第十一章滾動軸承

第11章滾動軸承概述滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的（例如：轉(zhuǎn)動的齒輪與軸）。11.1滾動軸承的構(gòu)造和特點(diǎn)滾動軸承的特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)精度高、啟動力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件，選用方便。本章主要講授：

滾動軸承的類型和代號（認(rèn)識軸承）；

滾動軸承的選用（包括類型選擇、尺寸選擇、承載能力驗(yàn)算）；

滾動軸承的裝置設(shè)計。滾動軸承的構(gòu)成：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架等(各類滾動體)類型和代號111.2滾動軸承的類型和選擇一、滾動軸承的分類α軸承的公稱接觸角，滾動體和外圈滾道接觸點(diǎn)的法線和軸承半徑方向的夾角。◆按滾動體的形狀不同分類：球軸承、滾子軸承；

◆按滾動體的列數(shù)分類：單列、雙列、多列；→以Fr(徑向載荷)為主→Fr＋Fa(徑向)按承受的載荷方向→Fa＋Fr(軸向)αααα=0°徑向接觸角接觸向心角接觸推力軸向接觸→Fa(軸向載荷)向心軸承推力軸承徑向接觸:α=0°角接觸:0°＜α≤45°角接觸:45°＜α＜90°軸向接觸:α=90°◆按軸承的結(jié)構(gòu)形式不同分類：類型和代號2滾動軸承的主要類型在實(shí)際應(yīng)用中，滾動軸承的結(jié)構(gòu)形式有很多。作為標(biāo)準(zhǔn)的滾動軸承，在國家標(biāo)準(zhǔn)中分為13類，其中，最為常用的軸承大約有下列６類:深溝球軸承圓柱滾子軸承推力球軸承角接觸球軸承圓錐滾子軸承調(diào)心球軸承11.2.2滾動軸承類型的選擇選擇滾動軸承類型時可參考以下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)載荷加大后有沖擊載荷時，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時，宜用球軸承。（2）當(dāng)只受徑向載荷時，或雖同時受徑向和軸向載荷，但以徑向載荷為主時，應(yīng)用向心軸承。當(dāng)只受軸向載荷時，一般應(yīng)用推力軸承，而當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時，可用角接觸球軸承或深溝球軸承。當(dāng)徑向和軸向載荷都較大時，應(yīng)采用角接觸軸承。（4）當(dāng)要求支承具有較大剛度時，應(yīng)用滾子軸承。（5）當(dāng)軸的撓曲變形大或軸承座孔不同、跨度大而對支承有調(diào)心要求時，應(yīng)選用調(diào)心軸承。（6）為便于軸承的裝拆，可選用內(nèi)、外圈分離的軸承。（7）從經(jīng)濟(jì)角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，可用滾子軸承，也可用球軸承。類型和代號3二、滾動軸承的代號方法11.3滾動軸承的主要類型和代號前置代號基本代號后置代號

軸承的分

部件代號內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

代

號密

封

與

防

塵

結(jié)

構(gòu)

代

號保

持

架

及

其

材

料

代

號特

殊

軸

承

材

料

代

號公

差

等

級

代

號游

隙

代

號多

軸

承

配

置

代

號其

它

代

號五四三二一類

型

代

號尺寸系

列代號內(nèi)

徑

代

號寬

度

系

列

代

號直

徑

系

列

代

號滾動軸承代號構(gòu)成：代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由GB/T272規(guī)定。前置代號——表示軸承的分部件?；敬枴硎据S承的類型與尺寸等主要特征。后置代號——表示軸承的精度與材料的特征。

類型和代號4◆內(nèi)徑代號：內(nèi)徑代號×5=內(nèi)徑，如：08表示軸承內(nèi)徑d=5×08=40mm。內(nèi)徑d10121517代號00010203特殊情況：◆尺寸系列代號：表達(dá)相同內(nèi)徑但外徑和寬度不同的軸承。外徑系列代號：輕(2)、中(3)、重(4)◆類型代號：常用軸承代號為3、5、6、7、N五類，詳細(xì)代號查閱類型代號表?！艄畹燃壌枺汗罘?、4、5、6(6x)、0級，共五個級別。以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)為代號，0級不標(biāo)注。高級低級

寬度系列代號：0、1、2，對應(yīng)同一直徑系列的軸承，其寬度依次遞增。多數(shù)軸承在代號中不標(biāo)出代號0，但對于調(diào)心滾子軸承(2類)和圓錐滾子軸承(3類)，寬度系列代號0應(yīng)標(biāo)出。數(shù)字

012窄正常寬（可省略）類型和代號5三、軸承代號示例6308：6─深溝球軸承，(0)─窄系列3─中系列，08─內(nèi)徑d=40mm，公差等級為0級，7214AC/P4：7─角接觸球軸承，(0)─窄系列，2─輕系列，14─內(nèi)徑d=70mm，公差等級為4級，公稱接觸角α=25°；30213：3─圓錐滾子軸承，2─輕系列，13─內(nèi)徑d=65mm，0─寬度代號(0不可省略)，公差等級為0級；6103：6─深溝球軸承，(0)─窄系列，1─特輕系列，03─內(nèi)徑d=17mm，公差等級為0級；

哈工大有一滾動軸承的代號為6208/P5，其類型為，軸承內(nèi)孔直徑為寬度系列為，精度等級為深溝球軸承40mm窄系列5級內(nèi)徑為25mm，輕窄系列的角接觸球軸承，接觸角，精度等級為6級，則該軸承的代號為

。70205C/PC類型選擇1滾動軸承的類型選擇選擇軸承的類型和直徑系列按軸徑確定軸承內(nèi)徑滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，同學(xué)們應(yīng)能在機(jī)械設(shè)計過程中，根據(jù)使用的要求較合理地選擇滾動軸承的類型與規(guī)格。滾動軸承選擇的一般過程如下：對沒有嚴(yán)格要求的軸承可不進(jìn)行承載能力驗(yàn)算END進(jìn)行承載能力驗(yàn)算合格不合格對有較嚴(yán)格要求的軸承

11.4滾動軸承的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則(一)失效形式:2.失效形式:各滾動體受力不均勻各滾動體受力均勻(1)疲勞破壞(點(diǎn)蝕)(2)過大塑性變形←←點(diǎn)、線接觸→正常失效→壽命計算→常用ｎ極低、Ｆ較大→靜強(qiáng)度計算(3)早期磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損→不正常當(dāng)軸承┌軸Fa→承受└徑Fr→1.受力分析－下半圈受載上半圈不受載滾動軸承尺寸的選擇2滾動軸承的失效形式點(diǎn)蝕膠合斷裂滾動軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時可能出現(xiàn)各種類型的失效，下列為常見的失效形式：磨損更多的失效二、滾動軸承的計算準(zhǔn)則對于轉(zhuǎn)動的滾動軸承,疲勞點(diǎn)蝕是其主要失效形式,因而主要是進(jìn)行壽命計算,必要時再作靜強(qiáng)度校核。對于不轉(zhuǎn)動、低速或擺動的軸承，局部塑性變形是其主要失效形式，因而主要是進(jìn)行靜強(qiáng)度計算。對于高速軸承，發(fā)熱以至膠合是其主要失效形式，因而除進(jìn)行壽命計算外還應(yīng)該校核極限轉(zhuǎn)速。(二)壽命計算:一.基本定義：2.基本額定壽命(Ｌ10,Ｌh)－二.壽命計算公式三.當(dāng)量動載荷Ｐ四.軸承的軸向載荷FＡ五.軸承壽命計算步驟對與在一定載荷作用下運(yùn)轉(zhuǎn)的單個滾動著軸承，出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)速或在一定轉(zhuǎn)速下所經(jīng)歷的時間1.軸承壽命－3.基本額定動載荷Ｃ一組同一型號軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn),可靠度為90％時,能達(dá)到或超過的壽命→90％軸承在發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到或超過的壽命→概率為90％→其失效率為10％。Ｌ/(1×106r)R/(％)－當(dāng)軸承L10＝10６轉(zhuǎn)時，軸承的工作溫度在100°以下，軸承能承受的最大載荷。向心軸承→Cr推力軸承→CaC當(dāng)P=C→

L10＝10６轉(zhuǎn);當(dāng)P≠C→

L10＝?;→壽命計算當(dāng)L10＝10６轉(zhuǎn)→P=C

當(dāng)L’10≠10６轉(zhuǎn)→P=?預(yù)期壽命3.基本額定動載荷Ｃ在當(dāng)量動載荷P作用下的基本額定壽命為考慮軸承在高于120的溫度下工作，材料的硬度下降，C下降考慮沖擊與振動的影響，軸承所受到的實(shí)際載荷會大于名義載荷11.5.2、當(dāng)量動載荷假想載荷作用下軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相同，則稱該假想載荷為當(dāng)量動載荷，用P表示。徑向載荷軸向載荷同時作用的軸承實(shí)際載荷假想載荷與基本額定動負(fù)荷的方向相同當(dāng)量動載荷P的計算式為動載荷徑向系數(shù)動載荷軸向系數(shù)徑向載荷軸向載荷軸承的軸向載荷Fa1.徑向接觸軸承－(6、1、2類)A1212A一端固定、一端游動

Fa1A指向者受力Fa2兩端固定→→固定端受力

Fa1=A,Fa2=0Fa1=0,Fa2=A2.角接觸軸承

(3、7類)(1)內(nèi)部軸向力Si′－產(chǎn)生原因：(2)（成對使用）安裝型式：角接觸軸承應(yīng)成對使用→以抵消內(nèi)部軸向力和避免軸產(chǎn)生軸向竄動①正安裝（內(nèi)八字、面對面）→兩軸承外圈的窄邊相對→S面對面→支點(diǎn)內(nèi)移→宜Ⅰ型→剛度↑②反安裝（外八字、背對背）→兩軸承外圈的寬邊相對→S背對背→支點(diǎn)外移→宜Ⅱ型→剛度↑s1s2ⅠⅡs1s2ⅠⅡ由力的平衡條件得作用在軸承Ⅱ上的軸向載荷為（壓緊端）作用在軸承上的軸向載荷只有自身的內(nèi)部軸向力（放松端）取軸承內(nèi)圈和軸為分離體若由力的平衡條件得作用在軸承Ⅰ上的軸向載荷為（壓緊端）作用在軸承Ⅱ上的軸向載荷只有自身的內(nèi)部軸向力（放松端）取軸承內(nèi)圈和軸為分離體若1.判斷壓緊、放松端壓緊端－

Fa緊=除本身的內(nèi)部軸向力外其余軸向力之和放松端－

Fa松=本身的內(nèi)部軸向力2.求Fa1、Fa2方法例:一對反裝7312AC軸承,FR1＝5000N,FR2＝8000N，F(xiàn)A=2000N，由1軸承指向2軸承，n＝960r/min,fP＝1.2,求軸承壽命。解:①畫安裝簡圖②求Fa1，F(xiàn)a2→

Fs1＝0.68FR1＝0.68×5000＝3400NFs2＝0.68FR2＝0.68×8000＝5440NFs2Fs11FA2FR1FR2∵Fs2＋FA＝7440N＞Fs2＝5440N∴Ⅰ緊Ⅱ松∴Fa1＝Fs2＋FA＝7440N,Fa2＝Fs2＝5440N查得7212AC軸承的C＝58200N，e＝0.68∵Fa1／FR1＝7440／5000＝1.488＞e∴X1＝0.41，Y1＝0.87

P1＝X1FR1＋Y1Fa1＝0.41×5000＋0.87×7440＝8523N∵Fa2／FR2＝5440／8000＝0.68=eP2＝FR2＝8000N∴X2＝1,Y2＝0∵P1＞P2∴Ⅰ軸承危險滾動軸承中受載最大的滾動體與滾道接觸中心處引起的計算接觸應(yīng)力達(dá)到一定值時的載荷，為軸承的基本額定靜負(fù)荷C0當(dāng)量靜載荷P0是一個假想載荷，其作用方向與基本額定靜負(fù)荷相同，而在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承的受載最大滾動體與滾道接觸處的塑性變形總量與實(shí)際載荷作用下的塑性變形總量相同。當(dāng)量靜載荷對于向心軸承、角接觸軸承，當(dāng)量靜載荷取下面兩式中計算出的較大值11-6滾動軸承的靜強(qiáng)度計算滾動軸承的靜強(qiáng)度校核公式為取決于軸承的使用條件11-7滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速

是指軸承在一定載荷和潤滑條件下所允許的最高轉(zhuǎn)速當(dāng)軸承的當(dāng)量動負(fù)荷P超過0.1C時,需將手冊中的極限轉(zhuǎn)速乘以小于1的載荷系數(shù)當(dāng)向心軸承受軸向載荷時,需將手冊中查得的極限轉(zhuǎn)速乘以小于1的載荷分布系數(shù)于是,軸承允許的極限轉(zhuǎn)速為11.8滾動軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承部件：在機(jī)器中,傳動件、軸、滾動軸承、機(jī)體、潤滑及密封等組成為一個相互聯(lián)系的有機(jī)整體?；疽螅?.支承結(jié)構(gòu)正確，軸承內(nèi)外圈及軸上零件定位固定正確2.軸承與軸上零件（包括軸承）裝拆方便。3.軸承間隙可調(diào)。4.軸承與軸及座孔配合正確5.潤滑和密封方式正確，結(jié)構(gòu)合理。6.動、靜件間有足夠的相對間距。7.工藝性好。8.符合機(jī)械制圖規(guī)范。四、軸承壽命計算程序框圖已知選擇類型選擇代號查計算計算計算查e值查X、Y值輸出結(jié)果YY查NN軸承裝置的設(shè)計111.8軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承的裝置設(shè)計的內(nèi)容包括：軸承的定位和緊固、軸承的配置設(shè)計、軸承位置的調(diào)節(jié)、軸承的潤滑與密封、軸承的配合以及軸承的裝拆等問題。滾動軸承的定位和緊固滾動軸承的軸向緊固是指將軸承的內(nèi)圈或外圈相對于軸或軸承座實(shí)施緊固。具體的緊固方法有很多，下面列舉常用的方法。

軸承裝置的設(shè)計211.8.1軸承部件的軸向固定

2.一端固定、一端游動：3.兩端游動:1.兩端固定①每個支點(diǎn)固定一個方向→雙向均固定內(nèi)圈固定內(nèi)側(cè)，外圈固定外側(cè)正安裝:同上反安裝:內(nèi)圈固定外側(cè)，外圈固內(nèi)側(cè)A12角接觸軸承

(3、7類)軸承固定方式

徑向軸承(6、1、2類)③要求3:應(yīng)用:跨距短L<300～500mm,溫差不大C不可調(diào)游隙軸承:(向心軸承）可調(diào)游隙軸承:（角接觸軸承）②要求2:調(diào)整墊片C查手冊在不受A端留間隙C=0.25~0.35→其中一個支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)不固定固定支點(diǎn)－游動支點(diǎn)內(nèi)外圈的內(nèi)外側(cè)均固定1、2、6類軸承:N類軸承：3、7類軸承：固定內(nèi)圈兩側(cè),外圈與座孔間隙配合內(nèi)外圈內(nèi)外側(cè)均固定不可作游動支點(diǎn)應(yīng)用:跨距長L>300～500mm,溫差大12A一端固定，一端游動2.一端固定，一端游動軸承固定方式應(yīng)用:特殊場合3.兩端游動通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)1）軸承間隙的調(diào)整11.8.2軸承部件的調(diào)整軸承裝置的設(shè)計3錐齒輪或蝸桿在裝配時，通常需要進(jìn)行軸向位置的調(diào)整。為了便于調(diào)整，可將確定其軸向位置的軸承裝在一個套杯中，改變套杯在外殼孔中的位置即可方便地對軸系部件進(jìn)行整體調(diào)整。

2）軸上傳動件位置的調(diào)整軸承裝置的設(shè)計5滾動軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。滾動軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，外徑與外殼孔的配合采用基軸制。軸承的內(nèi)、外圈屬于薄壁零件，容易變形。當(dāng)它裝入外殼孔或裝在軸上后，其內(nèi)外圈的不圓度將受到外殼孔及軸頸形狀的影響。11.8.3滾動軸承的配合軸承內(nèi)圈與軸松————→緊js6，j6，k6，m6，n6松————→緊G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔基孔制：基軸制：5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的配合。

滾動軸承配合的選擇原則：1）轉(zhuǎn)動圈比不動圈配合緊一些2）高速、重載、有沖擊、振動時，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時，配合應(yīng)松一些3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時，配合應(yīng)緊一些4）常拆卸的軸承或游動套圈應(yīng)取較松的配合11.8.4軸承的裝拆

要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不允許通過滾動體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力拆卸：安裝：軸肩高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度提高支承剛度的