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第8章滾動軸承8.1滾動軸承的功用、類型功用：在保證軸承有足夠壽命條件下，用以支承轉(zhuǎn)動（或擺動）零件，可以減少運動付之間的摩擦，使運動付轉(zhuǎn)動靈活。優(yōu)點：摩擦阻力小、起動靈活效率高、潤滑簡便、易于互換使用、維修方便、價格便宜，應(yīng)用廣結(jié)構(gòu)緊湊可同時承受軸向和徑向載荷缺點：承受沖擊載荷能力差,高速下壽命低,

振動及噪聲較大

組成：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架內(nèi)圈與軸徑配合、外圈與軸承座孔配合：內(nèi)圈動，外圈不動外圈動，內(nèi)圈不動內(nèi)圈、外圈都動

凹槽滾道用以降低接觸應(yīng)力、限制滾動體軸向移動保持架使?jié)L動體等距離分開，減小摩擦和磨損滾動體的種類：球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、滾針內(nèi)圈、外圈和滾動體:要求強度高、耐磨性好一般用鉻錳高碳鋼如：GCr15GCr15SiMn等。不低于HRC60~65,工作表面需經(jīng)磨削拋光。軸承元件都經(jīng)過150oC的回火處理，通常軸承工作溫度不高于120oC，所以軸承元件的硬度不會下降。保持架多用軟鋼沖壓而成，也有的用銅及塑料制成?；疖囕嗇S減速器上的應(yīng)用1、滾動軸承的類型在新的國家標(biāo)準(zhǔn)中滾動軸承共分為12種類型，各類軸承的結(jié)構(gòu)形式，工作性能都有所不同，分別適用于不同載荷、轉(zhuǎn)速及特殊的工作條件。公稱接觸角：滾動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的平面之間的夾角（簡稱接觸角）滾動軸承的類型名稱、代號、簡圖和特點見p232表8-1按承載方向和接觸角分：向心軸承(主要承受徑向載荷)：公稱接觸角00到450推力軸承(主要承受軸向載荷)：公稱接觸角450到900滾動軸承向心軸承球軸承雙列角接觸球軸承（6，0）角接觸球軸承（6，7）四點接觸球軸承（6，QJ

)滾子軸承球軸承滾子軸承推力軸承球軸承滾子軸承深溝球軸承（0，6）雙列深溝球軸承（0，4）調(diào)心球軸承（1，1）外球面球軸承（0，U）

圓柱滾子軸承（2，N）調(diào)心滾子軸承（3，2

）圓錐滾子軸承（7，3）推力球軸承（8，5）雙向推力球軸承（8，5）

推力調(diào)心滾子軸承（9，2）推力圓柱滾子軸承（9，8

）00<450450<9002、滾動軸承的代號

用字母加數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-1993規(guī)定，由三部分組成：

前置代號基本代號后置代號寬度系列代號直徑系列代號前置代號基本代號后置代號滾動軸承代號的構(gòu)成類型代號尺寸系列代號軸承分部件代號內(nèi)徑代號五二一三四內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號公差等級代號游隙代號（1）基本代號：類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號類型代號：軸承類型代號用數(shù)字和字母表示，見表34-1內(nèi)徑代號：見p237表8-3尺寸系列代號：由兩位數(shù)字組成第一位代表寬度或高度系列第二位代表直徑系列直徑系列代號——右起第三位數(shù)字代表直徑系列代號，表示內(nèi)徑相同的同類軸承的不同外徑和寬度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑系列代號用7、8、9、0、1、2、3、4、5表示外徑尺寸，并且其尺寸依次遞增。具體尺寸見圖寬度系列代號——右起第四位數(shù)字代表寬度系列代號，表示內(nèi)、外徑相同的同類軸承其寬度或高度變化的系列。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，寬度系列代號用8、0、1、2、3、4、5、6表示寬度尺寸。推力軸承是指高度系列，代號用7、9、1、2表示。其尺寸依次遞增。正常寬度代號為0可以省略。具體尺寸見表例：6204d＝20mm直徑系列代號為2，代表輕系列軸承。寬度系列代號為0軸承類型代號，6代表深溝球軸承。直徑系列代號為2，代表輕系列軸承。寬度系列代號為2。軸承類型代號，N代表短圓柱滾子軸承。直徑系列代號為2，代表輕系列軸承。寬度系列代號為2。軸承類型代號，2代表調(diào)心滾子軸承。直徑系列代號為2，代表輕系列軸承。寬度系列代號為0軸承類型代號，6代表深溝球軸承。N2210d=50mm23224d=120mmd=22mm62/22（2）前置代號：用字母表示L---可分離軸承的可分離內(nèi)圈或外圈R---不帶可分離內(nèi)圈或外圈的軸承K---滾子和保持架組件WS、GS---分別為推力圓柱軸承的軸圈、座圈（3）后置代號：8組內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號：C、AC、B代表接觸角為150、250、400下面介紹幾種常用的軸承類型代號6,向心軸承，接觸角為00,主要承受徑向載荷，但也能承受一定的雙向軸向載荷。結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉。使用時內(nèi)外圈軸線間允許偏斜角8'~16'，軸承游隙越大，允許偏斜角越大。代號N,向心軸承，接觸角為00，滾動體是短圓柱滾子。內(nèi)圈或外圈上有凹槽，內(nèi)圈或外圈一般可沿軸向做相對移動。徑向承載能力較大，不能承受軸向載荷。這類軸承內(nèi)外圈軸線間允許偏斜角為，適用于剛性大，軸孔對中好的地方。（1）深溝球軸承（2）圓柱滾子軸承類型代號為5，為推力軸承。只能承受單向軸向載荷，不能承受徑向載荷，極限轉(zhuǎn)速也較低。兩個套圈的內(nèi)徑不同，內(nèi)徑較小者稱為緊圈，與軸緊配合旋轉(zhuǎn)，內(nèi)徑較大者稱為松圈與軸有間隙，固定在機座上，緊圈與松圈心力大，摩擦和發(fā)熱都較嚴(yán)重，因此不宜用于高速。（3）推力球軸承類型代號為7，向心軸承。除承受徑向載荷外還能承受較大的單向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速也較高。滾動體和外圈的公稱接觸角越大，軸向承載能力越強。這類軸承應(yīng)成對使用，能通過調(diào)正軸向游隙進行預(yù)緊以提高軸承剛度，可在運轉(zhuǎn)精度較高的地方使用。（4）角接觸球軸承(5)圓錐滾子軸承(角接觸球軸承)類型代號為3，角接觸球軸承,可以同時承受較大的徑向載荷和軸向載荷,比角接觸球軸承可承受更大的載荷。內(nèi)圈與外圈可以分離,安裝方便.可以通過調(diào)整徑向間隙進行預(yù)緊,提高軸承的支承剛度.這種軸承也應(yīng)成對使用,極限轉(zhuǎn)速較低。

滾動軸承類型的選擇選擇軸承時需根據(jù)軸承的類型和特點,以及軸承所受的載荷性質(zhì),轉(zhuǎn)速的高低,支承剛度,安裝精度等來選擇軸承。1、軸承的載荷載荷的大小、方向、性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。載荷較大時--應(yīng)選用線接觸的滾子軸承載荷較小時--應(yīng)選用點接觸的純軸向載荷--應(yīng)選用推力軸承純徑向載荷--應(yīng)選用圓柱滾子軸承,深溝球軸承或滾針軸承。較大的徑向載荷和較大軸向載荷時--應(yīng)選用角接觸軸承。在一些結(jié)構(gòu)中也可用向心軸承和推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。

軸承的轉(zhuǎn)速較高時，宜選用點接觸的球軸承，一般球軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速。

當(dāng)支承剛度要求較高時，可采用成對安裝的角接觸軸承，或采用預(yù)緊軸承的方法來提高支承剛度。當(dāng)支承跨度大、軸的變形大、剛度較低或兩軸承孔中心有誤差時，需選用自動調(diào)心軸承，這類軸承允許有較大的偏斜角。帶內(nèi)錐孔的軸承可以調(diào)整軸承的徑向間隙，能提高軸系的旋轉(zhuǎn)精度，便于裝在長軸上。具有內(nèi)外可分離的軸承，便于裝拆。2、軸承的轉(zhuǎn)速3、剛性及調(diào)心性能的要求軸承的轉(zhuǎn)速4、裝拆的要求8.2滾動軸承的受力特征和計算準(zhǔn)則1、滾動軸承的受力分析

Fa作用下認(rèn)為各滾動體平均分擔(dān)Fr作用下上半圈滾動體不受載，下半圈滾動體受載不同

Fmax

5Fr/z(點接觸)或Fmax

4.6Fr/z(線接觸)2、滾動軸承的載荷計算FiFriFsiFr由于角接觸軸承受純徑向載荷會產(chǎn)生附加軸向力，為使兩軸承的軸向力能相互抵消一部分，所以角接觸軸承應(yīng)成對使用一般軸承徑向載荷作用中心為寬度中點角接觸軸承徑向載荷作用中心為各滾動體矢量與軸心線的交點角接觸軸承的徑向載荷會產(chǎn)生附加軸向力Fs

（1）徑向載荷計算

（2）軸向載荷計算

FiFriFsiFr作用與軸系上的軸向工作合力為FA一般軸承，受FA作用的軸承的軸向載荷Fa=FA不受FA作用的軸承的軸向載荷Fa=0角接觸軸承：徑向載荷會產(chǎn)生附加軸向力Fs

角接觸軸承附加軸向力的大?。喊匆话霛L動體受力，有：Fs

1.25Frtan角接觸軸承附加軸向力方向：軸承外圈的寬邊指向窄邊，通過內(nèi)圈作用于軸上角接觸軸承軸向力的大小：a)正裝正裝：面對面Fs1Fs2為了使附加軸向力互相抵消一部分，所以向心軸承應(yīng)該成對使用。常有兩種安裝方式：a)正裝b)反裝

（1）如果Fs1+FA>Fs2軸有右移的趨勢，此時軸承2被壓緊，軸承1被放松。根據(jù)力的平衡原理，軸承2的外環(huán)上必產(chǎn)生S2’力來加以平衡。軸承1（松軸承）上的軸向力為：

Fa1=Fs1

軸承2（緊軸承）上的軸向力為：

Fa2=Fs1+FAFs1Fs2FRFAFr1Fr2S2’S2’Fs1+FA=Fs2+S2‘故S2‘=Fs1+FA-Fs2FiFriFsiFr（2）如果Fs1+FA<Fs2軸有左移的趨勢，此時軸承1被壓緊，軸承2被放松。根據(jù)力的平衡原理，軸承1的外環(huán)上必產(chǎn)生S1’力來加以平衡。軸承1（緊軸承）上的軸向力為：

Fa1=Fs2

-FA軸承2（松軸承）上的軸向力為：

Fa2=Fs2Fs1+FA+S1‘=Fs2

故S1‘=Fs2-FA-Fs1Fs1Fs2FRFAFr1Fr2S1’S1’反裝：背對背Fs1Fs2FRFAFs1Fs2FRFAFr1Fr2S1’S1’Fs1Fs2FRFAFr1Fr2S2’S2’緊軸承緊軸承松軸承松軸承Fs1Fs2FRFAFs1Fs2FRFA松軸承緊軸承緊軸承松軸承還有其他四種情況1）首先根據(jù)軸承的安裝方式即正裝或反裝，決定附加軸向力的方向。并判斷出全部軸向力合力的指向，找出被壓緊的軸承和被放松的軸承。2）被壓緊的軸承的軸向力，等于除了自身以外的所有軸向力的代數(shù)和（意味著力的方向由正負(fù)號表示）。（緊邊的軸向力為另一端全部軸向力的矢量和）3）被放松的軸承的軸向力，等于自身的附加軸向力。

Fs1Fs2FRFAFr1Fr2S1’S1’緊軸承松軸承另外一種角接觸軸承軸向載荷的計算方法：對每一個角接觸軸承來說，要么被壓緊，要么被放松，其軸向力Fa的大小，對于緊軸承軸向力，等于除了自己本身以外的所有軸向力的代數(shù)和，對于松軸承軸向力，等于自身的附加軸向力。其每一個角接觸軸承的軸向力必為二者之中的最大者。Fs1Fs2FRFAFr1Fr2S1’S1’Fs1Fs2FRFAFr1Fr2S2’S2’松軸承：Fa1＝Fs1緊軸承：Fa1＝Fs2–FA取兩者之中max值者，即為本軸承所受軸向力松軸承：Fa2＝Fs2緊軸承：Fa2＝Fs1＋FA取兩者之中max值者，即為本軸承所受軸向力3、滾動軸承的失效和計算準(zhǔn)則失效形式：1）滾道和滾動體的疲勞點蝕滾動軸承的各元件承受脈動循環(huán)變化的載荷與應(yīng)力

進行壽命計算2）軸承的塑性變形在過大的靜載荷與沖擊載荷作用下，滾動體與套圈滾道上有可能產(chǎn)生不均勻的塑性變形。這種失效多發(fā)生轉(zhuǎn)速極低或擺動的軸承中。另外，由于不正常的安裝、拆卸、及操作也會引起軸承元件的破損。進行靜強度計算3）軸承磨粒磨損

采用合理的潤滑措施和密封裝置，高速軸承還應(yīng)校核極限轉(zhuǎn)速滾動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則：對于一般的滾動軸承，針對軸承的失效形式，其相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則為：首先按額定動載荷進行壽命計算；然后再按額定靜載荷進行壽命計算。對于高速滾動軸承，其相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則為：首先按額定動載荷進行壽命計算；然后再按額定靜載荷進行壽命計算；還要進行必要的極限轉(zhuǎn)速計算。8.3滾動軸承的強度特征和壽命計算1、滾動軸承的壽命計算軸承的壽命:

軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕前內(nèi)外圈間的相對運動的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)基本額定壽命：

可靠度為90%、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運轉(zhuǎn)條件下的壽命符號L10(106r)或L10h(h)

基本額定動載荷C:

基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)時軸承所能承受的恒定載荷在基本額定動載荷C的作用下，這種軸承可以工作106r而不發(fā)生疲勞點蝕，可靠度為90%徑向基本額定動載荷Cr:指向心軸承軸向基本額定動載荷Ca:指推力軸承實驗表明：P×L10=常數(shù)=C1，P---當(dāng)量動載荷基本額定壽命的計算公式：L10=(C/P)

當(dāng)已知軸承的當(dāng)量動載荷P時和軸承的預(yù)期使用壽命Lh’，可用上式求得相應(yīng)的計算額定動載荷C’，選用軸承的C值應(yīng)大于或等于C’。預(yù)期使用壽命見p244表8-6當(dāng)量動載荷：P=fd(xFr+YFa)X、Y---徑向和軸向動載荷系數(shù),見表34-7fd---沖擊載荷系數(shù),見表8-7表8--7徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y軸承類型深溝球軸承0.0250.222.0Fa

C0r

eFa/Fr>eFa/Fr

≤eXYXY0.0400.241.80.0700.271.60.1300.311.40.2500.370.561.210………………0.0150.381.470.0290.401.400.0580.431.300.0870.461.23

α=

15?0.1200.470.441.1910…………角接觸球軸承α=

25?----0.680.410.8710α=

40?----1.140.350.5710

圓錐滾子軸承----(e)

0.40(Y)10調(diào)心球軸承

----(Y2)

(Y1)

0.65--1表8---8載荷系數(shù)

fP

載荷性質(zhì)無沖擊或輕微沖擊中等沖擊強烈沖擊fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.02)載荷和轉(zhuǎn)速有變化時的壽命計算：

特殊情況下的軸承的計算方法：1)若硬度降至58HRC以下或高溫時，要修正CCT=gTC或CH=gHC其中，CT－－經(jīng)過溫度修正的基本額定動載荷，NgT－－溫度系數(shù)，見p246表8-9CH－－經(jīng)過材料硬度修正的基本額定動載荷，NgH－－硬度系數(shù)，gH＝（HRC/58）3.63)可靠度不為90%、特殊軸承性能和運轉(zhuǎn)條件的額定壽命：a1－－可靠性壽命修正系數(shù)，見p247表8-10a2－－壽命修正系數(shù)，由軸承廠提供a3－－軸承運轉(zhuǎn)條件系數(shù)，由軸承廠提供

2、滾動軸承的靜強度計算靜載荷：指軸承套圈相對轉(zhuǎn)速為零時作用在軸承上的載荷靜載荷計算：C0S0P0

其中，C0－－基本額定靜載荷

S0－－安全系數(shù)，見p247表8-11

當(dāng)量靜載荷：p0r=X0Fr+Y0Fa其中，X0－－徑向靜載荷系數(shù)Y0－－軸向靜載荷系數(shù)3、極限轉(zhuǎn)速Nlim：指軸承在一定工作條件下，達到所能承受最高熱平衡溫度時的轉(zhuǎn)速值工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于極限轉(zhuǎn)速在脂潤滑和油潤滑的條件下，0級公差、潤滑冷卻正常、與剛性軸承座和軸配合、軸承載荷P0.1C的軸承，Nlim可查否則，要修正：N=f1f2Nlim

其中，f1－－載荷變化系數(shù)，見p248圖8-11f2－－載荷分布系數(shù)，見p248圖8-123、成對安裝角接觸軸承的計算(按一個軸承計算)基本額定動載荷：角接觸球軸承：Cr=

20.7Cr1.62Cr

圓錐滾子軸承：Cr=

27/9Cr1.71Cr基本額定靜載荷：C0r=2

C0r極限轉(zhuǎn)速：Nlim=(0.6~0.8)Nlim

成對安裝的角接觸球軸承組計算當(dāng)量動載荷時，徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y值按雙列軸承選用，e值與單列軸承相同。5、滾動軸承的類型選擇1）轉(zhuǎn)速高，載荷小，要求旋轉(zhuǎn)精度高，宜選球軸承；否則，宜選滾子軸承2）同時受徑向和軸向載荷，一般選角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；若徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球軸承；而軸向載荷大，徑向載荷小，可選推力角接觸球軸承、四點接觸球軸承或選用推力球軸承和深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)3）內(nèi)、外圈間的傾斜角應(yīng)控制在允許角偏斜值之內(nèi)4）剛度要求大的軸系，宜選雙列球軸承、滾子軸承或四點接觸球軸承5）為便于安裝拆卸和調(diào)整間隙，可選內(nèi)、外圈可分離的分離型軸承6）選用時注意經(jīng)濟性。見p249例8-1見p250例8-2滾動軸承尺寸選擇的過程

由力分析確定軸承所承受的Fr與Fa計算當(dāng)量動載荷P=fP(XFr+YFa)明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)期壽命L’h計算軸承應(yīng)滿足的基本額定動載荷由手冊查取合適的軸承C手冊≥C計算滾動軸承壽命的過程:

由軸上零件的載荷情況求出Fr與Fa計算當(dāng)量動載荷P=fP(XFr+YFa)計算軸承的壽命當(dāng)Lh≥Lh’

時，則滿足使用要求8.4滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計1、軸系支點的軸向固定型式見動畫（1）兩端固定（2）一端雙向固定，一端游動兩端游動（3）兩端游動軸承的拆卸:外圈：應(yīng)留拆卸高度，或留螺孔。軸承內(nèi)圈的拆卸滾動軸承的安裝裝內(nèi)圈于軸上內(nèi)外圈上同時受力內(nèi)圈的軸向固定：1.軸肩、軸環(huán)與套筒彈性擋圈2.軸系常用緊固件圓螺母軸端擋圈2.軸系常用緊固件

止動環(huán)緊定套3.其它端蓋螺紋環(huán)2、滾動軸承的配合內(nèi)圈與軸的配合是基孔制，外圈與軸承座的配合是基軸制回轉(zhuǎn)圈套常取過盈的過度配合，如k5,k6不回轉(zhuǎn)圈套常取間隙配合，如H7,G7