第11章滚动轴承1

1、第第11章章 滚动轴承滚动轴承 教学基本要求教学基本要求: :1.1.了解了解滚动轴承的结构、材料、特点和应用；滚动轴承的结构、材料、特点和应用；2.2.掌握掌握滚动轴承的类型、代号和选择；滚动轴承的类型、代号和选择；3.3.掌握掌握滚动轴承的失效形式、设计准则及校核计滚动轴承的失效形式、设计准则及校核计算方法；算方法；4.4.能能正确进行滚动轴承的组合设计。正确进行滚动轴承的组合设计。重点与难点重点与难点: : 1.1.滚动轴承的滚动轴承的失效形式失效形式、设计准则设计准则及滚动轴承及滚动轴承的的选择选择；2.2.角接触球轴承和圆锥滚子轴承角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计轴向载荷的计算

2、算以及滚动轴承以及滚动轴承基本额定寿命的计算基本额定寿命的计算；3.3.滚动轴承的滚动轴承的组合设计组合设计。 n功能：功能：n轴承是轴承是支承轴颈支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。零件。11.1 概述概述 n滚动轴承滚动轴承设计的内容设计的内容一般为：一般为：n根据工作条件合理根据工作条件合理选用选用滚动轴承的滚动轴承的类型和尺寸类型和尺寸，验验算算轴承的轴承的承载能力承载能力；n综合考虑滚动轴承的综合考虑滚动轴承的定位、装拆、调整、润滑定位、装拆、调整、润滑和和密密封封等问题，进行轴承的等问题，进行轴承的组合结构设计组合结构设计。 11.1.1

3、滚动轴承的构造滚动轴承的构造 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支撑轴支撑轴支撑零件或轴系支撑零件或轴系滑动滑动滚动滚动将滚动体分开将滚动体分开11.1.2轴承的材料轴承的材料 内、外圈内、外圈和和滚动体滚动体：较高的：较高的接触疲劳强度接触疲劳强度和和硬度硬度、良、良好的好的耐磨性耐磨性和和冲击韧性冲击韧性。一般用。一般用特殊轴承钢（含铬合特殊轴承钢（含铬合金钢）金钢）如如GCr15、GCr15SiMn等制造，热处理后硬度等制造，热处理后硬度60HRC，工作表面要求，工作表面要求磨削磨削和和抛光抛光。 由于一般轴承的这些元件都经过由于一般轴承的这些元件都经过

4、150的回火处理，所的回火处理，所以通常当轴承的以通常当轴承的t工工120时，零件的硬度不会下降。时，零件的硬度不会下降。 保持架保持架可以是用可以是用低碳钢薄板冲压结构低碳钢薄板冲压结构，也可以是，也可以是实体式实体式结构结构。 冲压结构冲压结构保持架生产率高，价格便宜，但制造精度差，保持架生产率高，价格便宜，但制造精度差，保持架与滚动体之间的间隙较大。保持架与滚动体之间的间隙较大。 实体保持架实体保持架可以使用可以使用铜合金铜合金，铝合金铝合金，塑料塑料，树脂树脂等，等，金属材料实体保持架须经切削加工，价格较高。由于形金属材料实体保持架须经切削加工，价格较高。由于形状准确，与滚动体配合良好

5、，因而性能较好。状准确，与滚动体配合良好，因而性能较好。11.1.3 滚动轴承的优缺点及应用滚动轴承的优缺点及应用 优点：优点：n摩擦力矩摩擦力矩和和发热较小发热较小，在通常的速度范围内，摩擦力矩，在通常的速度范围内，摩擦力矩很少随速度而改变；很少随速度而改变；n启动转矩启动转矩比滑动轴承小；比滑动轴承小；n消耗润滑剂少消耗润滑剂少，便于密封，易于维护；，便于密封，易于维护；n轴承单位宽度的轴承单位宽度的承载能力较大承载能力较大；n标准化标准化程度高，成批生产，成本较低。程度高，成批生产，成本较低。 缺点：缺点：n接触应力高接触应力高，承受冲击载荷的能力较差，高速重载，承受冲击载荷的能力较差，

6、高速重载荷下轴承的寿命较低；荷下轴承的寿命较低；n径向尺寸径向尺寸比滑动轴承比滑动轴承大大；n减振性能减振性能比滑动轴承比滑动轴承差差，工作时振动和噪音较大；，工作时振动和噪音较大；n小批生产特殊的滚动轴承时小批生产特殊的滚动轴承时成本较高成本较高。 滚动轴承在海上钻井平台上的应用滚动轴承在海上钻井平台上的应用滚动轴承在火车车轮轴中的应用滚动轴承在火车车轮轴中的应用滚动轴承在减速器中的应用滚动轴承在减速器中的应用11.2滚动轴承的类型和选择滚动轴承的类型和选择11.2.1 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 推力轴承推力轴承轴承轴承类型类型按载荷按载荷方向分方向分按滚

7、动体按滚动体形状分形状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FaFr向心轴承向心轴承向心推力轴承向心推力轴承FrFa径向平面径向平面接触点法线接触点法线径向支反力径向支反力RN支点总反力支点总反力轴向支反力轴向支反力S接触角接触角载荷角载荷角2.载荷角载荷角：总载荷总载荷N与与径向平面径向平面的夹角的夹角1.接触角接触角：滚动体与外圈轨道滚动体与外圈轨道接触点的法线接触点的法线 与与轴承径向平面轴承径向平面的夹角的夹角注意注意：公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。：公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。= 0 0 45= 90 45 90各类轴承的公称

8、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推力轴承推力轴承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状分形状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表表11-1 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极限转速转速允许角允许角偏差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

9、 主要承受径向载荷，同时主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故中点为中心的球面，故能能调心调心。轴承名称、轴承名称、类型及代号类型及代号结构结构 承载承载简图简图 方向方向极限极限转速转速允许角允许角偏差偏差主要特性和应用主要特性和应用表表11-1 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续）调心滚调心滚子轴承子轴承20000C低低0.5 2 能承受很大的径向载荷和少量能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。轴向载荷。承载能力大承载能力大，具有，具有调心性能。调心性能。圆锥滚圆锥滚子轴承子轴

10、承30000中中2 能同时承受较大的径向和单向能同时承受较大的径向和单向轴向载荷。因线性接触，承载轴向载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆能力大，内外圈可分离，装拆方便，方便，成对使用成对使用。推力球轴推力球轴承承50000低低不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作用线必只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两需与轴线重合。分为单、双向两种。种。高速时高速时，因滚动体离心力大，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，球与保持架摩擦发热严重，寿命寿命较低较低，可用于轴向载荷大、转速，可用于轴向载荷大、转速不高之处。不高之处。a)单向单向轴承名称、轴承名称、类型及代号类

11、型及代号结构结构 承载承载简图简图 方向方向极限极限转速转速允许角允许角偏差偏差主要特性和应用主要特性和应用表表11-1 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续）推力球轴承推力球轴承50000低低不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作用线只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双必需与轴线重合。分为单、双向两种。向两种。高速时高速时，因滚动体离，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热心力大，球与保持架摩擦发热严重，严重，寿命较低寿命较低，可用于轴向，可用于轴向载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。深沟球轴承深沟球轴承60000高高816 能承受较大的径向载荷，也

12、可能承受较大的径向载荷，也可承受不大的轴向载荷。摩擦阻承受不大的轴向载荷。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，价格便宜，应用最广应用最广。角接触角接触球轴承球轴承70000C(=15=15 )70000AC(=25=25 )70000B(=40=40 )较高较高 210 能同时承受径向、轴向联合载能同时承受径向、轴向联合载荷。荷。 越大，承载能力越大，越大，承载能力越大，有三种规格。有三种规格。成对使用成对使用。b)双向双向轴承名称、轴承名称、类型及代号类型及代号结构结构 承载承载简图简图 方向方向极限极限转速转速允许角允许角偏差偏差主要特性和应用主要特性和

13、应用表表7-1 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续）推力圆柱推力圆柱滚子轴承滚子轴承80000低低不允许不允许 能承受很大的单向轴向能承受很大的单向轴向载荷。适用于载荷。适用于低速重载低速重载荷场合荷场合圆柱滚圆柱滚子轴承子轴承N0000较高较高24 能承受较大的径向载荷。因线能承受较大的径向载荷。因线性接触，内外圈只允许有小的性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除相对偏转。除U结构外，还有结构外，还有内圈无挡边内圈无挡边(NU)、外圈单挡边、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边、内圈单挡边(NJ)等型式等型式滚针轴承滚针轴承a) NA0000b) RNA0000低低只能承受

14、径向载荷。只能承受径向载荷。承载能承载能力大力大，径向尺寸特小径向尺寸特小。一般。一般无保持架无保持架，因而滚针间有摩，因而滚针间有摩擦，极限擦，极限转速低转速低。不允许不允许 a)b)几点说明：几点说明：1 1、承载能力、承载能力滚子轴承滚子轴承(1.5-3)球轴承球轴承当当d 20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。大载荷大载荷采用滚子轴承采用滚子轴承= 0滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。0 45承受径向载荷为主；承受径向载荷为主；45 90

15、承受轴向载荷为主；承受轴向载荷为主；= 90只能承受轴向载荷。只能承受轴向载荷。2 2、极限转速、极限转速转速过高转速过高 温度温度 润滑失效润滑失效 滚动体回火或滚动体回火或胶合破坏胶合破坏 滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。3 3、角偏差、角偏差 轴承由于安装误差或轴的变形轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为倾斜。其倾斜角称为角偏差角偏差。角偏差角偏差 影响轴承正常运转。影响轴承正常运转。调心轴承调心轴承球轴承和滚子轴承的一般特性比较球轴承和滚子轴承的一般特性比

16、较项目项目球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承负荷负荷较小负荷较小负荷大负荷大负荷转速转速高速高速较低速较低速摩擦摩擦小小较大较大耐冲击性耐冲击性较小较小较大较大11.2.2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 宽宽(高高)度度系列代号系列代号直径系列直径系列代号代号前置代号前置代号 基本代号基本代号共5位 后置代号后置代号滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序（ ）类类型型代代号号尺寸系列代号尺寸系列代号注：注： 代表字母；代表字母； 代表数字代表数字 或加或加成套轴承成套轴承分部件代分部件代号号01 1、前置代号、前置代号成套轴承分部件代号；成套轴承分部件代号；内径内径代号代号内部结构改内部结构改

17、变、公差等变、公差等级及其他级及其他代号代号LRKWSGS含含义义可分离轴承可分离轴承的可分离的可分离内内圈圈或或外圈外圈不带可分离不带可分离内圈或外圈内圈或外圈的轴承的轴承滚子滚子和和保持架保持架组件组件推力圆柱推力圆柱滚子滚子轴承轴承轴圈轴圈推力圆柱推力圆柱滚子滚子轴承轴承座圈座圈前置代号及其含义前置代号及其含义2 2、基本代号、基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸；表示轴承的基本类型、结构和尺寸； 类型代号类型代号基本代号基本代号左起第一位，为左起第一位，为0 0（双列角接触球轴承双列角接触球轴承）则省略。则省略。调心滚子轴承调心滚子轴承20000C圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000推

18、力球轴承推力球轴承50000a)单向单向b)双向双向深沟球轴承深沟球轴承60000角接触球轴承角接触球轴承70000推力圆柱推力圆柱滚子轴承滚子轴承80000圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承N0000滚针轴承滚针轴承a) NA0000b) RNA0000调心球轴承调心球轴承100006深沟球轴承深沟球轴承L直线轴承直线轴承5推力球轴承推力球轴承U外球面球轴承外球面球轴承4双列深沟球轴承双列深沟球轴承NA滚针轴承滚针轴承3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承调心滚子轴承8推力滚子轴承推力滚子轴承1调心球轴承调

19、心球轴承7角接触球轴承角接触球轴承0双列角接触球轴承双列角接触球轴承代号代号轴承类型轴承类型代号代号轴承类型轴承类型滚动轴承主要类型代号表滚动轴承主要类型代号表 表表7-3 滚动轴承尺寸系列代号表示法滚动轴承尺寸系列代号表示法80123456特窄特窄窄窄正常正常宽宽特宽特宽7超特轻超特轻-17-37-8超轻超轻-081828384858689超轻超轻-091929394959690特轻特轻-001020304050601特轻特轻-011121314151612轻轻82021222324252623中中8303132333-634重重-04-24-宽度系列代号宽度系列代号直径系列代直径系列代号号

20、0 0系列系列（窄系列）多数可省略，（窄系列）多数可省略，圆锥滚子圆锥滚子轴承和轴承和调心滚子调心滚子轴承不能省略。轴承不能省略。 7912特低特低低低正常正常-709010-719111-729212227393132374941424高度系列代号高度系列代号 尺寸系列代号尺寸系列代号基本代号左起第二、三位基本代号左起第二、三位6000 630064006200 尺寸系列代号尺寸系列代号基本代号左起第二、三位基本代号左起第二、三位特轻特轻 内径代号内径代号 基本代号左起第四、五位基本代号左起第四、五位 轴承的内径代号轴承的内径代号 内径代号内径代号轴承内径尺寸轴承内径尺寸 mm0010010

21、2030499数字数字 5121517轻轻中中重重内径内径d尺尺寸寸mm 1017mm 20495 mm (22.28和和32 mm除外除外)9mm以下以下500 mm以上以上 （含（含22.28和和32 mm） 10 12 15 17内径代内径代号号 00 01 02 03内径除以内径除以5的商的商 000/内径尺寸值内径尺寸值 举例举例 中（中（3）窄）窄系列系列深沟球轴承深沟球轴承6303d=17 mm 重（重（4）窄系列）窄系列深沟深沟球轴承球轴承6407d=35 mm 轻（轻（2）窄系列）窄系列深沟球轴承深沟球轴承62/32d=32 mm特特轻（轻（1）正常系列）正常系列推力圆柱滚子

22、推力圆柱滚子轴承轴承；811/800d=800 mm 滚动轴承的内径代号（内径滚动轴承的内径代号（内径10mm) 3、后置代号、后置代号 用字母（或加数字）表示用字母（或加数字）表示内部内部结构结构轴承后置代号排列顺序轴承后置代号排列顺序后置代号组后置代号组含含 义义1密封与防尘密封与防尘套圈变形套圈变形238保持架保持架及材料及材料游隙游隙轴承轴承材料材料公差公差等级等级配置配置其它其它7456表表7-6 轴承内部结构代号轴承内部结构代号 轴承类型轴承类型 代代 号号 含含 义义 示示 例例 B =40 7210B 角接触球轴承角接触球轴承 C =15 7210C AC =25 7210AC

23、圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 B 接触角接触角加大加大 32310BE 加强型加强型 N207E内部结构代号内部结构代号 注：注：公差等级中公差等级中0级最低，向右依次增高，级最低，向右依次增高，2级最高。级最高。 0可以省略，可以省略，6x级只适用于圆锥滚子轴承。级只适用于圆锥滚子轴承。公差等级代号公差等级代号 代代 号号 省略省略 /P6 或或/P6x /P5 /P4 /P2公差等级符合标准的公差等级符合标准的 0级级 6级级 6x级级 5级级 4级级 2级级示示 例例 6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2轴承的游隙代号轴承的游隙代号游隙

24、：所谓滚动轴承的游隙，是将一个套圈固定，另一套圈游隙：所谓滚动轴承的游隙，是将一个套圈固定，另一套圈 沿径向或轴向的最大活动量。沿径向或轴向的最大活动量。1组组 2组组 0组组 3组组 4组组 5组组 (径向游隙由小到大径向游隙由小到大)/C1 /C2 /C3 /C4 /C5表示表示 轴承的轴承的配置代号配置代号/DB：背对背安装背对背安装（反装反装）/DF：面对面安装面对面安装（正装正装）a)面对面面对面 b)背对背背对背 c)串联串联 表表11-2 滚动轴承代号的构成滚动轴承代号的构成前置前置代号代号基本代号基本代号后置代号后置代号轴轴承承分分部部件件代代号号五五四四三三二二一一内内部部结

25、结构构代代号号密密封封和和防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其他他代代号号类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内径系内径系列代号列代号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号7 (0) 3 12 AC / P6公称接触角公称接触角 = =25 轴承内径轴承内径 d=125=60 mm直径系列代号，直径系列代号，3(中中)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，0(窄窄)系列，代号为系列，代号为0，不标出，不标出 角接触球轴承角接触球轴承 公差等级公差等级6级

26、级 游隙组为游隙组为0组；组；6 2 2 03轴承内径轴承内径 d=17 mm直径系列代号，直径系列代号，2(2(轻轻) )系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，2(2(宽宽) )系列系列 深沟球轴承深沟球轴承 公差等级为公差等级为0级级;游隙组为游隙组为0组；组；N 1 05 / P5公差等级公差等级5级级 轴承内径轴承内径 d=25 mm直径系列代号，直径系列代号，1(特轻特轻)系列系列 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 游隙组为游隙组为0组；组； 3 0 2 13轴承内径轴承内径 d=65 mm直径系列代号，直径系列代号，2(轻轻)系列系列 宽度系列代号，宽度系列代号，0(窄窄)系列系列 圆锥滚

27、子轴承圆锥滚子轴承 公差等级为公差等级为0级级;游隙组为游隙组为0组；组；11.2.3滚动轴承的选择滚动轴承的选择 轴承类型、尺寸系列、内径和公差等级轴承类型、尺寸系列、内径和公差等级等的选择等的选择按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径一、一、滚动滚动轴承轴承选择选择的一的一般过般过程程 根据载荷性质选择轴根据载荷性质选择轴承的类型和直径系列承的类型和直径系列不进行承载不进行承载能力验算能力验算NYEND合格吗？合格吗？校核承载能力校核承载能力 Y有严格要求吗？有严格要求吗？N1 1） 轴承的载荷轴承的载荷 二、滚动轴承的选择二、滚动轴承的选择 载荷方向：载荷方向：向心轴承向心轴承用于承受用于

28、承受径向力径向力；Fr1.类型选择类型选择1 1） 轴承的载荷轴承的载荷 二、滚动轴承的选择二、滚动轴承的选择载荷方向：载荷方向：向心轴承向心轴承用于承受用于承受径向力径向力；向心推力轴承向心推力轴承用于承受径向力和轴向力用于承受径向力和轴向力联合联合作用。作用。FaFr1.类型选择类型选择1 1） 轴承的载荷轴承的载荷 二、滚动轴承的选择二、滚动轴承的选择载荷方向：载荷方向：向心轴承向心轴承用于承受用于承受径向力径向力；推力轴承推力轴承用于承受用于承受轴向力轴向力；向心推力轴承向心推力轴承用于承受径向力和轴向力用于承受径向力和轴向力联合联合作用。作用。推力轴承推力轴承Fa载荷大小：载荷大小：

29、一般：一般：滚子轴承滚子轴承(1.53)球轴承球轴承 当当d 20 mm时，两者承载能力接近，时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。宜采用球轴承。大载荷或变动较大大载荷或变动较大 采用滚子轴承采用滚子轴承 在同样的外形尺寸下，在同样的外形尺寸下，滚子轴承滚子轴承的承载能力大于球轴承。的承载能力大于球轴承。1.类型选择类型选择接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 = 0 0 45= 90 45 90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推力轴承推力轴承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承受径向载荷为主；承受径向载荷为主

30、；0 45 45 Fr tan 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FS与与Fae中较中较大的一个，即：大的一个，即： Fa =max FS，Fae 1)假设没有外部轴向力假设没有外部轴向力Fae FaeFNi11.3.2滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式 其它还有锈蚀、电腐蚀和由于操作、维护不当而引起其它还有锈蚀、电腐蚀和由于操作、维护不当而引起的元件破裂等失效形式。的元件破裂等失效形式。 疲劳疲劳破坏破坏塑性塑性变形变形早期磨损早期磨损胶胶 合合内外圈和保持架破裂内外圈和保持架破裂维护保养不当而造成维护保养不当而造成工作过程中，滚动体相对内外圈不断

31、转动，因此滚动体和工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。噪音而失效。疲劳点蚀的形成疲劳点蚀的形成疲劳点蚀的实例疲劳点蚀的实例塑性变形实例塑性变形实例内、外圈破裂实例内、外圈破裂实例11.3.3滚动轴承

32、的计算准则滚动轴承的计算准则 1）一般一般，在正常安装和维护下，转速较高的轴承主要，在正常安装和维护下，转速较高的轴承主要失效形式是失效形式是疲劳点蚀疲劳点蚀，需进行，需进行寿命计算寿命计算。2）高速轴承高速轴承由于发热而造成由于发热而造成胶合胶合和和烧伤烧伤是其主要失效是其主要失效形式，所以除要进行寿命计算外，还需使其转速不得超过形式，所以除要进行寿命计算外，还需使其转速不得超过极限转速极限转速。3）对于缓慢摆动或低速回转的轴承，一般是）对于缓慢摆动或低速回转的轴承，一般是塑性变形塑性变形失效，需进行失效，需进行静强度计算静强度计算。11.4.1滚动轴承的基本额定寿命计算滚动轴承的基本额定寿

33、命计算11.4 滚动轴承的校核计算滚动轴承的校核计算2051015501000R(%) 轴承的寿命曲线轴承的寿命曲线 L/(1106 r) 一个一个轴承在一定转速轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数。迹象之前的工作小时数。可靠度可靠度R：一组相同轴承能达到一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比。或超过规定寿命的百分比。基本额定寿命：基本额定寿命：一组同一型号轴一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠承，在同一运转条件下，其可靠度度R为为90%时，能达到或超过的寿命时，能达到或超过的寿命L(Lh)在到达额定寿命时，有在到达额定寿命时，有9

34、0%的轴承没坏，只损坏了的轴承没坏，只损坏了10%。轴承寿命：轴承寿命： 1.基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定寿命和基本额定动载荷表表11-3 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和设备 3003000 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 定义

35、：定义：当一套轴承运转达到一百万（当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴承所转时，轴承所能承受的载荷能承受的载荷C。向心轴承记为：向心轴承记为：Cr，可查表推力轴承记为：推力轴承记为：Ca基本额定动载荷：基本额定动载荷： 11.4.2 11.4.2 滚动轴承基本额定寿命计算滚动轴承基本额定寿命计算 通过试验得出如图所示通过试验得出如图所示62086208轴承轴承的载荷的载荷寿命曲线。寿命曲线。 曲线上对应于曲线上对应于L=106的载荷为的载荷为: : 29.5KN。 载荷载荷-寿命曲线的公式：寿命曲线的公式：rPCL610寿命指数：寿命指数：-球轴承球轴承-滚子轴承滚子轴承hPCnLh60

36、106用小时表示：用小时表示：3 310/310/3=0 1 2 3 4 5 10 15 L (106)29.5252015105P KN基本额定动载荷：基本额定动载荷：P-动载荷动载荷 NnLPCh61060Lh-预期寿命预期寿命 当当 t100 时，时， C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。Ct= ft C修正后的计算公式：修正后的计算公式： rPCfLt610hPCfnLth60106NnLfPCht61060表表11-4 温度系数温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft 12025020015012530010.950.900.700.800.6

37、03500.50表表11-6 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最终计算公式：最终计算公式：工作中冲击振动工作中冲击振动 C 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正。 11.4.3 11.4.3 滚动轴承的当量动载滚动轴承的当量动载荷荷含义：含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重双重 影响影响，经换算后的，经换算后的假想载荷假想载荷。其效果与某一个基。其效果与

38、某一个基 本额定动载荷相当。本额定动载荷相当。计算公式：计算公式：P=XFr+YFaX-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。见下页 向心轴承：向心轴承：P=Fr推力轴承：推力轴承：P=Fa理由：理由：基本额定动载荷是基本额定动载荷是单向载荷单向载荷（径向或轴向）试验条（径向或轴向）试验条件下得出的。件下得出的。实际情况实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。表表11-5 向心轴承当量载荷系数向心轴承当量载荷系数X、Y的值的值轴承类型轴承类

39、型 深沟球轴承深沟球轴承0.172 0.19 2.312.3Fa C0r eFa / Fr e Fa / Fr e XYXY0.345 0.22 1.990.689 0.26 1.711.03 0.28 1.551.38 0.30 0.56 1.45 1 0 0.178 0.38 1.470.357 0.40 1.400.714 0.23 1.301.07 0.46 1.23= = 15 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0 角角接接触触球球轴轴承承= 25= 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0= 4= 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承圆锥滚子

40、轴承(单列单列) - 1.5tg 0.4 0.4ctg 1 0 调心球轴承调心球轴承(双列双列) - 1.5tg 0.65 0.65ctg 1 0 (单列单列)a.若若 Fae+ FS2 FS1压紧端：压紧端：Fa1 = Fae+ FS2 放松端：放松端：Fa2 = FS2 b.若若 Fae+FS2 FS1 则有：则有： 压紧端：压紧端：Fa1 = Fae+ FS2 放松端：放松端：Fa2 = FS2 b.若若 Fae+Fs2 FS2+FAN2040N1540N500N20401a1A1a2SSFFFFF2轴承被轴承被“压紧压紧”，1轴承被轴承被“放松放松” FS1=0.68Fr1=0.683

41、000=2040N FS2=0.68Fr2=0.681000=680NFS1FS2+FAN2040N1540N500N20401a1A1a2SSFFFFF2轴承被轴承被“压紧压紧”，1轴承被轴承被“放松放松” 例例: 如图所示，一对如图所示，一对7306AC型角接触球轴承面对面布置型角接触球轴承面对面布置（反装）。已知：（反装）。已知：Fr1=3000N， Fr2=1000N， FA=500N。问：。问：1.1.哪个轴承被哪个轴承被“压紧压紧”？2.2.轴承所受轴向载荷轴承所受轴向载荷F Fa1a1、F Fa2a2的大小。的大小。11.5 滚动轴承的静载荷与极限转速滚动轴承的静载荷与极限转速

42、在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过的载荷界限超过的载荷界限基本额定静载荷基本额定静载荷，用，用C0表示。表示。 轴承上作用的径向载荷轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa应折合成一个当量应折合成一个当量静载荷静载荷P0 ，即：，即：P0=X0Fr+Y0Fa 参数见表参数见表11-9 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：式中：式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。为静强度安全系数，可由设计手册查取。C0 S0P0 11 .5 .1 滚动轴承的静载荷滚动轴承的静载荷静载荷：静载荷

43、：轴承套圈相对转速为轴承套圈相对转速为0时作用在轴承上的载荷时作用在轴承上的载荷。轴承使用轴承使用情况情况使用要求、载荷性质或使用场合使用要求、载荷性质或使用场合球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承旋转轴承旋转轴承旋转精度及平稳性要求较高，或受冲击载荷旋转精度及平稳性要求较高，或受冲击载荷1.522.54正常使用正常使用0.5213.5旋转精度及平稳性要求较低，没有冲击或振动旋转精度及平稳性要求较低，没有冲击或振动0.5213静止或摆静止或摆动的轴承动的轴承水坝闸门装置，大型起重吊钩（附加载荷小）水坝闸门装置，大型起重吊钩（附加载荷小）1吊桥，小型起重吊钩（附加载荷大）吊桥，小型起重吊钩（附加载荷大）

44、1.51.6表表11-10 静强度安全系数静强度安全系数 0S11.5.2 滚动轴承的极限转速计算滚动轴承的极限转速计算 它与轴承的类型、尺寸、载荷、精度和游隙、润滑与冷它与轴承的类型、尺寸、载荷、精度和游隙、润滑与冷却条件、保持架的结构与材料等因素有关。却条件、保持架的结构与材料等因素有关。 极限转速极限转速n0是指轴承在一定的工作条件下，达到所能是指轴承在一定的工作条件下，达到所能承受最高热平衡温度时的转速值。轴承的工作转速应低于其极承受最高热平衡温度时的转速值。轴承的工作转速应低于其极限转速。限转速。 滚动轴承性能表中所给出的极限转速值分别是在脂润滑和油润滑条件滚动轴承性能表中所给出的极

45、限转速值分别是在脂润滑和油润滑条件下确定的，且仅适用于下确定的，且仅适用于0级公差、润滑冷却正常、与刚性轴承座和轴配合、级公差、润滑冷却正常、与刚性轴承座和轴配合、轴承载荷轴承载荷P0.1C（C为轴承的基本额定动载荷，向心轴承只受径向载荷，推为轴承的基本额定动载荷，向心轴承只受径向载荷，推力轴承只受轴向载荷）的轴承。力轴承只受轴向载荷）的轴承。 当滚动轴承载荷当滚动轴承载荷P0.1C时，接触应力将增大；轴承承受时，接触应力将增大；轴承承受联联合载荷合载荷时，受载滚动体将增加，这都会增大轴承接触表面间的时，受载滚动体将增加，这都会增大轴承接触表面间的摩擦，使润滑状态变坏。此时，极限转速值应修正，

46、实际许用摩擦，使润滑状态变坏。此时，极限转速值应修正，实际许用转速值可按下式计算转速值可按下式计算n = f1 f2n0n实际许用转速，实际许用转速，r/min；n0轴承的极限转速，轴承的极限转速，r/min；f1载荷系数载荷系数(图图11.12)；f2载荷分布系数载荷分布系数(图图11.13)。图图11.12 载荷系数载荷系数f1图图11.13 载荷分布系数载荷分布系数f2小结小结1：（校核轴承过程）：（校核轴承过程）根据已知轴承从手册中查取有关数据，比如根据已知轴承从手册中查取有关数据，比如C计算轴承所受的载荷（计算轴承所受的载荷（Fa、Fr）计算轴承的当量动载荷（计算轴承的当量动载荷（P

47、）查表确定查表确定X、Y比较轴承实际寿命与预期寿命比较轴承实际寿命与预期寿命小结小结2： （选择轴承过程）（选择轴承过程）根据根据C值从手册中查取合适大小的轴承值从手册中查取合适大小的轴承计算轴承所受的载荷（计算轴承所受的载荷（Fa、Fr）计算轴承的当量动载荷（计算轴承的当量动载荷（P）查表确定查表确定X、Y选择轴承类型，估计所需轴承的预期寿命选择轴承类型，估计所需轴承的预期寿命Lh11.6 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计 设计内容设计内容: : 轴承的轴承的定位定位和和紧固紧固轴承的轴承的配置配置设计设计轴承轴承位置位置的调节的调节轴承的轴承的润滑与密封润滑与密封轴承的轴承的配

48、合配合轴承的轴承的装拆装拆11.6.1 轴承轴系支点固定轴承轴系支点固定 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。承、如何配置等问题。常用配制方案常用配制方案双支点各单向固定双支点各单向固定 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。常用的轴承配置方案有以下三类，每一类又有若干具体方案。两端均游动两端均游动 双支点各单向固定双支点各单向固定 11.6.1轴承轴系支点固定轴承轴系支点固定 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问

49、题。承、如何配置等问题。常用配制方案常用配制方案双支点各单向固定双支点各单向固定 一端双向固定，一端游动一端双向固定，一端游动两端均游动两端均游动 双支点各单向固定双支点各单向固定 C=0.250.4 mm预留补偿间隙预留补偿间隙T工工70，L 400mm双支点各单向固定双支点各单向固定 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。承、如何配置等问题。常用配制方案常用配制方案双支点各单向固定双支点各单向固定 一端双向固定，另一端游动一端双向固定，另一端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 L 适用于

50、温适用于温度变化较度变化较大的长轴大的长轴 轴承配置轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。承、如何配置等问题。常用配制方案常用配制方案双支点各单向固定双支点各单向固定 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11.6.2滚动轴承的轴向定位和紧固滚动轴承的轴向定位和紧固 滚动轴承的滚动轴承的轴向紧固轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承

51、座实施紧固。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 11.6.4 轴承轴承游隙游隙和轴上零件位置的调整和轴上零件位置的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：游隙过大游隙过大

52、，则轴，则轴承的旋转精度降承的旋转精度降低，噪声增大；低，噪声增大；游隙过小游隙过小，则由，则由于轴的热膨胀使于轴的热膨胀使轴承受的载荷加轴承受的载荷加大，寿命缩短，大，寿命缩短，效率降低。效率降低。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：加减垫片的厚度加减垫片的厚度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：螺钉调整螺钉调整调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片垫片厚度调垫片厚度调 整轴系位置整轴系位置 垫片厚度调垫片厚度调 整轴承间隙整轴承间隙 2. 轴承组合位置的调整轴承组合位置

53、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！11.6.5 滚动轴承的配合滚动轴承的配合内圈孔内圈孔-轴轴 基孔制基孔制外圈外圈-轴承座孔轴承座孔 基轴制基轴制 配合是指配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔内圈与轴颈、外圈与

54、外壳孔的配合。的配合。轴承外经的轴承外经的Dm公差带公差带0 6 5 4 2轴承内经的轴承内经的dm公差带公差带0 6 5 4 2+-Dd+-标准规定，标准规定，0 6 5 4 2各级公差等级的轴承的内径各级公差等级的轴承的内径dm和外经和外经Dm均采用单向制，且统一采用上偏差为零，下偏差为负的分布。均采用单向制，且统一采用上偏差为零，下偏差为负的分布。滚动轴承作为一种滚动轴承作为一种通用的标准件，通用的标准件，规定规定采用以下配合类型：采用以下配合类型：普通圆柱孔公差带普通圆柱孔公差带d d轴承内径公差带轴承内径公差带d dmpmp零线零线g6g6h6h6j6js6k6k6k5k5m6m6m

55、5m5p6p6n6n6h8h8r7r7r7r7j5g5g5h5h5h8h8 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。当按国家标准。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。常用的常用的轴公差代号有：轴公差代号有：k6、m6、n6、js6 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。当按国家标。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一

56、些。准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。常用的常用的孔公差代号有：孔公差代号有： K7、H7、J7、Js7轴承外圈公差带轴承外圈公差带D Dmpmp游动支点游动支点：G7普通轴公差带普通轴公差带5）与）与空心轴配合空心轴配合的轴承应取的轴承应取较紧较紧的密合。的密合。 滚动轴承配合的滚动轴承配合的选择原则选择原则：1）转动圈（不回转圈）转动圈（不回转圈）比不动圈（回转圈）配合比不动圈（回转圈）配合松一些松一些。2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平平稳时稳时，配合应，配合应松一些。松一些。3）旋转）旋转精度精度要求要求

57、高时高时，配合应，配合应紧一些。紧一些。4）常拆卸常拆卸的轴承或游动套圈应取的轴承或游动套圈应取较松较松的配合。的配合。11.6.6 轴承的预紧轴承的预紧目的：目的：为了为了提高提高轴承的旋转轴承的旋转精度精度，增加增加轴承装置的轴承装置的刚刚性性、减小减小机器工作时轴的机器工作时轴的振动振动，常采用预紧的滚动轴承。，常采用预紧的滚动轴承。定义：定义：预紧就是在安装时给予一定的轴向预紧力，夹预紧就是在安装时给予一定的轴向预紧力，夹紧一对磨窄了套圈的轴承实现预紧。紧一对磨窄了套圈的轴承实现预紧。11.6.6 轴承的预紧轴承的预紧方法方法加金属垫片加金属垫片11.6.6 轴承的预紧轴承的预紧方法方

58、法加金属垫片加金属垫片方法方法加金属垫片加金属垫片磨窄套圈磨窄套圈11.6.6 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11.6.6 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11.6.6 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11.6.6 轴承的预紧轴承的预紧11.6.7 滚动轴承的安装与拆卸滚动轴承的安装与拆卸 装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点：装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点：1)不允许通过滚动体来传力不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。，以免使滚道或滚动体造成损伤。2)由于轴承的配合较紧，装拆时

59、应使用由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具专门的工具。 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 外圈的拆卸外圈的拆卸滚动轴承的安装滚动轴承的安装装内圈于轴上装内圈于轴上内外圈上同时受力内外圈上同时受力内圈的拆卸内圈的拆卸h1h1h1 对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持保持 同心同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两 轴承孔一次镗出；轴承孔一次镗出； 正确选择轴承的配合正确选择轴承的配合，保证轴承正常运转，防止内，保证轴承正常运转，防止内 圈与轴、外圈与外壳孔在工作时发生相对转动；圈与轴、外圈与外壳孔在工作时发生相对转动； 在安装轴承的过程中，应确保实施安装轴承的在安装轴承的过程中，应确保实施安装轴承的力不力不 作用的滚动体上作用的滚动体上，否则将使轴承损坏；，否则将使轴承损坏； 对轴承对轴承适当地预紧适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增，以此提高轴承的旋转精度，增 加轴承装置的刚度、减小机器工作时轴的振动。加轴承装置的刚度、减小机器工作时轴的振动。滚动轴承的组合设计注意事项：滚动轴承的组合设计注意事项： 应尽量保证应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大，以避免过大 的变形使滚动体受阻滞而使轴承提前损坏；的变形使滚动体受阻滞而使