第17章滚动轴承

1、第第17章章 滚动轴承滚动轴承17-1 滚动轴承的结构滚动轴承的结构17-2 滚动轴承的主要类型、代号及选择滚动轴承的主要类型、代号及选择17-3 滚动轴承的计算滚动轴承的计算17-4 滚动轴承部件的结构设计滚动轴承部件的结构设计17-1 滚动轴承的结构滚动轴承的结构各零件的作用：各零件的作用：外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架: 将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动；硬度和接触疲劳强度硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61

2、65HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。高速轴承：有色金属或塑料。滚动轴承的组成：滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：滚动副的材料要求：设计：潘存云滚动轴承的装配滚动轴承的装配设计：潘存云设计：潘存云优点：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

3、出现噪音。滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。接触角：接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角称为公称接触角。心线的平面之间的夹角称为公称接触角。接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 = = 0 表表17-1 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 它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。45

4、9090滚动轴承滚动轴承 标准化标准化; 并由专业厂大批量生产。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。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分类：分类：设计：潘存云表表17-2 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

5、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。设计：潘存云调心滚调心滚子轴承子轴承20000C低低0.5 2 比10000小能承受很大的径向载能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调承载能力大，具有调性能。性能。设计：潘存云圆锥滚圆锥滚子轴承子轴承30000中中2 能同时承受较大的径能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，力大，内外圈可分离，装拆方便，成

6、对使用。装拆方便，成对使用。设计：潘存云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。高速时，因滚动体离向两种。高速时，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，寿命较低，可用于轴向严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。a)单向单向表表17-2 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）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

7、用主要特性和应用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。高速时，因滚动体离向两种。高速时，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，寿命较低，可用于轴向严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。设计：潘存云b)双向双向深沟球轴承深沟球轴承60000高高816 能同时承受较大的径能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，力大，内外圈可分离，装拆方便，成对使用

8、。装拆方便，成对使用。角接触角接触球轴承球轴承70000C(=15=15 )70000AC(=25=25 )70000B(=40=40 )较高较高设计：潘存云210 能同时承受较大的径能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。向、轴向联合载荷。 大，承载能力越大，大，承载能力越大，有三种规格。成对使有三种规格。成对使用。用。表表17-2 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）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设计：潘存云表表17-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主

9、要类型和特性（续）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设计：潘存云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 能承受很大的单向能承受很大的单向轴向载荷。轴向载荷。设计：潘存云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。因能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡结构外，还有内圈无挡边边(NU)、外圈单挡边、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边、内圈单挡边(NJ)等等型式型式设计：潘存

10、云滚针轴承滚针轴承a) NA0000b) RNA0000低低只能承受径向载荷。承只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限而滚针间有摩擦，极限转速低。转速低。不允许不允许 a)b)类类型型代代号号滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、技术要求等，为便于组织生产和选用，规定了滚动轴承的代号，17-2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号设计：潘存云前置代号前置代号 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（ ）注：注： 代表字母；代表字母； 代表数字代表数字

11、或加或加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 -左起第一位，如左起第一位，如7（角接触球轴承角接触球轴承）。）。是轴承代号的基础，有三项成套轴承成套轴承分部件代分部件代号号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。一般轴承无需作说明时省略。设计：潘存云调心滚子轴承调心滚子轴承20000C设计：潘存云圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000推力球轴承推力球轴承50000a)单向单向设计：潘存云b)双向双向深沟球轴承深沟球轴承60000设计：潘存云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

12、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设计：潘存云调心球轴承调心球轴承10000省略宽度代号为0内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。000设计：潘存云300设计：潘存云400200尺寸系列代号尺寸系列代号-左起第二、三位。左起第二、三位。特轻 轻 中 重 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 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

13、分部件代分部件代号号设计：潘存云设计：潘存云向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号直径系列代号直径系列代号推力轴承推力轴承向心轴承向心轴承01(0) 0(0) 1101120211011234特轻特轻轻轻中中重重(0) 2(0) 3(0) 41213222324121314222324(0)1212窄窄正常正常宽宽正常正常尺寸系列代号尺寸系列代号宽度系列代号宽度系列代号高度系列代号高度系列代号内径代号内径代号 - 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 mm001001020304

14、96数字数字 5121517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 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设计：潘存云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形状套圈形状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

15、等级配置配置其它其它7456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 后置代号后置代号表表17-2 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。公差等级代号公差等级代号 代代 号号 省略省略 /P6 /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

16、示示 例例 6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2轴承内部结构常用代号轴承内部结构常用代号 轴承类型轴承类型 代代 号号 含含 义义 示示 例例 B =4=40 7210B 角接触球轴承角接触球轴承 C =15=15 7210C AC =25=25 7210AC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圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承实例：实例：说明滚动轴承说明滚动轴承 62203 和和 7312AC/P6 的含义的含义6 2 2 037 (0) 3 12 AC / P6轴承内径轴承内径 d=17

17、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，2(宽宽)系列系列 深沟球轴承深沟球轴承 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，省略系列，省略 角接触球轴承角接触球轴承 公差等级公差等级P6级级 大载荷大载荷 采用滚子轴承采用滚子轴承1. 承载能力承载能力承受径向载荷为主；承受径向载荷为主；滚动轴承的类型选择：滚动轴承的类型选择：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。滚子轴承滚子轴承(1.53)球轴承球轴承当当d 20

18、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。因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。0 4545 45 90100t100 时，时， C Cr r 引入温度系数引入温度系数 ft 进行修正。进行修正。3 310/310/3=一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命。表表17-3 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 10025020015012530010.950.900.700.800.60表表17-6 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

19、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 Cr r 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正。 表表17-4 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 500 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 40008000 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

20、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 5000060000 四、当量动载荷的计算四、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。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。其效果与某一个基本额定。其效果

21、与某一个基本额定动载荷相当。动载荷相当。计算公式：计算公式：Pr=X Fr+Y FaX-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。 圆柱滚子轴承、滚针轴承：圆柱滚子轴承、滚针轴承：Pr=Fr推力轴承：推力轴承：Pa=Fa查表175表表17-5 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型 深沟球轴承深沟球轴承0.172 0.19 2.312.3Fa C0r eFa / Fr eFa / Fr eXYXY0.345 0.22 1.990.689 0.26 1.711.03 0.28 1.551.38 0.30 0.56 1.45 1 0 0.

22、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)设计：潘存云设计：潘存云五、角接触球轴承、圆锥滚子轴承轴向载荷的计算五、角接触球轴承、圆锥滚子轴承轴向载

23、荷的计算受力分析：受力分析：Fr由于的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量。Fi = Fsi +FriFsiFriFs总轴向力Fs= Fsi为使内部轴向力平衡，以免轴窜动，这种轴承应为使内部轴向力平衡，以免轴窜动，这种轴承应: :成对使用，对称安装。成对使用，对称安装。下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析Fi表表17-7 内部轴向力内部轴向力 轴承类型轴承类型 角接触向心球轴承角接触向心球轴承Fs eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承= = 15 = = 25 = = 40Fr / (2Y)Y是是 的轴向系数的轴向系数eFr

24、Fa -内部轴向力内部轴向力Fs的近似值可按如下近似公式计算 第i个滚动体设计：潘存云a1a2O1O2121.1.若若 Fa+ + Fs2 Fs1压紧端：压紧端：Fa1 = = Fa+ + Fs2 放松端：放松端：Fa2 = = Fs2 2.2.若若 Fa+ +Fs2 Fs1 则有：则有： 结论与正装相同！结论与正装相同！压紧端：压紧端：Fa1 = = Fa+ + Fs2 放松端：放松端：Fa2 = = Fs2 2.2.若若 Fa+ +Fs2 Fs1 , ,则有：则有： 放松端：放松端： Fa1 = = Fs1 压紧端：压紧端： Fa2 = = Fs1 - - Fa结论：结论： 放松端轴承的轴

25、向载荷放松端轴承的轴向载荷 = = 内部轴向力内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷 = = 其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和本身除外式中式中S S0 0为轴承静载荷强度安全系数，查表为轴承静载荷强度安全系数，查表17-917-9。P P0 0为当量静载荷为当量静载荷六、滚动轴承的静载荷六、滚动轴承的静载荷 轴承工作在低速重载工况下，破坏的形式主要是滚轴承工作在低速重载工况下，破坏的形式主要是滚动体接触表面上接触应力过大而产生的动体接触表面上接触应力过大而产生的塑性变形塑性变形。这时，。这时，我们就需要按照轴承静强度来选择轴承尺寸。我们就需要按照轴承静强度来选择轴承尺寸。基本额

26、定静载荷基本额定静载荷C C0 0受载最大的滚动体与滚道接触受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达到一定值时的静载荷。处中心处引起的接触应力达到一定值时的静载荷。按静载荷选择轴承的公式为：按静载荷选择轴承的公式为：000PSCarFYFXP00017-4 滚动轴承部件的结构设计滚动轴承部件的结构设计为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理好轴承与其周围零件之间的关系。也就是要解决理好轴承与其周围零件之间的关系。也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其

27、他零件的配合、间轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。 一、轴承的固定和调整一、轴承的固定和调整1. 两端固定两端固定轴的两个支点中每一个支点都能限制轴的单向移轴的两个支点中每一个支点都能限制轴的单向移动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动，这种动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动，这种固定方式称为两端固定固定方式称为两端固定。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。一个支点双向固定以承受轴向力、另一端

28、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：潘存云选用深沟球轴承时， 外圈与端盖间应留有间隙。 游动支承游动支承选用圆柱滚子轴承时， 外圈应双向固定。 3. 轴承组合的调整轴承组合的调整才能保证正确啮合。1)靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进行调整。靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进行调整。2)利用螺钉利用螺钉1通过轴承外圈压盖通过轴承外圈压盖3移动外圈位置进行移动外圈位置进行调整，调整之后，用螺母调整，调整之后，用螺母2锁紧防松。锁紧防松。轴承间隙的调整方法有：轴承间隙的调整方法有：轴承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

29、确的工作位置。如齿轮、带轮等例如：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。才能保证正确啮合。方法：方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片设计：潘存云设计：潘存云二、二、 轴承的预紧轴承的预紧对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。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：潘存云设计：潘存云四、轴承的拆装四、轴承的拆装三、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 内圈：内圈：设计轴承组合时，应考虑有利于轴承的拆装，以便在拆卸过程中不损坏其他零件。 孔公差：孔公差： H7、J7、Js7 游动支点游动支点：G7内圈与轴采用具有过盈的过渡配合较松的过渡配合 间隙配合 设计：潘存云结构不合理！结构不合理！轴肩高度轴肩高度 内圈外径内圈外径1 1、滚动轴承的