第16章 滚动轴承1.ppt

1、 选择符合工况要求的轴承选择符合工况要求的轴承 轴承是轴承是标准件标准件主要目的主要目的第第11章轴承章轴承轴承功用轴承功用支承轴及轴上零件并保持轴的旋转精度支承轴及轴上零件并保持轴的旋转精度轴承按磨擦形式分轴承按磨擦形式分滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承滚动轴承：依靠元件间的滚动轴承：依靠元件间的滚动接触滚动接触来支承转动来支承转动或摆动零件，其或摆动零件，其相对运动表面间的摩擦是滚动相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦摩擦。组成组成：带有滚道的内圈带有滚道的内圈1和外圈和外圈2；内圈内圈1外圈外圈2滚动体滚动体3保持架保持架4滚动体滚动体(球或滚子球或滚子)3；隔开并导引滚动体的

2、保持架隔开并导引滚动体的保持架4。滚动轴承结构滚动轴承结构11.3.1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点滚动体形状11.3.211.3.2 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点 基本类型按滚动体形状分，基本类型按滚动体形状分，球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针轴承轴承按承力方向分按承力方向分向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承向心推力轴承向心推力轴承轴承轴承滚动轴承使用性能1承载能力承载能力l滚动轴承的使用性能指标滚动轴承的使用性能指标力的大小力的大小力的方向力的方向结论：结论：在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力在同样

3、外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴承的约为球轴承的1.53倍。倍。当轴承内径当轴承内径d20mm时，滚子轴承和球轴时，滚子轴承和球轴承的承载能力已相差不多，优先选用球轴承的承载能力已相差不多，优先选用球轴承。承。在载荷较大或有冲击在载荷较大或有冲击载荷时宜采用滚子轴载荷时宜采用滚子轴承承（在相同外（在相同外形条件下）形条件下）大小大小方向方向结论：结论：角接触决定了轴承的受力方向。角接触决定了轴承的受力方向。接触角接触角 ：滚动体与内、外圈接触处的法线与垂直于轴承轴滚动体与内、外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线平面之间的夹角心线平面之间的夹角。向心向心轴承轴承推力推力轴承轴承径向接触轴承：

4、径向接触轴承：公称接触角公称接触角=0，主要承主要承受径向载荷，受径向载荷， 可承受较小的轴向载荷。可承受较小的轴向载荷。向心角接触轴承：向心角接触轴承：公称接触角公称接触角=045，同时承受径向载荷和轴向载荷。同时承受径向载荷和轴向载荷。推力角接触轴承推力角接触轴承：公称接触角：公称接触角=4590，主要承受轴向载荷，可承受较小的径向载荷。主要承受轴向载荷，可承受较小的径向载荷。推力轴承推力轴承：公称接触角：公称接触角 =90，只能承受轴只能承受轴向载荷。向载荷。u极限转速极限转速滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速。最高转速。滚动轴承使用性能

5、2提高极限转提高极限转速的措施：速的措施：青铜保持架等措施。青铜保持架等措施。改善润滑和冷却条件改善润滑和冷却条件采取提高轴承精度采取提高轴承精度调心轴承调心轴承的外圈滚道表面是球面，能自动补偿两的外圈滚道表面是球面，能自动补偿两滚道轴心线的角偏差，从而保证轴承正常工作。滚道轴心线的角偏差，从而保证轴承正常工作。滚动轴承使用性能3u角偏差角偏差轴承由于安装误差或轴的变轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角发生相对倾斜。其倾斜角 称称为角偏差。为角偏差。注意：注意：滚针轴承和推力轴承不允许有角偏滚针轴承和推力轴承不允许有角偏差差解决解决方法

6、方法：外圈滚道作成弧面外圈滚道作成弧面轴承轴承非调心轴承非调心轴承如何从结构看出轴承的基本特性？如何从结构看出轴承的基本特性？看外圈滚道表面是否是球面看外圈滚道表面是否是球面调心性调心性承载性承载性承载大小承载大小看滚动体的类形看滚动体的类形承载方向承载方向看接触角看接触角极限转速极限转速看滚动体的类型，球滚子的看滚动体的类型，球滚子的看滚动体与内、外圈是否有保持架看滚动体与内、外圈是否有保持架看滚动体与内外圈是否有滚道看滚动体与内外圈是否有滚道国家标准国家标准GB/T292-93中规定，轴承的代号用字母加数字表示，中规定，轴承的代号用字母加数字表示，由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。

7、由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。11.3.211.3.2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承承的的分分部部件件代代号号内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其它它代代号号五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号 前置代号前置代号表示轴承的分部件。表示轴承的分部件。基本代号基本代号表示轴承的

8、类型与尺寸等主要特征。表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号后置代号表示轴承的精度与材料的特征。表示轴承的精度与材料的特征。标准情况，省略标准情况，省略代代 号号000102030496内径内径 d10121517代号代号5基本代号1五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号 常用轴承内径代号常用轴承内径代号基本代号基本代号 尺寸系列代号尺寸系列代号尺寸系列意义尺寸系列意义：指内径相同时，轴承指内径相同时，轴承有不同的外径（有不同的外径（直径系列直径系列）和不同的）和不同的宽度（宽度（宽度系列宽度系列）。）。直

9、径系列代号：特轻直径系列代号：特轻(0、1)、轻、轻(2)、中、中(3)、重、重(4)。宽度系列代号：窄（宽度系列代号：窄（0），正常（），正常（1）宽（）宽（2），），“0”可省略可省略6深沟球轴承深沟球轴承L直线轴承直线轴承5推力球轴承推力球轴承U外球面球轴承外球面球轴承4双列深沟球轴承双列深沟球轴承NA滚针轴承滚针轴承3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承调心滚子轴承8推力滚子轴承推力滚子轴承1调心球轴承调心球轴承7角接触球轴承角接触球轴承0双列角接触球轴承双列角接触球轴承代号代号轴承类型轴

10、承类型代号代号轴承类型轴承类型类型代号类型代号 用基本代号左起的第一位数字或字母表示用基本代号左起的第一位数字或字母表示，常常用轴承有：用轴承有：6、7、3、5、N等类型。等类型。基本代号3u例例 试说明轴承代号试说明轴承代号61208、7315、的含义。、的含义。 61208表示内径为表示内径为40mm，轻直径系列，轻直径系列，正常宽度结构的深沟球轴承，正常宽度结构的深沟球轴承， 7315表示内径为表示内径为75mm，中系列，窄宽度，中系列，窄宽度角接触球轴承，角接触球轴承，深沟球轴承深沟球轴承(6)推力球轴承推力球轴承(5)角接触球轴承角接触球轴承(7)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(3)五五四

11、四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号基本代号基本代号 失效形式 a. 失效形式失效形式滚动轴承的受载情况分析滚动轴承的受载情况分析轴向载荷轴向载荷Fa径向载荷径向载荷Fr滚动体 所 受 最滚动体 所 受 最大径向载荷为大径向载荷为由各滚动体均匀分担。由各滚动体均匀分担。FmaxrFZF5max rFZF6 . 4max 滚动体个数滚动体个数球轴承球轴承：滚子轴承滚子轴承：11.3.3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算FaFrF0F0F0F0F1F1F2F2oaF只由半圈滚动体分担只由半圈滚动体分担 。b. 滚

12、动轴承的失效形式及准则滚动轴承的失效形式及准则永久变形永久变形磨粒磨损、粘着磨损，磨粒磨损、粘着磨损， HH和静强度，和静强度，当当n10转转/分时分时疲劳点蚀疲劳点蚀:当当n10转转/分分静强度计算静强度计算小于极限转速小于极限转速 针对失效形式手册给出了针对失效形式手册给出了 基本额定静载荷基本额定静载荷极限转速极限转速基本额定动载荷基本额定动载荷 11.3.4 轴承寿命轴承寿命 滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命单个轴承，其中一单个轴承，其中一个套圈或滚动体的材料出现个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳第一个疲劳扩展迹象扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套前，一个套圈相对于另一个套圈的圈的总转数总

13、转数，或在一定转速下的运转，或在一定转速下的运转小小时数。时数。 基本额定寿命基本额定寿命一批相同的轴承，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，其中恰有恰有90的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用的轴承尚未产生点蚀时的寿命，用 L10 (单位为百万转，单位为百万转，即即106r)或或 Lh10 单位为单位为h(小时小时)表示表示 。L10 的的可靠度可靠度 R90。100 9080 7060 5040 30 20 10 0151020未失效轴承数量%轴承的寿命轴承的寿命/（106r）寿命的单位：转，或小时（一定转速下）寿命的单位：转，或小时（一定转速下）相同的载荷条件下相同的载

14、荷条件下 基本额定动载荷基本额定动载荷指指L10恰为恰为106 转时，轴承转时，轴承所能承受的载荷，用所能承受的载荷，用C 表示。表示。基本额定动载荷大，基本额定动载荷大，意意味着轴承抗点蚀破坏的味着轴承抗点蚀破坏的能力较强能力较强基本额定寿命基本额定寿命PL曲线曲线L/1061C轴承的寿命长短与其所受轴承的寿命长短与其所受载荷大小有关载荷大小有关载荷越大，载荷越大，寿命小时越短寿命小时越短。此曲线表示，在可信度为此曲线表示，在可信度为90%时，时，轴承寿命计算轴承寿命计算为寿命指数为寿命指数，球轴承，球轴承=3，滚子轴承，滚子轴承=10/3。C为基本额定动载荷，对向心轴承为为基本额定动载荷，

15、对向心轴承为Cr，对推力轴承为，对推力轴承为Ca，r10610PCLhPCn6010L6h10 或或注意：注意： 试验得到试验得到C值，值，此值可以在设计手册中查到此值可以在设计手册中查到P是当量载荷，是当量载荷，是一与实际载荷作用效果相当的是一与实际载荷作用效果相当的径向或轴向载荷。径向或轴向载荷。基本额定寿命基本额定寿命PL曲线曲线L/1061C载荷性质载荷性质载荷系数载荷系数 f p举例举例无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等冲击或中等惯性力中等惯性力1.21.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、机床、车辆

16、、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击强大冲击1.83.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等轴承工作温度轴承工作温度()120125150175200225250300350温度系数温度系数ft1.000.950.900.850.800.750.700.60.5l冲击和振动条件下，载荷系数冲击和振动条件下，载荷系数fPl当当t120时，温度系数时，温度系数ft(ftl)试验条件与实际使用条件不同时，需对试验值进行修正：试验条件与实际使用条件不同时，需对试验值进行修正： N1060h60101106610htPP

17、thLnfPfCPfCfnL可靠性寿命修正系数可靠性寿命修正系数可靠度可靠度%909596979899Rf1.00.620.530.440.330.21h10RRhLfL 任意可靠度的寿命任意可靠度的寿命时轴承寿命时轴承寿命可靠度为可靠度为Rh10L90%L 当量动载荷的计算当量动载荷的计算是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额定动是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额定动载荷载荷 C C 的确定条件及性质相同的假想载荷的确定条件及性质相同的假想载荷。 PXFrYFa Fr、Fa分别为轴承的径向载荷及轴向载荷分别为轴承的径向载荷及轴向载荷(N)；X、Y分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数，分别

18、为径向动载荷系数及轴向动载荷系数，N1060h60101106610htPPthLnfPfCPfCfnL向心轴承的向心轴承的 C 是纯径向载荷，用是纯径向载荷，用 Cr表示。表示。角接触轴承的角接触轴承的 C 是所受载荷的径向分量，也用是所受载荷的径向分量，也用 Cr 表示。表示。 推力轴承的推力轴承的 C 是纯中心轴向载荷，用是纯中心轴向载荷，用 Ca表示。表示。 X、Y值 轴轴 承承 类类 型型 eFa/FreFa/FreX Y X Y深沟球轴承（深沟球轴承（6000）0.1720.190.562.30100.3450.22 1.990.6890.26 1.71 1.030.281.55

19、1.380.301.45 2.070.34 1.31 3.450.381.155.170.421.04 6.89 0.441.00 角角 接接 触触 球球 轴轴 承承70000C(=15)0.1780.380.441.47100.3570.40 1.40 0.7140.431.30 1.070.46 1.23 1.430.471.192.140.50 1.12 3.570.55 1.02 5.350.561.00 7.140.56 1.00 70000AC(=25)0.680.410.871070000B(=40) 1.140.350.5710圆锥滚子轴承（单列）（圆锥滚子轴承（单列）（300

20、00）1.5tan0.40 0.40cot10向心轴承当量动载荷的向心轴承当量动载荷的 X、Y值值raCF03.12(C0r是轴承的是轴承的径向额定静载荷径向额定静载荷)向心轴承只承受径向载荷时向心轴承只承受径向载荷时, PFr推力轴承推力轴承(=90) ， P=Fa 注意：注意： 由于由于C0r 是与具体轴承有关，只有型是与具体轴承有关，只有型号定了才能确定，所以只有先预先轴承，确号定了才能确定，所以只有先预先轴承，确定定C0r再核算所选轴承的寿命是否满足要求的再核算所选轴承的寿命是否满足要求的寿命。寿命。 N1060h6010166 htPPthLnfPfCPfCfnLPXFrYFa Fr

21、F0F0F0F0F1F1F2F2oaF距离距离 a 可查轴承手册。可查轴承手册。滚动体的载荷方向滚动体的载荷方向线与轴线的交点线与轴线的交点OPXFrYFa 角接触向心轴承轴向载荷的计算角接触向心轴承轴向载荷的计算a 载荷计算中心载荷计算中心(压力中心压力中心) 支反力的作用点支反力的作用点:此此F表示附加轴向力表示附加轴向力Fs角接触轴承由于接触角的存在，角接触轴承由于接触角的存在，在承受径向载荷在承受径向载荷Fr作用时，会派作用时，会派生出生出内部轴向力内部轴向力Fs。FrF0F0F0F0F1F1F2F2oaFb 内部轴向力内部轴向力Fs=Fr(2Y)FseFr角接触球轴承（角接触球轴承（

22、70000C）圆锥滚子轴承（圆锥滚子轴承（30000） F Fs s的作用点及方向：的作用点及方向：自压力中心指向远离轴承的一方。自压力中心指向远离轴承的一方。 即：沿轴线由轴承即：沿轴线由轴承外圈的宽边外圈的宽边窄边。窄边。nsisFF1结论：结论：角接触轴承通常都是成对使用的，对称角接触轴承通常都是成对使用的，对称 安装。安装。u安装方式有安装方式有正装正装：两外圈窄边相对：两外圈窄边相对反装反装：两外圈宽边相对：两外圈宽边相对正装（面对面）正装（面对面）反装（背靠背）反装（背靠背）c. 轴向载荷计算轴向载荷计算由由成对使用，正向安装成对使用，正向安装的两个向心角接触轴的两个向心角接触轴承

23、支撑的轴，共受三个轴向力：承支撑的轴，共受三个轴向力：Fs1, Fs2 和外和外部轴向力部轴向力FA 。FrFr1Fr2Fs1Fs2FA正装正装12把轴和内圈视为一体，考虑轴系把轴和内圈视为一体，考虑轴系的轴向平衡，就可确定各轴的轴向平衡，就可确定各轴承承受的轴向载荷。轴系有承承受的轴向载荷。轴系有两种受力情况：两种受力情况：FrFr1Fr2Fs1Fs2FA正装正装12 若若FA+F2sF1s，由于轴承，由于轴承1的左端已固定，轴不能向左移动，的左端已固定，轴不能向左移动，即轴承即轴承1被压紧，由力的平衡条件得被压紧，由力的平衡条件得2221sasAaFFFFF轴承轴承1（压紧端）承受的轴向载

24、荷（压紧端）承受的轴向载荷轴承轴承2（放松端）承受的轴向载荷（放松端）承受的轴向载荷若若FA+Fs2Fs2，则轴承，则轴承2被压紧，由力的平衡被压紧，由力的平衡条件得条件得 结论：结论：放松端轴承的轴向载荷等于它本身放松端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力，压紧端轴承的轴向的内部轴向力，压紧端轴承的轴向载荷等于除本身内部轴向力外其余载荷等于除本身内部轴向力外其余轴向力的代数和。轴向力的代数和。轴承轴承1（放松端）承受的轴向载荷（放松端）承受的轴向载荷:轴承轴承2（压紧端）承受的轴向载荷（压紧端）承受的轴向载荷:AsasaFFFFF1211FrFr1Fr2Fs1Fs2 FA正装正装12(a)

25、由由FA+ Fs2 Fs1，轴承，轴承1被被“压紧压紧”，轴承轴承2被被“放松放松”， Fa1= FA+ Fs2 =2500N Fa2= F2s=500N答答 (b) 由于由于FA+ F2 se，由此得，由此得 X=0.56，Y 值需在已知型号后，根据值需在已知型号后，根据 Fa /C0r的值查表才能得到，的值查表才能得到，现暂选一近似中间值现暂选一近似中间值Y =1.5。则。则 PXFrYFa=0.565500+1.52700=7130 N计算轴承应有的基本额定动载荷为计算轴承应有的基本额定动载荷为Crcau查查表表11-9和和11-12得得ft=1，fP=1.2，又，又=3，需要的寿命为，

26、需要的寿命为Lh初选轴承型号初选轴承型号查表查表11-16，初步选择，初步选择Cr=61800 N的的6310轴承，其基本额定静负荷轴承，其基本额定静负荷C0r=38000 N。验算并确定轴承型号验算并确定轴承型号求求e 和和Y 值值 12.3 Fa /C0r =12.32700/38000=0.874，在表，在表11-8中，中，介于介于0.6891.03之间，之间， e在在0.260.28之间，轴向载荷系数之间，轴向载荷系数 Y 应在应在1.711.55之间，用线性插值法求之间，用线性插值法求 Y 值。值。1/1/366601.2 7130 60 1250500061699N10110Prc

27、ahtf PnCLf计算当量动载荷计算当量动载荷 PXFrYFa=0.565500+1.622700=7454 N验算验算6310轴承的寿命，计算出的寿命轴承的寿命，计算出的寿命Lhv即低于预期寿命。故改选即低于预期寿命。故改选6311轴承，轴承， Cr=71500 N ，C0r =44800N。验算验算6311轴承的寿命轴承的寿命(1.71 1.55) (1.030.874)1.551.621.030.689Y36610101 618004397h5000h6060 1250 1.2 7454thPf CLnf Pu求求e 和和Y 值值 12.3 Fa /C0r =12.32700/4480

28、0=0.741，在表，在表11-8中，中，介于介于0.6891.03之间，之间， e在在0.260.28之间，轴向载荷系数之间，轴向载荷系数 Y 应在应在1.711.55之间，用线性插值法求之间，用线性插值法求 Y 值。值。满足要求，故选择满足要求，故选择6311轴承。轴承。计算当量动载荷计算当量动载荷 PXFrYFa=0.565500+1.6862700=7632.2 N验算验算6311轴承的寿命，轴承的寿命，(1.71 1.55) (1.030.741)1.551.6861.030.689Y36610101 715006344h5000h6060 1250 1.2 7632.2thPf C

29、Lnf P11.3.5 11.3.5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 两端固定两端固定一端固定、一端游动一端固定、一端游动组合设计组合设计轴向的固定轴向的固定轴承游隙的调整和预轴承游隙的调整和预紧紧轴承的润滑与密封轴承的润滑与密封两端游动两端游动两端固定两角接触球轴承组合两端固定两角接触球轴承组合一端固定一端游动两深沟球轴承组合一端固定一端游动两深沟球轴承组合人字齿轮传动人字齿轮传动l两端游动支承两端游动支承两端轴承的固定均不限制轴的轴向串动，均为游动支承。两端轴承的固定均不限制轴的轴向串动，均为游动支承。游隙u预紧方法预紧方法:金属垫片金属垫片螺纹端盖推压轴承外圈螺纹端盖推压轴承外圈弹

30、簧推压外圈弹簧推压外圈不等长套筒不等长套筒预紧的根本途径是：预紧的根本途径是：内外圈发生轴向相对移动内外圈发生轴向相对移动注意：注意：预紧使轴承的载荷增大，预紧量预紧使轴承的载荷增大，预紧量过大，轴承在工作时的磨损和发过大，轴承在工作时的磨损和发热也大大增加，轴承寿命相应降热也大大增加，轴承寿命相应降低低45End 学期总结学期总结简支梁简支梁PABRARB悬臂梁悬臂梁TPu游动端采用游动端采用内、外圈不可分离内、外圈不可分离的轴承时的轴承时，只需固定轴承内只需固定轴承内圈，圈，而让外圈可以在轴承座孔内自由游动；当采用而让外圈可以在轴承座孔内自由游动；当采用内、外内、外圈可分离圈可分离的轴承时

31、的轴承时，轴承的内、外圈均需固定轴承的内、外圈均需固定，此时靠滚此时靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩。子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩。答答 (a) 由于由于FA+ F2 eFa/FreX Y X Y深沟球轴承（深沟球轴承（6000）0.1720.190.562.30100.3450.22 1.990.6890.26 1.71 1.030.281.55 1.380.301.45 2.070.34 1.31 3.450.381.155.170.421.04 6.89 0.441.00 角角 接接 触触 球球 轴轴 承承70000C(=15)0.1780.380.441.47100.3570.40 1.40 0.7140.431.30 1.070.46 1.23 1.430.471.192.140.50 1.12 3.570.55 1.02 5.350.561.00 7.140.56 1.00 70000AC(=25)0.680.410.871070000B(=40) 1.140.350.5710圆锥滚子轴承（单列）（圆锥滚子轴承（单列）（30000）1.5tan0.40 0.40cot10向心轴承当量动载荷的向心轴承当量动载荷的 X、Y值值raCF03.12(C0r是轴承的是轴承的径向额定静载荷径向额定静载荷)