:70000AC：=2570000C：=1570000B：=4070000型型:30000型型:N0000N0000型型: :内外圈间可自由移动内外圈间可自由移动50000型型:推力球轴承推力球轴承单向单向：单向：单向Fa双向双向：双向：双向Fa调心调心功能功能10000型：调心球型：调心球20000型：调心滚子型：调心滚子

5、外圈滚道为外圈滚道为内球面内球面三、类型的选择三、类型的选择1.1.载荷性质、大小和方向载荷性质、大小和方向承载能力：球轴承滚子轴承承载能力：球轴承滚子轴承耐冲击：耐冲击： 球轴承滚子轴承球轴承滚子轴承n nlimlim： 球轴承滚子轴承球轴承滚子轴承选时选2) 同时同时Fa、Fr：或或；3) Fr大、大、Fa小：小：；4) Fa大、大、 Fr 小：推力角接触轴承小：推力角接触轴承；5) Fa很大：轴向接触与径向接触组合很大：轴向接触与径向接触组合；2、考虑轴承的、考虑轴承的转速：球转速：球轴承极限转速和旋转精度高轴承极限转速和旋转精度高3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、轴刚度差、

6、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：多支点轴：。4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型。5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度价价；P272:表表12-2举例：1）直齿直齿圆柱齿轮轴：2）斜斜齿轮、锥锥齿轮、蜗蜗轮轴：3）悬臂悬臂圆锥齿轮轴：4）蜗杆蜗杆轴：分别承受Fa、Fr5）滑轮轴滑轮轴：4类：双列深沟球轴承（轴较长）第二节第二节 滚动轴承的代号滚动轴承的代号（GB/T27293）1. .基本代号基本代号类型类型尺寸系列尺寸系列内径内径表表12-3直径直径宽度宽度零不标零不标表表12-3表表12-3前置前置代

7、号、代号、基本基本代号、代号、后置后置代号代号第二节第二节 滚动轴承的代号滚动轴承的代号（GB/T27293）前置代号前置代号后置代号后置代号类型代号类型代号内径代号内径代号尺寸系列代号尺寸系列代号数字数字或或字母字母表示不同类表示不同类型的轴承型的轴承表示表示结构、内结构、内径相同径相同的轴承的轴承在外径和宽度在外径和宽度（高度（高度）方面）方面的变化系列的变化系列表示轴承表示轴承公称公称直径直径的大小的大小20480mm 代代号号 5=内径内径mm有特殊要求时使用有特殊要求时使用轴承结构、形状、材料、轴承结构、形状、材料、公差等级等公差等级等圆锥圆锥滚子轴承滚子轴承(3类类)和和调心调心滚

8、子轴承滚子轴承(2类类)不能省略不能省略“0”。 外径外径系列代号系列代号：特轻特轻(0、1)、轻、轻(2)、中、中(3)、重、重(4)。宽度宽度系列代号系列代号：一般正常宽度为一般正常宽度为“0”，通常不标注。，通常不标注。8、06依次递增。依次递增。 公差公差等级代号：等级代号：公差分公差分2、4、5 、6(6x)、 0级。级。以以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，为代号，0级不标注级不标注 。高级 低级 内径内径 d10121517代代 号号00010203内径内径代号特殊情况代号特殊情况： 内部结构内部结构代号代号：具体见手册，主要掌握具体见手册，主要掌握：1）圆

9、锥滚子轴承：）圆锥滚子轴承：30000(=1018) 30000B(=2730大锥角大锥角)2）角接触球轴承：）角接触球轴承：70000C（ =15）、）、 70000AC（ =25）、）、 70000B（ =40）。）。3）E：加强型：加强型, N207E 配置代号配置代号有时轴承需成对安装有时轴承需成对安装。 举例举例：7306AC/P4角接触球轴承，角接触球轴承，=20=20，d=30mmd=30mm，精度为，精度为4 4级级面对面（面对面（/DF） 背对背背对背(/DB) 串联串联(/DT)6 2 1 2N 2 2 0 8尺寸系列代号为2 2表示轴承内径 8 5=40mm 深沟球轴承圆

10、柱滚子轴承表示轴承内径 12 5=60mm 尺寸系列代号为22223 3 3 1 5 E表示轴承内径 15 5=75mm 圆锥滚子轴承尺寸系列代号为3333加强型F2FrF1F1cosF2cos2F2F2cos2F1F1cos20第三节第三节 滚动轴承的载荷分布、失效形式和滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则计算准则一、一、载荷分布载荷分布 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：max5rFFz线接触轴承：max4.6rFFz0Fr作用线下滚动体变形量。 HHt t内圈或滚动体上某一点H的变化规律。外圈上某一点H的变化规律。 HHt t均为均为应力变化规律应力变化

11、规律二、二、主要失效形式主要失效形式1.1.疲劳点蚀疲劳点蚀局部应力超过材料的屈服极限局部应力超过材料的屈服极限2.2.塑性变形塑性变形低速轴承：低速轴承：n10r/min三、设计准则三、设计准则1.1.寿命计算寿命计算一般一般转速轴承转速轴承疲劳点蚀；疲劳点蚀；高速高速- -验算极限转速验算极限转速。2. .静强度计算静强度计算低速轴承低速轴承 塑性变形塑性变形2 2、塑性变形：静载荷、冲击作用下、塑性变形：静载荷、冲击作用下变形凹坑变形凹坑。3 3、磨损、磨损：磨粒磨损、粘着磨损磨粒磨损、粘着磨损；1 1、疲劳点蚀疲劳点蚀：各元件受：各元件受接触应力接触应力。4 4、其它、其它：电腐蚀、锈

12、蚀、元件破裂等；第四节第四节 滚动轴承的动载荷和寿命计算滚动轴承的动载荷和寿命计算一、基本概念一、基本概念1.1.： 轴承中轴承中任一元件任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下的工作小时数或一定转速下的工作小时数。： 一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承的轴承发生疲劳点蚀发生疲劳点蚀前运转的总转数（前运转的总转数（L10），），或一定工作转速下工作的小时数（或一定工作转速下工作的小时数（L10h）。可靠度不为可靠度不为90%时，对时，对L10进行修正进行修正：表表12-1210nLLC：L10=106r时，轴

13、承所能承受的最大恒定载荷。在在C作用下，轴承工作作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的而不点蚀失效的R=90%Cr：基本额定动载荷基本额定动载荷Ca：基本额定动载荷基本额定动载荷C1）C由试验得出，查手册由试验得出，查手册；2）C 轴承抗疲劳承载能力轴承抗疲劳承载能力；同类不同；同类不同型号轴承，型号轴承，C不同不同。3）设计时需满足：）设计时需满足：说明说明：4）材质、工作温度、零件硬度变化：对）材质、工作温度、零件硬度变化：对C修正修正TTCfC温度温度系数系数HHCfC硬度硬度系数系数4、Fp实际工作时，轴承可能实际工作时，轴承可能同时受同时受Fa、Fr为了与为了与C在相同条件下比较在相

14、同条件下比较转化转化二、二、轴承轴承寿命计算寿命计算r)/(106LPC110pF常数L寿命指数寿命指数310/3当量动载荷当量动载荷10L基本额定寿命基本额定寿命pF6h10p1060CL()nF10h66010TPPf FfnLC6h10PP1060Tf CL()nf F载荷系数载荷系数PfTf温度系数温度系数276：表：表12-7表表12-8(12-4)(12-5)如果给定如果给定预期寿命预期寿命CC所选轴承应满足所选轴承应满足三、滚动三、滚动轴承的轴承的当量动载荷当量动载荷1. .计算计算公式公式PRAFXFYFPAFFPRF F通式通式径向载荷径向载荷轴向载荷轴向载荷X径向动载荷系数

15、径向动载荷系数Y轴向动载荷系数轴向动载荷系数表表12-102. .表表12-10的的应用应用轴承类型、型号轴承类型、型号0C基本额定基本额定静静载荷载荷A0F /Ce轴承轴承类型类型深沟深沟球轴承球轴承0.0140.190.562.30100.0280.221.990.0560.261.710.0840.281.550.110.301.450.170.341.310.280.381.150.420.421.040.560.441.00C0A/FFee/FFRAe/FFRAXYXYe/FFRAe/FFRARA/FF内插法内插法四、向心角接触四、向心角接触轴承的轴承的轴向轴向载荷载荷FA的计算的计

16、算R1FSiFRiFSSiFF 内部轴向力内部轴向力方向：厚方向：厚薄薄AFRFR1FR2FS1FS2F正安装正安装SFSFAFS1FS2F正安装正安装S2AS1FFFSFSS2AS1FFFFSS2AFFFS1AFFAFS1FS2FS2AS1FFFS2SAS1FFFFSS1AFFFS2AFFSF轴承轴承类型类型角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子圆锥滚子轴承轴承SF15ReF2540R0.68FR1.14FYF2R/内部轴向力内部轴向力SFS1AS2FFF等于各自的内部轴向力等于各自的内部轴向力1、求支反力（力平衡、力矩平衡）、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；2、求、求附加轴向力附加轴

17、向力Fs1、Fs2(YFFrs2Y取eFFra时值)3、根据轴承、根据轴承安装方式安装方式及及合力的指向合力的指向判定判定“压压紧紧”、“放松放松”端，求出端，求出Fa1、Fa2；4、根据、根据eFFra11？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0eFFra22？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0111raPXFYF222raPXFYF，取取),max(21PPP ：无Fs，FA由承受， 即：， FAFR 第七节第七节 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 组合设计内容组合设计内容： 正确处理轴系的正确处理轴系的固定固定、轴系位置及轴承游隙的轴系位置及轴承游隙的调整调整、轴承的、轴承的配合配合

18、、密封密封、润滑润滑、装拆装拆等等问题问题。 组合设计要求组合设计要求： 固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。一、滚动轴承轴系的固定一、滚动轴承轴系的固定防止轴向窜动，三种固定结构防止轴向窜动，三种固定结构。1、（双支点单向固定）（双支点单向固定）6类类热补偿间隙热补偿间隙-0.250.4mm。400mm,70 CLt3类和类和7类类2、（单支点双向固定）（单支点双向固定）： （6；一对3、7类；向心推力组合）：N类类：滚子与外圈间游动：滚子与外圈间游动6类类：外圈与座间游动：外圈与座间游动内圈与轴固定内圈与轴固定400mm,70 CLt6类6类N类6

19、类N类一对7类一对3类6类向心推力组合3、用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。L1b二、轴承（轴系）调整二、轴承（轴系）调整1 1）的调整的调整2）的调整的调整：要求两齿轮。两组调整垫片两组调整垫片：要求。三、滚动轴承的预紧三、滚动轴承的预紧影响运转精度运转精度寿命寿命1 1、磨窄套圈磨窄套圈 2 2、采用、采用衬垫衬垫 3 3、加、加间隔套间隔套 4 4、加、加弹簧弹簧 288289图图 四、滚动轴承装置的配合四、滚动轴承装置的配合内圈与轴内圈与轴基孔制基孔制过盈配合过盈配合外圈与座孔外圈与座孔基轴制基轴制间隙配合间隙配合五、滚动轴承

20、的装拆五、滚动轴承的装拆（大尺寸轴承）：热油（大尺寸轴承）：热油8090加热加热轴承轴承或干冰或干冰冷却轴颈冷却轴颈。压力机压力机（大批量）：中小型用（大批量）：中小型用软锤软锤敲入或用敲入或用一段管子压住内圈敲入一段管子压住内圈敲入。装：装：拆：专用拆卸器拆：专用拆卸器。第八节第八节 润滑与密封润滑与密封一、润滑一、润滑目的：目的：1. 摩擦阻力、摩擦阻力、磨损；磨损； 2. 吸振、冷却、防锈、密封等吸振、冷却、防锈、密封等。方式方式：高速高速 油润滑油润滑低速低速 脂润滑脂润滑高温、真空高温、真空 固体润滑固体润滑由由查表查表脂润滑：脂润滑：装填量装填量轴承空间得轴承空间得1/31/2,否则否则, ,摩擦发热摩擦发热2、密封目的：1. 防止润滑剂从轴承中流失； 2. 防止灰尘、水分浸入。分类： 线速度较低时用注意结构图毡圈密封，脂润滑v5m