第十四章滚动轴承

1、第 14 章滚动轴承14-1 滚动轴承的构造、类型及代号14-2 滚动轴承的失效形式和承载能力计算14-3 滚动轴承的组合设计14-4 滚动轴承和滑动轴承的比较及其选择带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。浙江大学专用14-1 滚动轴承的构造、类型及代号一、滚动轴承的构造外圈、内圈、滚动体、保持架。各零件的作用：装在机座或零件轴孔内；内圈：支撑轴；外圈：支撑零件或轴系；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。滚动体：滑动?滚动； 保持架:将滚动体分开。滚动副的材料要求：硬度和接触疲劳强度、

2、耐磨性和冲击韧性用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达： 6165HRC工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。浙江大学专用优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。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。滚动轴承标准化;并由专业厂大批量生产。熟悉标准，正确选用。设计人员的主要任务是:二、滚动轴承的主要类型及特性接触角：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接触角轴向承载能力。各类轴承的公称接触它角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

3、关。向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷轴承类型径向接触角接触角接触轴向接触= 90=0?0 45公称接触角45 90浙江大学专用分类：向心轴承推力轴承球轴承滚子轴承按载荷方向分按滚动体形状分轴承类型圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针表14-滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、类型及代号承载方向结构简图主要特性和应用极限转速允许角偏差主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外调心球轴承10000中2 3滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。浙江大学专用表14-滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图 承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用能承受很大的径向载

4、荷和少量轴向载荷承载能力大，具有调性能。调心滚子轴承20000C低0.5? 2?比 10000 小能同时承受较大的径向轴向联合载荷因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便， 称对使用。圆锥滚子轴承30000中2 只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合分为单、双向两种高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重寿命较低，可用于轴向载荷大转速不高之处。推力球轴承50000低不允许一)单向浙江大学专用表14-滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图 承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合分为单、双向推力球轴承50000两种高速时

5、，因滚动体离心力不允许低大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、b)双向转速不高之处。能同时承受较大的径向轴向联合载荷因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便， 称对使用。深沟球轴承60000高8 16 角接触球轴承70000C(=15? )70000AC(=25? )70000B(=40? )浙江大学专用能同时承受较大的径向轴向联合载荷大，承载能力越大，有三种规格称对使用。较高2 10 表14-滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图 承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力圆柱滚子轴承80000能承受很大的单向轴向载荷。不允许低能承受较大的径向。

6、因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U 结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式圆柱滚子轴承N0000较高24只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。滚针轴承a)NA0000a)低不允许b)RNA0000b)浙江大学专用几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同现1. 承说载明如能下力。滚子轴承 (1.53) 球轴承在同样的外形尺寸下。大载荷采用滚子轴承当d 20 公厘时，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。滚动体为滚子，则只能承受径向载荷；=0

7、?若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。承受径向载荷为主； 承受轴向载荷为主；0? 45?45? 100 时， C 表14-7引进温度系数温度系数K t 进行修正轴承工作 温度100125150200250300温度系数 K浙江大学专用0.600.9510.900.800.70t106 C eL10h= 60n P h C eL= 106 r10 P 引进载荷系数K P 进行修正。工作中冲击振动 C 表14-9 载荷系数修正结果浙江大学专用KP 60n1/ e或：C = PLh NK 106t106 K C e：Lh = t h60n KP P 载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击KP1.0

8、1.21.21.81.83.0表14-8轴承预期寿命Lh的参考值Lh /h使用场合500不经常使用的仪器和设备40008000短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果800012000间断使用，中断时会引起严重后果每天 8h工作的机械1200020000每天 24h连续工作的机械4000060000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、当量动载荷的计算含义：当量动载荷是一种际考载荷虑换算径成与向实验载条件荷相同与的载轴荷后向，才载能和荷基本双额定重动载荷进行比较。换算后

9、的载荷是一种假定载荷，称为当量载影响，经换算后的假想载荷荷。其。 效果与某一个基本额定动载荷相当。计算公式： P=Kp(X R+Y A)X-径向动载荷系数； Y轴向动载荷系数。查表 16 12 P260向心轴承： P=R浙江大学专用推力轴承： P=A表14-10向心轴承当量载荷系数X、Y的值浙江大学专用轴承类型12.3AC0reA / ReA / R eXYXY深沟球轴承0.1720.3450.6891.031.380.190.220.260.280.300.562.31.991.711.551.4510角接触球轴承(单列)= 150.1780.3570.7141.071.430.380.40

10、0.230.460.470.441.471.401.301.231.1910= 25-0.680.410.8710= 40-1.140.350.5710圆锥滚子轴承(单列)-1.5tg0.40.4ctg10调心球轴承(双列)-1.5tg0.650.65ctg10S角接触向心轴承轴向载荷的计算受力分析：Ni=Si+ QiSi总轴向力S= SiF的近似值可按如-内部轴向派生力下近似公式计算由于的存在，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。Ni Qi表14-13角接触向心球轴承第 i 个滚动体角接触向心球轴承圆锥滚子轴承轴承类型= 15= 2540=R / (2Y)SeR0.

11、68R1.14RAeY是的轴向系数R为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应:成对使用，对称安装下面分两个轴承面对面或背对背浙江大安学专用装两种情况进行详细分析。R1.若FA+S 2 S 1由于轴承 1 的右端已固定，轴不能向右移动，轴承 1 被压紧由平衡条件得轴承 1(压紧端) 承受的轴向载荷：。压紧端：A 1= FA+S 2轴承 2(放松端) 承受的轴向载荷：1O12O2放松端：A2= S22.若 FA+S 2 1 则有：压紧端：放松端：1= FA+22O21OF2= 22a1a21a12.若FA+2 1,则有：21放松端：压紧端：1= 2= 11-外圈宽边相对安装(反装)FA结论与正装

12、相同！浙江大学专用14-5 滚动轴承的组合一、轴承类设型计的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴浙江大学专用14-5 滚动轴承的组合一、轴承类设型计的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿2轮.径轴向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴浙江大学专用14-5 滚动轴承的组合一、轴承类设型计的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿2轮.径轴向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴浙江大学专用14-5 滚动轴承的组合一、轴承类设型计的选择1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿2轮.径轴向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球

13、轴承或圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴3.纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。浙江大学专用浙江大学专用为了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，处理轴承与其周围零件的之间关系， 也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、间隙二、轴承的固定两端固定调整、装拆和润滑密封等一系列问题。一端固定、一端游动。固定方式预留补偿间隙C=0.20.3 mm两端固定支承两端固定支承浙江大学专用2. 一端固定、一端游动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。选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。L选用圆柱滚子轴承时， 外圈应双向固定

14、。游动支承游动支承固定支承浙江大学专用调整垫片加减垫片二、轴承组合的调整1. 轴承间隙的调整加减垫片的厚度方法：螺钉调整调整垫片加减垫片螺钉调整浙江大学专用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2. 轴承的预紧此提高轴的旋转精度和刚度这种方法称为轴承的预紧。加金属垫片磨窄套圈方法浙江大学专用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3. 轴承组合位置的调整为轴承的预紧。目的：使轴上的零

15、件具有准确的工作位置如齿轮、带例如：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。才能保证正确啮合。轮等。方法：套杯+调整垫片浙江大学专用锥顶点不重合！轴承组合位置调整的方法： 套杯+调整垫片锥顶点重合！浙江大学专用拆。结三、轴承组合的配合内圈孔轴内圈与轴采用具有过盈的过渡配合轴公差： k6,m6基孔制配合类型外圈-轴承座孔 基轴制较松的过渡配合间隙配合孔公差： H7 ， J7,Js7 游动支点： G7一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈紧。设计轴承组合时，应考虑有利于轴承的装，以便在拆卸过程中不损坏其他零件四、轴承的拆装内圈：轴肩高度内圈外

16、经构不合理！浙江大学专用h1h1外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。浙江大学专用五、滚动轴承的润滑和密封润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。、滚动轴承的润滑润滑脂润滑油-常用高速、高温润滑剂固体润滑剂用于特殊dn场 值合作为选择润滑剂的条件:dn 间 接反映了轴颈的圆周速度。用速度因素当 dn(1.52) 105 公厘 r/ 最小时，采用脂润滑，否则用油润滑。脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用。浙江大学专用110润滑油的选择：润滑油的粘度根据速度因

17、素dn/(mmr/min)1000000dn 和工作温度t 来确定。500000例如：dn=100000 ，t=90 200000可用 110 号润滑油、滚动承的密封滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。1020651000005000011025020000400毛毡圈密封密封圈密封间隙密封迷宫式密封10000接触式20 40 60 80100 120t / -40 -20 0润滑油粘度的选择分类非接触式组合式密封-毛毡迷宫式密封浙江大学专用接触式密封：矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽密封唇朝里，目的内，它对轴密封唇朝外，产生一定的压力而起到密封作用。主要

18、目的是防是防漏油。灰尘、杂质防漏油防灰尘密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架， 有的没有，制成标准件。(b)密封圈密封适用场合：毛毡圈密封适用场合：(a)脂或油润滑，轴颈圆周轴速度 v45 m/s ，工作温度: -40100 脂润滑，要求环境清洁， 轴颈圆周轴速度 v45m/s ，工作温度不超过 90浙江大学专用非接触式密封：靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取 0.10.3 公厘。=0.10.3 mm(a)(b)间隙封圈适用场合：脂润滑，要求环境干燥清洁。浙江大学专用图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取 =1.52 mm 。=1.52 mm=0.10.2 mm将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙