第18章滾動(dòng)軸承1

第18章滾動(dòng)軸承

1.了解滾軸承的構(gòu)造、主要類型。

2.熟悉滾動(dòng)軸承的代號(hào)。

3.掌握滾動(dòng)軸承的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

4.明確滾動(dòng)額定壽命、額定動(dòng)載荷、額定靜載荷當(dāng)量動(dòng)載荷、當(dāng)量靜載荷等概念。

5.掌握滾動(dòng)軸承進(jìn)行選擇計(jì)算和組合設(shè)計(jì)。基本要求軸承的選擇及計(jì)算，特別是壽命計(jì)算，軸承裝置的設(shè)計(jì)。角接觸軸承的載荷計(jì)算，軸承裝置的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：難點(diǎn)：18.1概述18.2滾動(dòng)軸承的類型和選擇18.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)18.4滾動(dòng)軸承的力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則18.5滾動(dòng)軸承的動(dòng)載荷和壽命計(jì)算18.6滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算18.7極限轉(zhuǎn)速18.9滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18.10滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封構(gòu)造保持架4滾動(dòng)體3外圈2內(nèi)圈1內(nèi)圈與軸頸裝配在一起并隨軸回轉(zhuǎn)外圈與軸承座孔裝配在一起，多數(shù)情況下外圈不動(dòng)滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的要求有球、圓柱滾子圓錐滾子、球面滾子等保持架使?jié)L動(dòng)體等距離分布并減少滾動(dòng)體間的摩擦和磨損18.1.1構(gòu)造接觸角：套圈與滾動(dòng)體接觸處的法線和垂直于軸承軸心線的平面間的夾角。18.2滾動(dòng)軸承的類型和選擇角偏斜：由于軸承安裝誤差、軸的變形，導(dǎo)致內(nèi)外圈中心線之間偏斜，二者的夾角。極限轉(zhuǎn)速(TypesofRollingBearingsandBearingSelection)術(shù)語(yǔ)18.2.1類型1、分類α＝0：6（深溝球軸承）4（雙列深溝球軸承）N（圓柱滾子軸承）2、常用類型、性能、特點(diǎn)主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受少量雙向軸向載荷，在高速時(shí)，可來代替推力球軸承。6（深溝球軸承）N（圓柱滾子軸承）只能承受徑向載荷，不能承受軸向載荷6（深溝球軸承）(Deepgrooveballbearing)N（圓柱滾子軸承）18.2.1類型7（角接觸球軸承）0（雙列角接觸球軸承）能同時(shí)承受徑向載荷與單向的軸向載荷，公稱接觸角有15°、25°、40°三種。通常成對(duì)使用.18.2.1類型圓錐滾子軸承3（圓錐滾子軸承）

能承受較大的徑向載荷和單向的軸向載荷，內(nèi)外圈可分離，故軸承游隙可在安裝時(shí)調(diào)整，通常成對(duì)使用.18.2.1類型5（推力球軸承）套圈與滾動(dòng)體多半是可分離的。單向推力球軸承只能承受單向軸向載荷，緊圈內(nèi)徑較小與軸配合，的是松圈內(nèi)孔較大與機(jī)座固定在一起。極限轉(zhuǎn)速較低，適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的埸合。18.2.1類型8（推力圓柱滾子軸承）能承受很大的單向軸向載荷，但不能承受徑向載荷2（9）推力調(diào)心滾子軸承18.2.1類型

可以承受很大的軸向載荷和一定的徑向載荷。滾子為鼓形，外圈滾道為球面，能自動(dòng)調(diào)心，允許軸線偏斜2°～3°，轉(zhuǎn)速可比推力球軸承高，常用于水輪機(jī)軸和起重機(jī)轉(zhuǎn)盤等.1（調(diào)心球軸承）外圈滾道為球面，具有自動(dòng)調(diào)心性能。

18.2.1類型2(調(diào)心圓柱滾子軸承)U（外球面球軸承）QJ（四點(diǎn)接觸球軸承）特殊軸承：18.2.1類型表18.1球軸承和滾子軸承的一般特性比較

18.2.2類型的選擇(1)受純徑向載荷時(shí)，一般選用深溝球軸承（6）或圓柱滾子軸承；(2)受純軸向載荷時(shí)，一般選用推力軸承（5、8）(3)同時(shí)受徑向和軸向載荷時(shí)，可選用代號(hào)為6、7、3及調(diào)心球或調(diào)心滾子軸承；(4)當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承及圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起。1．載荷的大小、方向和性質(zhì)：18.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-93規(guī)定軸承的代號(hào)由三部分組成：

滾動(dòng)軸承代號(hào)是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號(hào)。前置代號(hào)

基本代號(hào)

后置代號(hào)軸承代號(hào)的基礎(chǔ)軸承代號(hào)的補(bǔ)充18.3.1基本代號(hào)2、尺寸系列代號(hào)由兩位數(shù)字組成。右位數(shù)字：代表直徑系列。左位數(shù)字：寬度系列（向心軸承）或高度系列（推力軸承）；1、內(nèi)徑代號(hào)表示軸承公稱內(nèi)徑的大小，用數(shù)字表示，見表18.3。基本代號(hào)類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)

尺寸系列表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同的外徑，而同樣的外徑又有不同的寬度（或高度），用以滿足各種不同要求的承載能力。例17-1軸承232243、類型代號(hào)用數(shù)字或字母表示不同類型的軸承，見表18.1。內(nèi)徑代號(hào)，d=120mm尺寸系列代號(hào)類型代號(hào)，調(diào)心滾子軸承。18.3.1基本代號(hào)1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)18.3.2前置代號(hào)用字母表示。18.3.3后置代號(hào)常用的后置代號(hào)：用字母表示。如C、AC、B分別代表/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2，/P0可省略不寫。如6316/P62、公差等級(jí)代號(hào)3、游隙代號(hào)（游隙，即指軸承在未安裝于軸或軸承箱時(shí)，將其內(nèi)圈或外圈的一方固定，然后使未被固定的一方做徑向或軸向移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量。根據(jù)移動(dòng)方向，可分為徑向游隙和軸向游隙。）

有/C1、/C2、－/C3、/C4、/C5，分別符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的游隙1、2、0、3、4、5組，0組不注18.3.3后置代號(hào)4、配置代號(hào)成對(duì)安裝軸承有三種配置型式：/DB、/DF、/DT。其他可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。18.3.3后置代號(hào)例18-2軸承6208-2Z/P6內(nèi)徑代號(hào)，d=40mm尺寸系列代號(hào)公差等級(jí)6級(jí)軸承兩端面帶防塵罩類型代號(hào)，深溝球軸承18.4.2角接觸軸承中的附加軸向力

α方向：軸承外圈的寬邊→窄邊。計(jì)算軸向力的方法歸納如下：1)判明軸上全部軸向力（包括外載和附加軸向力）合力的指向，確定“壓緊”端軸承；2)壓緊端軸承軸向力＝除本身附加軸向力外其他所有軸向力的代數(shù)和；3)放松端軸承軸向力＝本身的附加軸向力。主要有：1、點(diǎn)蝕對(duì)回轉(zhuǎn)軸承，各元件接觸表面都有可能發(fā)生點(diǎn)蝕。18.4.4失效形式18.4.3角接觸軸承載荷計(jì)算3、磨粒磨損、粘著磨損4、其他失效如銹蝕、電腐蝕等

2、塑性變形18.4.5計(jì)算準(zhǔn)則

1、一般工作條件的回轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承，應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算；2、擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速較低的軸承，只需作靜強(qiáng)度計(jì)算；3、高速軸承，除進(jìn)行壽命計(jì)算外，還需核驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。18.5.1基本額定動(dòng)載荷和基本額定壽命18.5滾動(dòng)軸承的動(dòng)載荷和壽命計(jì)算

軸承壽命：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落擴(kuò)展跡象前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)?；绢~定壽命：是指90%可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào)L10（r）或L10h（h）表示。修正額定壽命：

基本額定動(dòng)載荷（C、C、Ca）：

基本額定壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（106）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷。即在C作用下，軸承可以工作106轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為90%?；绢~定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。18.5.1基本額定動(dòng)載荷和基本額定壽命18.5.2當(dāng)量動(dòng)載荷

在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式：18.5.3基本額定壽命

滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷的增大而降低，壽命與載荷的關(guān)系曲線如圖18.14r若軸承工作轉(zhuǎn)速為nr/minh

若已知P、預(yù)期壽命，由下式求C：N18.5.3基本額定壽命例題18.2

圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個(gè)圓錐滾子軸承，軸頸d0=30~35mm；齒輪分度圓直徑d=45mm，F(xiàn)t=3000N，F(xiàn)r=1200N，F(xiàn)a=900N；n=385rpm，中等沖擊載荷；計(jì)算軸承壽命。5050Rr1Rr2Ra1Ra2

Rt1

Rt2R1R2FrFaFt垂直平面Rr1=Rr2=600Ra1=Ra2=202.5則RVI=397.5，RV2=802.5解：選取軸承型號(hào)“30206”（7206）C=24.8kN，e=0.36，Y=1.71.計(jì)算徑向力水平平面Rt1=Rt2=1500

軸承放松：軸向力A1=FS1=456N軸承壓緊：軸向力A2=Fa+FS1=1356N3.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷R1R2Fa=900NFS1FS2P1=fPR1=1.51552=2328NP2=fP(X

R2+YA2)

=1.5(0.41701+1.71356)=4478N

2.計(jì)算軸向力由手冊(cè)C=24.8kN，e=0.36，Y=1.74.計(jì)算壽命軸系由一對(duì)相同的圓錐滾子軸承支承，兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷分別為P1＝4800N，P2＝7344N，軸轉(zhuǎn)速n=960r/min，若要求軸承預(yù)期壽命，軸承的基本額定動(dòng)載荷應(yīng)為多少？解：因?yàn)椋瑧?yīng)按2軸承求C，選一對(duì)相同的圓錐滾子軸承，基本額定動(dòng)載荷應(yīng)大于或等于64283N。圓錐滾子軸承30206（舊7206）的基本額定動(dòng)載荷C＝24800N，極限轉(zhuǎn)速nlim＝6000r/min，承受當(dāng)量動(dòng)載荷P＝5800N，要求預(yù)期壽命[Lh]=10000h，求這個(gè)軸承允許的最高轉(zhuǎn)速為多少?？紤]極限轉(zhuǎn)速綜合考慮，軸承允許的最高工作轉(zhuǎn)速為211.5r/min。如圖所示，軸支承在一對(duì)7209AC角接觸球軸承上，F(xiàn)R＝3000N，內(nèi)部軸向力FS＝0.7Fr。求：1）兩軸承各受多大徑向力和軸向力。2）哪個(gè)軸承壽命低？為什么？1）2），，兩軸承C、相同，L2>L1，左軸承壽命低。懸臂起重機(jī)用的圓錐齒輪減速器主動(dòng)軸采用一對(duì)30207圓錐滾子軸承（如下圖），已知錐齒輪平均模數(shù)mm=3.6mm，齒數(shù)z＝20，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，輪齒上的三個(gè)分力FT＝1300N，F(xiàn)R=400N，F(xiàn)A=250N，軸承工作時(shí)受有中等沖擊載荷（可取沖擊載荷系數(shù)fd=1.5)，要求使用壽命不低于12000h，試校驗(yàn)軸承是否合用。注：30207，內(nèi)部軸向力，X=1，Y=0?；绢~定載荷1）錐齒輪平均半徑rm2）軸承上的徑向載荷軸承1上徑向載荷軸承2上的徑向載荷3）軸承上的軸向載荷4）當(dāng)量動(dòng)載荷，取5）符合要求。

靜載荷是指軸承套圈相對(duì)轉(zhuǎn)速為零時(shí)作用在軸承上的載荷。

18.6滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算18.6.1基本額定靜載荷基本額定靜載荷（徑向C0r，軸向C0a）：指軸承最大載荷滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起以下接觸應(yīng)力時(shí)所相當(dāng)?shù)募傧霃较蜉d荷或中心軸向靜載荷：調(diào)心球軸承－4600MPa，所有球軸承－4200MPa，所有滾子軸承－4000MPa

同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷的軸承，應(yīng)按當(dāng)量靜載荷進(jìn)行計(jì)算。18.6.2當(dāng)量靜載荷18.6.1基本額定靜載荷

在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承最大載荷滾動(dòng)體與滾道接觸處引起的接觸應(yīng)力與聯(lián)合載荷作用時(shí)相同。向心軸承α＝0的向心軸承（如N類，滾針軸承）18.6.2當(dāng)量靜載荷α=900的推力軸承（如5類，推力滾子軸承）的推力調(diào)心滾子軸承，當(dāng)時(shí)18.6.3靜載荷計(jì)算安全系數(shù)見表18.13、18.14。18.6.2當(dāng)量靜載荷18.7極限轉(zhuǎn)速軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。

極限轉(zhuǎn)速－是指軸承在一定的工作條件下，達(dá)到所能承受最高熱平衡溫度時(shí)的轉(zhuǎn)速值。

軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：1）軸系的固定；2）軸承與相關(guān)零件的配合；3）軸承的潤(rùn)滑與密封；4）提高軸承系統(tǒng)的剛度。18.9滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保證滾動(dòng)軸承軸系能正常傳遞軸向力且不發(fā)生竄動(dòng)，在軸上零件定位固定的基礎(chǔ)上，必須合理地設(shè)計(jì)軸系支點(diǎn)的軸向固定結(jié)構(gòu)。典型的結(jié)構(gòu)形式有三類：18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式1．兩端單向固定普通工作溫度下的短軸（跨距L<400mm）為允許軸工作時(shí)有少量熱膨脹，軸承安裝時(shí)應(yīng)留有0.25mm-0.4mm的軸向間隙。18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式間隙量常用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式2、一端雙向固定、一端游動(dòng)

長(zhǎng)軸（L>350mm)或工作溫度較高時(shí)，軸的熱膨脹收縮量較大。18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式

要求能左右雙向游動(dòng)的軸，可采用兩端游動(dòng)的軸系結(jié)構(gòu)。如圖18.28所示。人字齒輪傳動(dòng)的高速主動(dòng)軸，為了自動(dòng)補(bǔ)償輪齒兩側(cè)螺旋角的誤差，使輪齒受力均勻，采用允許軸系左右少量軸向游動(dòng)的結(jié)構(gòu)，故兩端都選用圓柱滾子軸承。與其相嚙合的低速齒輪軸系則必須兩端固定，以便兩軸都得到軸向定位。3、兩端游動(dòng)18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式

軸承在軸上一般用軸肩或套筒定位，定位端面與軸線保持良好的垂直度。為保證可靠定位，軸肩圓角半徑r1必須小于軸承的圓角半徑r。軸肩的高度通常不大于內(nèi)圈高度的3/4，過高不便于軸承拆卸。

軸承內(nèi)圈的軸向固定應(yīng)根據(jù)軸向載荷的大小及轉(zhuǎn)速高低選用：軸端擋圈、圓螺母、軸用彈性擋圈等結(jié)構(gòu)。18.9.1軸系支點(diǎn)固定的結(jié)構(gòu)型式

外圈則采用機(jī)座孔端面、孔用彈性擋圈、壓板、端蓋等形式固定。如圖18.30、18.31所示。18.9.2滾動(dòng)軸承的配合

滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)組件，所以與相關(guān)零件配合時(shí)其內(nèi)孔和外徑分別是基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)軸，在配合中不必標(biāo)注。

一般來說，尺寸大、載荷大、振動(dòng)大、轉(zhuǎn)速高或工作溫度高等情況下應(yīng)選緊一些的配合，而經(jīng)常拆卸或游動(dòng)套圈則采用較松的配合。增加軸承系統(tǒng)的剛度對(duì)提高軸的旋轉(zhuǎn)精度、減少振動(dòng)噪聲和保證軸承壽命都是有利的。1、選用合理的軸承類型；如雙列軸承剛度＞單列軸承。2、合理安排軸承的組合方式；18.9.3提高軸系剛度的措施

3、軸承預(yù)緊。向心角接觸軸承可通過預(yù)緊的方法使軸承帶負(fù)游隙運(yùn)行。預(yù)緊－對(duì)某些可調(diào)游隙式軸承，安裝時(shí)給予一定的軸向壓緊力，使內(nèi)外圈產(chǎn)生相對(duì)位移而消除游隙，并在套圈與滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形。預(yù)緊的方法：磨窄套圈、加金屬墊片或調(diào)整兩軸承之間的內(nèi)外套筒寬度18.10滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封18.10.1滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

具體潤(rùn)滑方式可根據(jù)速度因素dn值，參考表18.17選擇。目的：防止?jié)櫥瑒┲兄蛴偷男孤?，而且還要防止有害異物從外部侵入軸承內(nèi)。18.10.2滾動(dòng)軸承的密封

接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封不受速度限制。接觸式密封只能用在線速度較低的場(chǎng)合，為保證密封的壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應(yīng)在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60μm～Ra0.80um。密封按照其原理不同可分為常見密封裝置的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)見表18.18。一、選擇題 從下列各小題給出的A、B、C、D答案中任選一個(gè)：1若轉(zhuǎn)軸在載荷作用下彎曲較大或軸承座孔不能保證良好的同軸度，宜選用類型代號(hào)為（

）的軸承。 A.1或2B.3或7 C.N或NUD.6或NA2一根軸只用來傳遞轉(zhuǎn)矩，因軸較長(zhǎng)采用三個(gè)支點(diǎn)固定在水泥基礎(chǔ)上，各支點(diǎn)軸承應(yīng)選用（

）。 A.深溝球軸承B.調(diào)心球軸承 C.圓柱滾子軸承D.調(diào)心滾子軸承3滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸頸、外圈與座孔的配合（

）。 A.均為基軸制B.前者基軸制，后者基孔制 C.均為基孔制D.前者基孔制，后者基軸制

4為保證軸承內(nèi)圈與軸肩端面接觸良好，軸承的圓角半徑r與軸肩處圓角半徑r1應(yīng)滿足（

）的關(guān)系。 A.r=r1B.r＞rl C.r＜r1D.r≤rl5（）不宜用來同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。 A.圓錐滾子軸承B.角接觸球軸承 C.深溝球軸承D.圓柱滾子軸承6（）只能承受軸向載荷。 A.圓錐滾子軸承B.推力球軸承 C.滾針軸承D.調(diào)心球軸承7（

）通常應(yīng)成對(duì)使用。 A.深溝球軸承B.圓錐滾子軸承 C.推力球軸承D.圓柱滾子軸承8跨距較大并承受較大徑向載荷的起重機(jī)卷筒軸軸承應(yīng)選用（

）。 A.深溝球軸承B.圓錐滾子軸承 C.調(diào)心滾子軸承D.圓柱滾子軸承9（

）不是滾動(dòng)軸承預(yù)緊的目的。 A.增大支承剛度B.提高旋轉(zhuǎn)精度 C.減小振動(dòng)噪聲D.降低摩擦阻力10滾動(dòng)軸承的額定壽命是指同一批軸承中（

）的軸承能達(dá)到的壽命。 A.99％B.90％ C.95％D.50％11（

）適用于多支點(diǎn)軸、彎曲剛度小的軸及難于精確對(duì)中的支承。 A.深溝球軸承B.圓錐滾子軸承 C.角接觸球軸承D.調(diào)心軸承12角接觸軸承承受軸向載荷的能力，隨接觸角的增大而（

）。 A.增大B.減小 C.不變D.不定13某輪系的中間齒輪（惰輪）通過一滾動(dòng)軸承固定在不轉(zhuǎn)的心軸上，軸承內(nèi)、外圈的配合應(yīng)滿足（

）。 A.內(nèi)圈與心軸較緊、外圈與齒輪較松 B.內(nèi)圈與心軸較松、外圈與齒輪較緊 C.內(nèi)圈、外圈配合均較緊 D.內(nèi)圈、外圈配合均較松14滾動(dòng)軸承的代號(hào)由前置代號(hào)、基本代號(hào)和后置代號(hào)組成，其中基本代號(hào)表示（

）。 A.軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸B.軸承組件C.軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化和軸承公差等級(jí)D.軸承游隙和配置15滾動(dòng)軸承的類型代號(hào)由（

）表示。 A.數(shù)字B.數(shù)字或字母

C.字母D.數(shù)字加二、填空題16滾動(dòng)軸承的主要失效