第13章滾動軸承

1、第十三章第十三章 滾動軸承滾動軸承 一、概述一、概述1 1、組成、組成內(nèi)圈（內(nèi)圈（inner race）外圈（外圈（outer race）滾動體滾動體（rolling element）保持架（保持架（retainer）2 2、工作原理工作原理內(nèi)圈與軸裝配，隨內(nèi)圈與軸裝配，隨軸轉動；外圈固定軸轉動；外圈固定在軸承座上；保持在軸承座上；保持架保證避免滾動體架保證避免滾動體直接接觸；滾動體直接接觸；滾動體在內(nèi)外圈的滾道內(nèi)在內(nèi)外圈的滾道內(nèi)滾動滾動3、滾動體的類型、滾動體的類型球（球（ballball）圓柱滾子圓柱滾子（cylindrical roller）圓錐滾子（圓錐滾子（taper roller）

2、螺旋滾子（螺旋滾子（helical roller）球面滾子（球面滾子（spherical roller）滾針（滾針（roller needle）4、材料、材料強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造保持架用軟鋼沖壓而成，也可以用銅保持架用軟鋼沖壓而成，也可以用銅GCr15GCr15SiMn 工作時溫度不高于工作時溫度不高于120硬度不低于硬度不低于6065HRC滾動軸承材料新發(fā)展?jié)L動軸承材料新發(fā)展：陶瓷：陶瓷摩擦系數(shù)比滑動軸承小、穩(wěn)定；摩擦系數(shù)比滑動軸承小、穩(wěn)定；軸向結構比滑動軸承小，緊湊；軸向結構比滑動軸承小，緊湊；運轉精度高；運轉精度高；消耗潤滑劑少，易于維護；消耗

3、潤滑劑少，易于維護；某些類型軸承可同時承受徑向和軸向載荷；某些類型軸承可同時承受徑向和軸向載荷；對軸的材料和熱處理要求不高；對軸的材料和熱處理要求不高；承受沖擊載荷的能力差；承受沖擊載荷的能力差；軸承不能剖分軸承不能剖分；高速時噪聲大；高速時噪聲大；壽命較低。壽命較低。5、特點、特點二、軸承類型、代號及選擇二、軸承類型、代號及選擇1 1、類型類型 按所承受的外載荷分按所承受的外載荷分向心軸承向心軸承 主要承受徑向載荷的軸承；主要承受徑向載荷的軸承； 按結構形式的不同分按結構形式的不同分推力軸承推力軸承 只能承受軸向載荷的軸承只能承受軸向載荷的軸承；向心推力軸承向心推力軸承 能同時承受徑向載荷和

4、軸向載荷的軸承。能同時承受徑向載荷和軸向載荷的軸承。調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承推力球軸承推力球軸承深溝球軸承深溝球軸承角接觸球軸承角接觸球軸承圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承滾針軸承滾針軸承調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承雙列角接觸球軸承雙列角接觸球軸承調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承雙列圓錐滾子軸承雙列圓錐滾子軸承四列圓錐滾子軸承四列圓錐滾子軸承推力球軸承推力球軸承單向推力球軸承單向推力球軸承雙向推力球軸承雙向推力球軸承深溝球軸承深溝球軸承角接觸球軸承角接觸球軸承不可分離型不可分離型可分離型可分離型雙半內(nèi)圈角接觸球軸承雙半內(nèi)圈角接觸球軸承圓柱滾子軸承圓柱

5、滾子軸承內(nèi)圈無擋邊內(nèi)圈無擋邊外圈無擋邊外圈無擋邊內(nèi)圈有擋邊內(nèi)圈有擋邊內(nèi)圈有平擋環(huán)內(nèi)圈有平擋環(huán)雙列圓柱滾子雙列圓柱滾子四列圓柱滾子四列圓柱滾子滾針軸承滾針軸承推力滾子軸承推力滾子軸承直線軸承直線軸承2、代號、代號 基本代號基本代號五五四四三三二二一一內(nèi)徑尺寸代號內(nèi)徑尺寸代號0010mm0112mm0215 mm0317mm04及以上及以上 代號代號5 直徑系列代號直徑系列代號7、8、9、0、1、2、3、4、5 軸承外徑依次增大軸承外徑依次增大 0、1特輕系列特輕系列2輕系列輕系列3中系列中系列4重系列重系列寬度系列代號寬度系列代號8、0、1、2、3、4、5、6 軸承寬度依次增大軸承寬度依次增大軸

6、承的類型代號軸承的類型代號0雙列角接觸球軸承雙列角接觸球軸承1調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承2調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承3圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承4雙列深溝球軸承雙列深溝球軸承5推力球軸承推力球軸承6深溝球軸承深溝球軸承7角接觸球軸承角接觸球軸承8推力圓柱滾子球軸承推力圓柱滾子球軸承9推力圓錐滾子球軸承推力圓錐滾子球軸承N圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承NA滾針軸承滾針軸承 后置代號后置代號 內(nèi)部結構代號內(nèi)部結構代號 角接觸球軸承（角接觸球軸承（7類）類）接觸角接觸角 ： C 15 AC 25 B40 圓錐滾子軸承（圓錐滾子軸承（3類）類）B2730公差等級代號公差等級代號2、4、5、6、6x、0游隙代號游隙代號

7、1、2、0、3、4、5保持架及其材料代號保持架及其材料代號F鋼鐵類實體保持架鋼鐵類實體保持架用用P2P2P4P4P5P5P6P6P6xP6xP0P0表示表示 F1碳鋼碳鋼F3球墨鑄鐵球墨鑄鐵F4粉末冶金粉末冶金Q青銅實體保持架青銅實體保持架Q1鋁鐵錳青銅鋁鐵錳青銅Q4鋁青銅鋁青銅 依次由高到低依次由高到低 依次由高到低依次由高到低M黃銅實體保持架黃銅實體保持架W焊接保持架焊接保持架E磷化處理保持架磷化處理保持架用用C1C2C0C3C4C5表示表示 配置代號配置代號 軸承數(shù)目代號軸承數(shù)目代號排列代號排列代號 前置代號前置代號 L可分離軸承的內(nèi)圈或外圈可分離軸承的內(nèi)圈或外圈 R不帶可分離內(nèi)圈或外圈

8、的軸承不帶可分離內(nèi)圈或外圈的軸承D兩套軸承兩套軸承T三套軸承三套軸承Q四套軸承四套軸承P五套軸承五套軸承S六套軸承六套軸承B背對背背對背F面對面面對面T串聯(lián)串聯(lián)標注舉例：標注舉例： 7210ACP4內(nèi)徑內(nèi)徑50mm輕系列角接觸球軸承輕系列角接觸球軸承正常寬正常寬接觸角接觸角254級公差級公差0組游隙組游隙 6322MC2內(nèi)徑內(nèi)徑110mm中系列深溝球軸承中系列深溝球軸承正常寬正常寬黃銅實體保持架黃銅實體保持架0級公差級公差2組游隙組游隙 3415B內(nèi)徑內(nèi)徑75mm重系列圓錐滾子軸承重系列圓錐滾子軸承正常寬正常寬接觸角接觸角2730普通級公差普通級公差0組游隙組游隙3、滾動軸承類型的選擇、滾動軸

9、承類型的選擇 選擇原則選擇原則轉速轉速n高、載荷小、要求旋轉精度高時，宜選高、載荷小、要求旋轉精度高時，宜選用球軸承；用球軸承；有沖擊載荷的地方，宜選用螺旋滾子軸承；有沖擊載荷的地方，宜選用螺旋滾子軸承；純徑向載荷，可選用深溝球軸承、向心短圓柱純徑向載荷，可選用深溝球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承；滾子軸承、滾針軸承；有不大的軸向載荷時，可選用深溝球軸承、小有不大的軸向載荷時，可選用深溝球軸承、小接觸角球軸承、圓錐滾子軸承；接觸角球軸承、圓錐滾子軸承；不大的純軸向載荷，可選用推力球軸承；不大的純軸向載荷，可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷，可選用推力滾子軸承；較大的純軸向載荷，可選用推力滾

10、子軸承；軸向載荷和徑向載荷都較大時，可選用大接觸軸向載荷和徑向載荷都較大時，可選用大接觸角球軸承、圓錐滾子軸承、向心軸承和推力軸角球軸承、圓錐滾子軸承、向心軸承和推力軸承的組合；承的組合；對軸的中心線或軸承座中心線不重合、軸的剛對軸的中心線或軸承座中心線不重合、軸的剛度小會發(fā)生彎曲變形時，宜選用調(diào)心球軸承、度小會發(fā)生彎曲變形時，宜選用調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承；調(diào)心滾子軸承；對于工作時溫差較大的，由于熱脹冷縮的影響對于工作時溫差較大的，由于熱脹冷縮的影響，會引起軸承的軸向游動，宜選用無檔邊的短，會引起軸承的軸向游動，宜選用無檔邊的短圓柱滾子軸承、滾針軸承；圓柱滾子軸承、滾針軸承；軸承座沒有剖分面

11、時，優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離軸承座沒有剖分面時，優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承；的軸承；考慮經(jīng)濟性，球軸承比滾子軸承便宜?？紤]經(jīng)濟性，球軸承比滾子軸承便宜。三、滾動軸承的載荷分析三、滾動軸承的載荷分析1 1、元件上的載荷分布元件上的載荷分布2 2、元件上載荷及應力的變化元件上載荷及應力的變化 固定套圈固定套圈tFN i，H轉動套圈轉動套圈tFN i，H3、軸向載荷對載荷分布的影響、軸向載荷對載荷分布的影響 只有一個滾動體受載時只有一個滾動體受載時FaFdFrtan 有多個滾動體受載時有多個滾動體受載時tantanrNididFFFF四、滾動軸承的壽命計算四、滾動軸承的壽命計算1、失效形式及計算準則、失

12、效形式及計算準則點蝕：滾動體或內(nèi)外滾道上點蝕：滾動體或內(nèi)外滾道上產(chǎn)生麻點狀剝落坑。產(chǎn)生麻點狀剝落坑。計算準則：壽命計算計算準則：壽命計算塑性變形：在靜載荷和沖擊載荷作用下，滾塑性變形：在靜載荷和沖擊載荷作用下，滾動體或內(nèi)外滾道上出現(xiàn)不均勻的塑性動體或內(nèi)外滾道上出現(xiàn)不均勻的塑性變形凹坑。變形凹坑。計算準則：靜強度計算。計算準則：靜強度計算。2、額定壽命和額定動載荷、額定壽命和額定動載荷磨損：粉塵多、潤滑不良的情磨損：粉塵多、潤滑不良的情況下會發(fā)生磨損破壞。況下會發(fā)生磨損破壞。計算準則：校驗極限轉速。計算準則：校驗極限轉速。壽命壽命軸承元件之一出現(xiàn)軸承元件之一出現(xiàn)疲勞點蝕時的轉速疲勞點蝕時的轉速或

13、工作小時數(shù)?；蚬ぷ餍r數(shù)。 額定壽命額定壽命一批軸承中，一批軸承中，10%的軸的軸承發(fā)生點蝕破壞，而承發(fā)生點蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點蝕的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉數(shù)（破壞前的轉數(shù)（106為單為單位）或工作小時數(shù)。位）或工作小時數(shù)。用用L10表示表示基本額定動載荷基本額定動載荷軸承壽命恰好軸承壽命恰好為為106轉時，軸轉時，軸承所能承受的承所能承受的載荷值。載荷值。 用用C表示表示向心軸承，指純徑向載荷向心軸承，指純徑向載荷Cr；推力軸承，指純軸向載荷推力軸承，指純軸向載荷Ca；角接觸軸承，指使套圈產(chǎn)生純徑向位角接觸軸承，指使套圈產(chǎn)生純徑向位移載荷的徑向分量。移載荷的徑向分量。 3、壽命計算

14、壽命計算C 常數(shù)LPPCL10PCnPCnLh1666760106 壽命指數(shù)壽命指數(shù)球軸承，球軸承， 3滾子軸承，滾子軸承，103 PCfnPCfnLtth1666760106ft 溫度系數(shù)溫度系數(shù)低于低于125125，ft t1 1超過超過125125，ft t查表查表1341344、當量動載荷、當量動載荷當量動載荷當量動載荷壽命計算時，把壽命計算時，把實際載荷轉換為實際載荷轉換為與確定基本額定與確定基本額定動載荷的載荷條動載荷的載荷條件相一致的載荷件相一致的載荷用用P表示表示純徑向載荷：純徑向載荷：PFr純軸向載荷：純軸向載荷：PFa徑向載荷軸向載荷：徑向載荷軸向載荷：PXFrYFafP載

15、荷系數(shù)載荷系數(shù)考慮沖擊力、不考慮沖擊力、不平衡作用力、慣平衡作用力、慣性力、軸撓曲或性力、軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生軸承座變形產(chǎn)生的附加力的附加力查表查表136PfP（XFrYFa）X徑向載荷系數(shù)（查表徑向載荷系數(shù)（查表135）Y軸向載荷系數(shù)（查表軸向載荷系數(shù)（查表135）5、角接觸軸承、角接觸軸承Fr與與Fa的計算的計算（1）徑向力）徑向力派生軸向力派生軸向力（2）軸向力）軸向力派生軸向力的方向與派生軸向力的方向與外加軸向力方向一致外加軸向力方向一致的軸承為的軸承為2號軸承號軸承 FaeFd2Fd1Fa1Fa2FaeFd2Fd1 FaeFd2Fd1軸承軸承1被壓緊：被壓緊：Fa1FaeFd2軸承

16、軸承2被放松：被放松：Fa2Fd2軸承軸承2被壓緊：被壓緊：Fa2FaeFd1軸承軸承1被放松：被放松：Fa1Fd1確定哪個軸承被確定哪個軸承被“放松放松”、哪個軸承被、哪個軸承被“壓緊壓緊”被被“放松放松”軸承：其內(nèi)部派生軸向力軸承：其內(nèi)部派生軸向力被被“壓緊壓緊”軸承：軸承： 除本身內(nèi)部派生軸向力以外所有外部軸向除本身內(nèi)部派生軸向力以外所有外部軸向力的代數(shù)和。力的代數(shù)和。 FaeFd2Fd1 總結總結6、滾動軸承的靜載荷、滾動軸承的靜載荷基本額定靜載荷基本額定靜載荷受載最大滾動體與受載最大滾動體與滾道接觸中心處引滾道接觸中心處引起的接觸應力達到起的接觸應力達到一定值的載荷一定值的載荷用用C

17、0（C0a或或C0 r）表示）表示當量靜載荷當量靜載荷P0P0X0FrY0Fa X0當量靜載荷的徑向載荷系數(shù)當量靜載荷的徑向載荷系數(shù)Y0當量靜載荷的軸向載荷系數(shù)當量靜載荷的軸向載荷系數(shù) 靜強度靜強度 C0S0P0 S0靜強度安全系數(shù)，查表靜強度安全系數(shù)，查表138要求軸承轉動平穩(wěn)的，要求軸承轉動平穩(wěn)的，S0取大值，取大值，以避免局部塑性變形量過大；以避免局部塑性變形量過大；要求軸承轉動平穩(wěn)性不高的，要求軸承轉動平穩(wěn)性不高的，S0取取小值，以發(fā)揮最大的靜載能力。小值，以發(fā)揮最大的靜載能力。五、軸承的組合設計五、軸承的組合設計1、保證支承部位的、保證支承部位的剛性和同心度剛性和同心度2、軸承的配置

18、、軸承的配置 雙支點各單向固定雙支點各單向固定 一個支點雙向固定，一個支點雙向固定，另一個支點游動另一個支點游動適用于：適用于：支承跨度大于支承跨度大于350mm，且工作溫度變化較大的且工作溫度變化較大的場合場合 游動支承用內(nèi)外圈非分離游動支承用內(nèi)外圈非分離型軸承，只要固定內(nèi)圈型軸承，只要固定內(nèi)圈游動支承用內(nèi)外圈可分離游動支承用內(nèi)外圈可分離型軸承，內(nèi)外圈都要固定型軸承，內(nèi)外圈都要固定軸向載荷較大時，固定端軸向載荷較大時，固定端可用向心軸承與推力軸承可用向心軸承與推力軸承組合在一起的結構。組合在一起的結構。 兩端游動支承兩端游動支承人字齒輪本身的軸向限位作用，設計成只保人字齒輪本身的軸向限位作用

19、，設計成只保證一根軸相對機座固定，而另一根軸的兩個證一根軸相對機座固定，而另一根軸的兩個軸承都必須是游動的。軸承都必須是游動的。3、滾動軸承的軸向緊固、滾動軸承的軸向緊固（1）內(nèi)圈緊固的常用方法）內(nèi)圈緊固的常用方法 彈性擋圈彈性擋圈用于軸向力用于軸向力不大及轉速不大及轉速不高場合不高場合 螺釘固定的軸端檔圈螺釘固定的軸端檔圈用于高轉速用于高轉速下承受大軸下承受大軸向力的場合向力的場合 圓螺母和止動墊圈圓螺母和止動墊圈用于轉速高、用于轉速高、承受較大軸向承受較大軸向力的場合力的場合 軸肩定位軸肩定位（2）外圈緊固的）外圈緊固的常用方法常用方法 彈性擋圈彈性擋圈用于軸向力用于軸向力不大且需要不大且

20、需要減小尺寸的減小尺寸的場合場合 用軸用彈性用軸用彈性檔圈嵌入軸檔圈嵌入軸承外圈的止承外圈的止動槽內(nèi)緊固動槽內(nèi)緊固用于帶有止動用于帶有止動槽的深溝球軸槽的深溝球軸承，外殼不便承，外殼不便設凸肩且外殼設凸肩且外殼為剖分式結構為剖分式結構 軸承蓋緊固軸承蓋緊固用于高轉速及用于高轉速及很大軸向力時很大軸向力時的各類向心、的各類向心、推力和向心推推力和向心推力軸承力軸承 螺紋環(huán)緊固螺紋環(huán)緊固用于軸承轉速用于軸承轉速高、軸向載荷高、軸向載荷大，而不適于大，而不適于使用軸承蓋緊使用軸承蓋緊固的場合固的場合 4、軸承游隙的調(diào)整軸承游隙的調(diào)整 端蓋下的墊片來調(diào)整端蓋下的墊片來調(diào)整 用圓螺母調(diào)整用圓螺母調(diào)整 用

21、套杯與外殼之間的墊片用套杯與外殼之間的墊片 螺紋處有應力螺紋處有應力集中，對軸強集中，對軸強度有削弱度有削弱5、滾動軸承的配合滾動軸承的配合平均內(nèi)徑和平均外徑的公平均內(nèi)徑和平均外徑的公差，統(tǒng)一規(guī)定用上偏差為差，統(tǒng)一規(guī)定用上偏差為零、下偏差為負值的分布零、下偏差為負值的分布 軸承內(nèi)孔與軸的配合采用軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制基孔制 軸承外徑軸承外徑與外殼孔與外殼孔的配合采的配合采用基軸制用基軸制 工作載荷方向不變時，轉動圈緊于不動圈；工作載荷方向不變時，轉動圈緊于不動圈； 轉速愈高，載荷愈大，振動愈強烈時應選緊轉速愈高，載荷愈大，振動愈強烈時應選緊的配合；的配合； 當軸承安裝于薄壁外殼或空心軸上

22、時，應選當軸承安裝于薄壁外殼或空心軸上時，應選較緊配合；較緊配合； 對開式外殼與軸承外圈宜采用較松的配合；對開式外殼與軸承外圈宜采用較松的配合； 作軸向游動的軸承外圈與支承的外殼孔宜采作軸向游動的軸承外圈與支承的外殼孔宜采用較松的配合；用較松的配合； 溫度變化大時，考慮軸承各部分的溫差和熱溫度變化大時，考慮軸承各部分的溫差和熱傳導方向，防止內(nèi)圈與軸松動，外圈與座孔傳導方向，防止內(nèi)圈與軸松動，外圈與座孔卡死?？ㄋ?。 配合的選用原則配合的選用原則6、滾動軸承預緊滾動軸承預緊提高軸承的旋轉精度，增加提高軸承的旋轉精度，增加軸承裝置剛性，減小機器工軸承裝置剛性，減小機器工作時軸的振動作時軸的振動 夾緊一對圓錐滾子軸承的外夾緊一對圓錐滾子軸承的外圈；圈； 彈簧預緊；彈簧預緊； 夾緊一對磨窄了的外圈而預夾緊一對磨窄了的外圈而預緊；反裝時磨窄