第13章轴承

1、 轴轴 承承1 1 概概 述述2 2 滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承3 3 滚动摩擦轴承滚动摩擦轴承第第1313章章 轴承轴承13-1 13-1 概述概述一、组成一、组成运动件运动件( (轴颈轴颈) )承导件承导件( (轴承轴承) )承导件运动件一、组成一、组成二、分类二、分类: :按摩擦性质分按摩擦性质分滑动摩擦轴承滑动摩擦轴承要求：要求：滚动摩擦滚动摩擦轴承轴承弹性摩擦轴承弹性摩擦轴承流体摩擦轴承流体摩擦轴承 运动精度高、摩擦力矩小、耐磨性较好、具有运动精度高、摩擦力矩小、耐磨性较好、具有一定的承载能力、成本低等。一定的承载能力、成本低等。运动件运动件( (轴颈轴颈) )承导件承导件( (轴承轴

2、承) )滑动摩擦支承的组成滑动摩擦支承的组成（1 1）圆柱支承）圆柱支承（2 2）圆锥支承）圆锥支承（3 3）顶尖支承）顶尖支承（4 4）轴尖支承）轴尖支承13-2滑动摩擦支承（滑动轴承）一一. .圆柱面支承圆柱面支承轴颈结构轴颈结构圆柱面支承轴瓦轴轴颈轴承座 向心滑动轴承向心滑动轴承 推力滑动轴承推力滑动轴承 滑动轴承组成：滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置 滑动轴承分类：滑动轴承分类： 向心滑动轴承向心滑动轴承 整体式、剖分式、自动调心式整体式、剖分式、自动调心式 推力滑动轴承推力滑动轴承轴承结构轴承结构1.1.整体式向心滑动轴承整体式向

3、心滑动轴承轴承座轴承座整体轴套整体轴套油孔油孔螺纹孔螺纹孔 结构：结构：轴承座、轴套（整体）轴承座、轴套（整体）; ;轴承座设有安装润滑轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔，轴套上开有油孔，内表面开有油槽；油杯的螺纹孔，轴套上开有油孔，内表面开有油槽； 特点：特点：结构简单，成本低；结构简单，成本低；但磨损后间隙过大时无法但磨损后间隙过大时无法调整调整; ;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸轴颈只能从轴承端部安装和拆卸； 应用：应用：低速、轻载或间歇性工作的机器低速、轻载或间歇性工作的机器; ;2.剖分式向心滑动轴承 结构：结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱 特点：特点

4、：剖分面作成阶梯状，垂直载荷方向剖分面作成阶梯状，垂直载荷方向, ,装拆方便，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬常在轴瓦表面粘附轴承衬, ,磨损后可调整间隙磨损后可调整间隙; ; 应用：应用：常用常用3.3.自动调心式向心滑动轴承自动调心式向心滑动轴承 结构：结构：轴瓦瓦背制成凸球面轴瓦瓦背制成凸球面, ,其支承面制成凹球面其支承面制成凹球面; ; 特点：特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形轴瓦能摆动，适应轴的变形; ; 应用：应用：用于支承挠度较大或多支点的长轴用于支承挠度较大或多支点的长轴; ;4.4.推力滑动轴承推力滑动轴承 轴上的轴向力应采用推力轴承来承受轴上的轴向力应采用推力轴承来承受 止推

5、面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘 分类：空心式、单环式、多环式分类：空心式、单环式、多环式 轴瓦或轴承衬：轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨轴颈应比轴瓦耐磨 对材料性能的要求对材料性能的要求: : 良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 足够的强度和抗腐蚀能力足够的强度和抗腐蚀能力 良好的导热性、工艺性和经济性等良好的导热性、工艺性和经济性等 常用材料：常用材料： 金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等 非金属：工程塑料、

6、硬木、橡胶、聚四氟乙烯非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯 轴承盖、轴承座：轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢灰铸铁，铸钢 轴颈：轴颈：钢钢二、滑动轴承的材料二、滑动轴承的材料2.2.润滑装置润滑装置润滑油润滑装置：润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油杯、飞溅润滑、压力润滑油杯、飞溅润滑、压力润滑润滑脂润滑装置：润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴旋转油杯、压注油嘴 油槽结构：油槽结构：1.1.润滑剂润滑剂作用：作用：减少摩擦、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等减少摩擦、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等; ;常用润滑剂：常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固

7、体润滑剂润滑油、润滑脂、固体润滑剂 13-3 滚动摩擦支承滚动摩擦支承(滚动轴承滚动轴承)滚动轴承组成滚动轴承组成1 1 按滚动体形状分按滚动体形状分球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 球面滚子轴承球面滚子轴承 滚针轴承滚针轴承一、一、 滚动轴承的主要类型滚动轴承的主要类型2 2. . 按受载方向分按受载方向分 按受载方向和公称接触角按受载方向和公称接触角分：分：滚动体与套圈接触处滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向的法线与轴承的径向平面之间的夹角平面之间的夹角 常用滚动轴承1 调心球轴承 2 调心滚子轴承3 圆锥滚子轴承 4 双列深沟球轴承5 推

8、力球轴承 6 深沟球轴承7 角接触轴承 8 推力圆柱滚子轴承N 圆柱滚子轴承 NA 滚针轴承3.3.主要类型、特点主要类型、特点FrFrFa Fa （ =15 、25 、40 ）FrFrFa Fa FrFrFa Fa 5000050000型型推力球轴承推力球轴承FaFa二二. . 滚动轴承类型的滚动轴承类型的选择原则选择原则 根据根据载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装和拆卸、价格和拆卸、价格等确定轴承类型等确定轴承类型 高速，平稳低载：高速，平稳低载：6000060000（深沟球轴承）（深沟球轴承） 载荷较大载荷较大+ +冲击：冲击：滚子轴承滚

9、子轴承 径径/ /轴向载荷较大：轴向载荷较大： 较低转速：较低转速：3000030000（圆锥滚子）（圆锥滚子） 较高转速：较高转速：7000070000角接触球轴承角接触球轴承 轴向载荷轴向载荷径向载荷：径向载荷：推力推力+ +向心组合向心组合选择原则：选择原则： 球轴承（高中速、轻载）球轴承（高中速、轻载） 滚子轴承（中低速、重载）滚子轴承（中低速、重载） 滚动轴承为标准件：滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993前置代号前置代号 基基 本本 代代 号号后置代号后置代号 尺寸系列尺寸系列代代 号号 分分部部件件代代号号 类类型型代代号号内内径径代代号号直径直径系列系列代号代号 宽度宽度

10、系列系列代号代号 内内部部结结构构代代号号 密密封封与与防防尘尘代代号号 公公差差等等级级代代号号 字母字母 2 1 3 4 5 字母字母(+数字数字) 13-4 13-4 滚动轴承的代号滚动轴承的代号1. 1. 内径尺寸代号内径尺寸代号 对于内径对于内径 大于大于500mm500mm以上以上，以及内径为，以及内径为22mm22mm、28mm28mm、32mm32mm的的 轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间 用用“/ /”分开分开基本代号基本代号 表示轴承的表示轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型内径、直径系列、宽度系列、类

11、型，是轴承，是轴承代号的的基础代号的的基础( (右起第右起第1 1、2 2位数字位数字) ) 内内 径径 代代 号号000001010202030304049999轴承内轴承内径尺寸径尺寸/mm/mm1010121215151717数字数字5 52. 2. 尺寸系列代号尺寸系列代号 ( (直径系列代号、宽度系列代号直径系列代号、宽度系列代号) )直径系列代号：直径系列代号：右起第三位数字右起第三位数字 指结构相同、内径相同的轴承指结构相同、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，在外使用不同直径的滚动体，在外径和宽度方面的变化系列径和宽度方面的变化系列 0,1特轻特轻 2轻轻 3中中 4重重宽度系

12、列代号：宽度系列代号：右起第四位数右起第四位数字，常与直径系列代号同时字，常与直径系列代号同时使用使用 表示同一内径和外径的轴承表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度可以有不同的宽度 多数正常系列可不标多数正常系列可不标 64106310621061103. 3. 类型代号类型代号代号代号轴承类型轴承类型旧代号旧代号3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承75推力球轴承推力球轴承86深沟球轴承深沟球轴承07角接触球轴承角接触球轴承6N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2NA滚针轴承滚针轴承4（右起第五位，用数字或字母表示）（右起第五位，用数字或字母表示） 1.1.公差等级公差等级( (精度精度) )代号：代号： 0

13、 0 、 6 6 、6x 6x 、5 5、4 4、2 2六级精度，逐渐增高六级精度，逐渐增高 表示成：表示成：/P0 /P0 、/P6x /P6x 、/P6/P6、/P5/P5、/P4/P4、/P2/P2后置代号后置代号 表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料及公差等级等及公差等级等（用字母（用字母（+ +数字）表示）数字）表示） 代代 号号省略省略/P6/P6/P6x/P6x/P5/P5/P4/P4/P2/P2公差等级符合公差等级符合标准规定的标准规定的0 0级级6 6级级6x6x级级5 5级级4 4级级2 2级级示示 例

14、例620362036203/6203/P6P63021030210/P6x/P6x6203/6203/P5P56203/6203/P4P46203/6203/P2P2轴轴 承承 类类 型型代代 号号含含 义义示示 例例角接触球轴承角接触球轴承B BC CACAC = 40 = 40 = 15= 15 = 25= 257210B7210B7005C7005C7210AC7210AC圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承B B接触角接触角 加大加大32310B32310BE E加强型加强型N207EN207E2.2.内部结构代号：内部结构代号：3.3.轴承径向游隙系列代号：轴承径向游隙系列代号：/C1/C1、

15、/C2/C2、/C0/C0、 /C3/C3、/C4/C4、/C5/C5六组游隙，由小到大六组游隙，由小到大0 0组组( /C0)( /C0)）游隙常用，可省略）游隙常用，可省略 7212C举例举例 6305 304/32(/P0) 7211AC/P5深沟球轴承深沟球轴承直径系列为直径系列为3(中中),宽度系列为宽度系列为0(不标不标)内径内径d=25 mm0级精度级精度(不标不标)角接触球轴承角接触球轴承直径系列为直径系列为2(轻轻)宽度系列为宽度系列为0(不标不标) 内径内径d =60mm =15内径内径d=32mm圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承宽度系列为宽度系列为0直径系列为直径系列为4(重重)

16、5级精度级精度接触角接触角25 内径内径d=55mm正常宽度、直径系列为正常宽度、直径系列为2 角接触球轴承角接触球轴承0级精度级精度(不标不标)0级精度级精度(不标不标)一、滚动轴承的载荷分布、失效形式及计算准则一、滚动轴承的载荷分布、失效形式及计算准则1.1.载荷分布载荷分布轴承受轴向载荷时，载荷由各滚动体平均分担；轴承受轴向载荷时，载荷由各滚动体平均分担；轴承受径向载荷时，上半圈滚动体不受载，下半圈滚动体受载轴承受径向载荷时，上半圈滚动体不受载，下半圈滚动体受载不均匀，最下方的滚动体受载最大。不均匀，最下方的滚动体受载最大。zFFr50zFFr6 . 40（点接触）（点接触） 球轴承球轴

17、承 （线接触）（线接触） 滚子轴承滚子轴承 13-13- 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算疲劳点蚀内圈滚道深度点蚀外圈滚道点蚀滚动体点蚀2.2.失效形式：失效形式：塑性变形滚道塑性变形外圈滚道塑性变形磨损内圈滚道胶合、点蚀、磨粒磨损外圈滚道胶合（大片）、点蚀（小片）异物进入轴承，破坏滚动元件间的相对关系，导致滚动体与保持架直接摩擦而产生烧结一般转速的轴承一般转速的轴承 进行寿命进行寿命( (额定动载荷额定动载荷) )计算，计算， 防止防止疲劳疲劳点蚀破坏点蚀破坏转速极低的轴承转速极低的轴承 按静强度按静强度( (额定静载荷额定静载荷) )计算，计算， 防止塑性变形防止塑性变形2.2.失效形

18、式：失效形式：3.设计准则：设计准则：1 1 . .基本概念基本概念寿命寿命轴承寿命：轴承寿命：( 10( 106 6 r r 或或 h )h )轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数基本额定寿命：基本额定寿命：用用 L L表示表示 一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中9090的轴承不发生的轴承不发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数 寓意：寓意： 一批轴承中有一批轴承中有9090的寿命将比其基本额定寿命长的寿命将比其基本额定寿命长

19、; ; 一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有 9090，失效率为，失效率为1010; ; 注意：注意：额定寿命随运转条件而变化额定寿命随运转条件而变化 例如：外载荷增大，额定寿命降低例如：外载荷增大，额定寿命降低 因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力9010完好完好二、滚动轴承寿命计算二、滚动轴承寿命计算基本额定基本额定动载荷动载荷 ( (用用 C C 表示表示) )规定轴承在基本额定寿命规定轴承在基本额定寿命L L为为10106 6 转时转时, ,所能承受的最大载荷所能承受的最大载荷; ;

20、即即: :在在C C 的作用下，运转的作用下，运转10106 6 转时，有转时，有1010的轴承出现点蚀，的轴承出现点蚀，9090的轴承完好的轴承完好; ;对于具体轴承，对于具体轴承，C C 为定值，按手册查取为定值，按手册查取 对向心轴承对向心轴承C C为纯径向载荷为纯径向载荷C Cr r 对推力轴承对推力轴承C C为纯轴向载荷为纯轴向载荷C Ca a额定动载荷越大额定动载荷越大轴承的承载能力越大轴承的承载能力越大轴承同时承受径向载荷轴承同时承受径向载荷Fr Fr 和轴向载荷和轴向载荷 Fa,Fa,为了与为了与C C在相同的条件在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念下进行比较，引入当量

21、动载荷的概念当量动载荷：当量动载荷：一假想载荷，与一假想载荷，与C C 同类型，它对轴承的作用与实际同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用载荷的作用等效。用 P P 表示表示当量动载荷当量动载荷 P P X X 径向径向载荷载荷系数系数 Y Y 轴向轴向载荷载荷系数系数 FaFrarYFXFP=2.2.当量动载荷当量动载荷 P P 注意：注意：Fr Fr 为轴承所受的径向力，由力为轴承所受的径向力，由力矩平衡原理求出。矩平衡原理求出。 F Fa a是轴承所受的轴向力，不仅有是轴承所受的轴向力，不仅有外界的轴向载荷，还包括由径向外界的轴向载荷，还包括由径向载荷载荷F Fr r产生的内部轴

22、向力产生的内部轴向力F FS S。 RV1RV2RH1RH2FRFAFTe判断因子e判断计算时是否考虑轴向载荷Fa的影响。Fa/Fre时，Fa的影响较小，忽略不计。深沟球轴承和角接触轴承（7000C）的e值随Fa/C0的增加而增大。7000AC和7000B的角接触轴承，公称接触角较大，忽略实际接触角的变化，e近似某一常数。圆锥滚子轴承中滚动体与滚道线接触，实际接触角恒定，e为定值。3.3.寿命计算寿命计算载荷与额定寿命的关系曲线：载荷与额定寿命的关系曲线： Pe eL=常数常数式中：式中： e e为寿命指数，为寿命指数，球轴承球轴承 e =e =3，滚子轴承，滚子轴承e e =10/3 当载荷

23、为额定动载荷当载荷为额定动载荷C 时：时：L 106rPCP11L1轴承的疲劳曲线轴承的疲劳曲线L2P2rPCLe=610610=eeCLPhPCnLhe e = =60106或：或：NnLPChe e61060 = = 已知轴承的已知轴承的C C ，计算额定寿命，计算额定寿命根据预期寿命根据预期寿命L Lh h，计算所需的，计算所需的C C 预期寿命预期寿命所需额定所需额定动载荷动载荷轴承的额定寿命：轴承的额定寿命：式中：式中：P P 当量动载荷当量动载荷 N N，C C 额定动载荷额定动载荷 N Ne 寿命指数寿命指数（球轴承（球轴承e e=3 =3 滚子轴承滚子轴承 e e =10/3=

24、10/3）轴承额定寿命轴承额定寿命L L计算公式计算公式rPCL610 e=hPfCfnPfCfnLPtPth 16670 60106ee= C166701/=ehtPjLnfPfC实际工作条件下，需引入载荷系数实际工作条件下，需引入载荷系数 f fP P 修正修正P,P,引入温度系数引入温度系数f ft t对对值予以修正值予以修正轴轴承承类类型型 角角 接接 触触 向向 心心 球球 轴轴 承承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 70000C( =150) 70000AC ( =250） 70000B（ =400） Fr/(2Y)(Y是是Fa/Fre时时的轴向系数的轴向系数) Fs eFr 0.68Fr

25、 1.14 Fr内部轴向力内部轴向力Fs使轴承套圈互相分离使轴承套圈互相分离三三. .角接触轴承轴向载荷的计算角接触轴承轴向载荷的计算tgFFFrssi25. 1=3000030000型型7000070000型型轴承受径向载荷作用时会产生轴承受径向载荷作用时会产生内部轴向力内部轴向力 角接触轴承的附加轴向力角接触轴承的附加轴向力F FS S反装反装:两外圈宽边相对，两外圈宽边相对，其支撑点外移，不利于轴其支撑点外移，不利于轴的强度计算的强度计算. s s背对背背对背成对使用，有两种安装方式（正装、反装）成对使用，有两种安装方式（正装、反装） 以抵消内部轴向力 和避免轴产生轴向窜动正装正装反装反

26、装正装正装:两外圈窄边相对，两外圈窄边相对，其支撑点内移，利于轴其支撑点内移，利于轴的强度计算的强度计算. s s面对面面对面轴承正装时：轴承正装时：圆锥滚子轴承的简图如圆锥滚子轴承的简图如图图（将内圈与轴视为一体）：（将内圈与轴视为一体）： 若若 F FS1S1 + F + Fa a F FS2S2轴向合力方向向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，轴向合力方向向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力F FS2S2，使轴向力平衡，使得，使轴向力平衡，使得: :FRFr1Fr2FS1FS2Fa合力合力FS2右轴承被压紧右轴承被压紧 左轴承被放松左

27、轴承被放松 FRFr1Fr2FS1FS2Fa 若若 FS1 + Fa FS1 FS1=Fr1/2Y=1176 NFS2=Fr2/2Y=1470 NFa2 = FS2=1470 N轴承轴承1 1（压紧）轴承（压紧）轴承2 2（放松）（放松）Fa1 = FS2 + FA = 3470 N13-13- 滚动轴承部件的结构设计滚动轴承部件的结构设计1.1.轴承的固定轴承的固定 一端固定、一端游动一端固定、一端游动（用于长轴，温升较高。）（用于长轴，温升较高。） 1 1）两种支承固定方式）两种支承固定方式两端固定两端固定用于短轴，温升不高。用于短轴，温升不高。每个滚动轴承固定一个方向每个滚动轴承固定一个方向2).2).内圈的轴向固定方法内圈的轴向固定方法轴肩固定轴肩固定压板固定压板固定圆螺母和止动垫圈固定圆螺母和止动垫圈固定3).3).外圈的轴向固定方法外圈的轴向固定方法轴承座上轴承座上的凸台固定的凸台固定轴承端盖轴承端盖 压紧固定压紧固定轴承盖和轴承座轴承盖和轴承座的凸肩固定的凸肩固定2.轴承游隙调整轴承间隙调整 改变