第二十二章滾動(dòng)軸承

第二十二章滾動(dòng)軸承第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日§22-1滾動(dòng)軸承的基本類型和特點(diǎn)各零件的作用：外圈：支撐零件或軸系；保持架:將滾動(dòng)體分開。內(nèi)圈：支撐軸；滾動(dòng)體：滑動(dòng)滾動(dòng)；硬度和接觸疲勞強(qiáng)度↑

、耐磨性和沖擊韌性↑

用含鉻合金鋼制造，經(jīng)熱處理后硬度達(dá)：61~65HRC。工作表面需經(jīng)磨削或拋光。保持架：低碳鋼，沖壓制成高速軸承：有色金屬或塑料。滾動(dòng)軸承的組成：外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架。內(nèi)外圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿著滾道滾動(dòng)。裝在機(jī)座或零件軸孔內(nèi)；滾動(dòng)副的材料要求：第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、啟動(dòng)靈敏、效率高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便、

和易于互換等。缺點(diǎn)：抗沖擊能力差、高速時(shí)出現(xiàn)噪音。滾動(dòng)軸承按其承受載荷的方向（接觸角）和滾動(dòng)體的形狀分類。接觸角：滾動(dòng)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稱為公稱接觸角。接觸角

↑

→

軸向承載能力

↑α=0?

表22-1各類軸承的公稱接觸角

軸承類型公稱接觸角向心軸承主要承受徑向載荷推力軸承主要承受軸向載荷徑向接觸角接觸軸向接觸角接觸0?

<α<45?αα=90?

α它是滾動(dòng)軸承的一個(gè)重要參數(shù)，軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關(guān)。45?

<α<90?α滾動(dòng)軸承

標(biāo)準(zhǔn)化;并由專業(yè)廠大批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)人員的主要任務(wù)是:熟悉標(biāo)準(zhǔn)，正確選用。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日軸承類型按載荷方向分按滾動(dòng)體形狀分向心軸承推力軸承圓柱滾子圓錐滾子球面滾子滾針球軸承滾子軸承分類：表22-2滾動(dòng)軸承的主要類型和特性軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用調(diào)心球軸承10000中2?~3?

主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受少量軸向載荷。因?yàn)橥鉂L道表面是以軸承中點(diǎn)為中心的球面，故能調(diào)心。第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)心滾子軸承20000C低0.5?~2?

比10000小能承受很大的徑向載荷和少量軸向載荷。承載能力大，具有調(diào)性能。圓錐滾子軸承30000中2’能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。因線性接觸，承載能力大，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，稱對(duì)使用。推力球軸承50000低不允許

只能承受軸向載荷，且作用線必需與軸線重合。分為單、雙向兩種。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處。a)單向表22-2滾動(dòng)軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日推力球軸承50000低不允許

只能承受軸向載荷，且作用線必需與軸線重合。分為單、雙向兩種。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處。b)雙向深溝球軸承60000高8’~16’能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。因線性接觸，承載能力大，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，稱對(duì)使用。角接觸球軸承70000C(α=15?

)70000AC(α=25?

)70000B(α=40?

)較高2’~10’能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。

α大，承載能力越大，有三種規(guī)格。稱對(duì)使用。表22-2滾動(dòng)軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日表22-2滾動(dòng)軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用推力圓柱滾子軸承80000低不允許

能承受很大的單向軸向載荷。圓柱滾子軸承N0000較高2’~4’能承受較大的徑向。因線性接觸，內(nèi)外圈只允許有小的相對(duì)偏轉(zhuǎn)。除U結(jié)構(gòu)外，還有內(nèi)圈無(wú)擋邊(NU)、外圈單擋邊(NF)、內(nèi)圈單擋邊(NJ)等型式滾針軸承a)NA0000b)RNA0000低只能承受徑向載荷。承載能力大，徑向尺寸特小。一般無(wú)保持架，因而滾針間有摩擦，極限轉(zhuǎn)速低。不允許

a)b)第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日1.承載能力承受徑向載荷為主；幾點(diǎn)說明：由于結(jié)構(gòu)不同，各類軸承的使用性能也不相同，現(xiàn)說明如下。滾子軸承≈(1.5~3)球軸承

在同樣的外形尺寸下。2.極限轉(zhuǎn)速當(dāng)d≤20mm時(shí)，兩者承載能力接近，宜采用球軸承。因滾子軸承貴角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。0?

<α<45?

→

45?

<α<90?

→

承受軸向載荷為主；α=0?

→

α=90?

→

滾動(dòng)體為滾子，則只能承受徑向載荷；若滾動(dòng)體為球，可承受一定的軸向載荷。只能承受軸向載荷。轉(zhuǎn)速過高

→

溫度↑

→

潤(rùn)滑失效

→

滾動(dòng)體回火或膠合破壞。極限轉(zhuǎn)速----滾動(dòng)軸承在一定載荷與潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速。大載荷

采用滾子軸承第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日3.角偏差影響軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)。角偏差

↑

→

可采用調(diào)心軸承。滾針軸承對(duì)軸線傾斜最敏感，應(yīng)緊可能避免在軸線有傾斜的情況下使用。軸承由于安裝誤差或軸的變形等都會(huì)引起內(nèi)外圈中心線發(fā)生相對(duì)傾斜。其傾斜角稱為角偏差。調(diào)心軸承θ第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日滾動(dòng)軸承的類型很多，而各類軸承又有不同的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)、技術(shù)要求等，為便于組織生產(chǎn)和選用，規(guī)定了滾動(dòng)軸承的代號(hào)，§22-2滾動(dòng)軸承的代號(hào)寬(高)度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)前置代號(hào)

基本代號(hào)共5位

后置代號(hào)表22-2滾動(dòng)軸承代號(hào)的排列順序（

）類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)注：

代表字母；

代表數(shù)字

或加2.基本代號(hào)：表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。

類型代號(hào)

----左起第一位，為0（雙列角接觸球軸承）

則省略。是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)，有三項(xiàng)成套軸承分部件代號(hào)1.前置代號(hào)----成套軸承分部件代號(hào)。0第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)心滾子軸承20000C圓錐滾子軸承30000推力球軸承50000a)單向b)雙向深溝球軸承60000角接觸球軸承70000推力圓柱滾子軸承80000圓柱滾子軸承N0000滾針軸承a)NA0000b)RNA0000調(diào)心球軸承10000第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)徑相同，而直徑系列代號(hào)不同的四種軸承的比較。000300400200尺寸系列代號(hào)----左起第二、三位。寬(高)度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)前置代號(hào)

基本代號(hào)

后置代號(hào)表22-2滾動(dòng)軸承代號(hào)的排列順序（

）類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)注：

代表字母；

代表數(shù)字

或加成套軸承分部件代號(hào)第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日表22-4向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號(hào)直徑系列代號(hào)推力軸承向心軸承01(0)0(0)1101120211011234特輕輕中重(0)2(0)3(0)41213222324121314222324(0)1212窄正常寬正常尺寸系列代號(hào)寬度系列代號(hào)高度系列代號(hào)第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)徑代號(hào)

----基本代號(hào)左起第四、五位。表16-5軸承的內(nèi)徑代號(hào)

內(nèi)徑代號(hào)軸承內(nèi)徑尺寸

mm001001020304~99數(shù)字

5121517寬(高)度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)前置代號(hào)

基本代號(hào)

后置代號(hào)表22-2滾動(dòng)軸承代號(hào)的排列順序（

）類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)注：

代表字母；

代表數(shù)字

或加成套軸承分部件代號(hào)第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日3.后置代號(hào)

----用字母（或加數(shù)字）表示。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)表16-6軸承后置代號(hào)排列順序后置代號(hào)組含

義1密封與防塵套圈變形238保持架及材料游隙軸承材料公差等級(jí)配置其它7456寬(高)度系列代號(hào)直徑系列代號(hào)前置代號(hào)

基本代號(hào)

后置代號(hào)表22-2滾動(dòng)軸承代號(hào)的排列順序（

）類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)注：

代表字母；

代表數(shù)字

或加成套軸承分部件代號(hào)第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日注：公差等級(jí)中0級(jí)最低，向右依次增高，2級(jí)最高。

表22-7軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)常用代號(hào)

軸承類型

代

號(hào)

含

義

示

例Bα=40?7210B

角接觸球軸承

Cα=15?7210C

ACα=25?7210AC圓錐滾子軸承

B接觸角α加大

32310BE

加強(qiáng)型

N207E表16-8公差等級(jí)代號(hào)

代

號(hào)

省略

/P6/P6x/P5/P4/P2公差等級(jí)符合標(biāo)準(zhǔn)的

0級(jí)

6級(jí)

6x級(jí)

5級(jí)

4級(jí)

2級(jí)示

例

62036203/P630201/P6x6203/P56203/P46203/P2第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)例：說明滾動(dòng)軸承

62203和

7312AC/P6

的含義622037(0)312AC/P6軸承內(nèi)徑

d=17mm直徑系列代號(hào)，2(輕)系列

寬度系列代號(hào)，2(寬)系列

深溝球軸承

公稱接觸角

α=25?

軸承內(nèi)徑

d=12×5=60mm直徑系列代號(hào)，3(中)系列

寬度系列代號(hào)，0(窄)系列，代號(hào)為0，不標(biāo)出

角接觸球軸承

公差等級(jí)6級(jí)

第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日§22-3滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算一、滾動(dòng)體的受力分析二、失效形式受純徑向載荷Fr時(shí)，上半圈滾動(dòng)體不受力；下半圈各滾動(dòng)體受力大小方向均不同?？梢詫?dǎo)出：

z為滾動(dòng)體的總數(shù)。疲勞破壞永久變形工作過程中，滾動(dòng)體相對(duì)內(nèi)外圈不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾動(dòng)體和滾道接觸表面受脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞。但很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使?jié)L道和滾動(dòng)體產(chǎn)生永久變形，從而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪音而失效。早期磨損膠合內(nèi)外圈和保持架破裂維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)而造成。所有水平分力相互抵銷，鉛垂分力與外載荷平衡。受純軸向載荷時(shí)，各滾動(dòng)體受力相同；Fr徑向載荷的分布Fmaxδ第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2051015501000R(%)軸承的壽命曲線L/(1×10-6r)對(duì)一組同一型號(hào)的軸承，由于材料、熱處理和工藝等很多隨機(jī)因素的影響，即使在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命也不一樣，有的甚至相差幾十倍。因此，對(duì)一個(gè)具體的軸承，很難預(yù)知其確切的壽命。實(shí)驗(yàn)表明：壽命與可靠性有關(guān)。如圖三、軸承壽命定義：軸承在一定轉(zhuǎn)速下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展跡象之前的工作小時(shí)數(shù)稱為：可靠度：一組相同軸承能達(dá)到或超過規(guī)定壽命的百分比.基本額定壽命：一組同一型號(hào)軸承，在同一運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，其可靠度R為90%時(shí)，能達(dá)到或超過的壽命L(Lh)在到達(dá)額定壽命時(shí)，有90%的軸承沒壞，只損壞了10%。對(duì)于單個(gè)軸承而言，其損壞的可能性只有90%單位為百萬(wàn)轉(zhuǎn)106r，或小時(shí).換句話說基本額定動(dòng)載荷：當(dāng)一套軸承運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到一百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷C。.向心軸承記為：Cr，可查表推力軸承記為：Ca壽命為1百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí).可靠度為90%，壽命為5百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí).可靠度只有50%，軸承壽命第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日大量試驗(yàn)得如下關(guān)系：壽命指數(shù)：---球軸承---滾子軸承用小時(shí)表示：P---當(dāng)量動(dòng)載荷

當(dāng)t>100℃

時(shí)，→C↓

引進(jìn)溫度系數(shù)ft

進(jìn)行修正。310/3ε=一恒定徑向(或軸向)載荷，在該載荷作用下，滾動(dòng)軸承具有與實(shí)際載荷作用下的壽命。表22-9溫度系數(shù)

軸承工作

溫度℃

溫度系數(shù)

ft10025020015012530010.950.900.700.800.60第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日表22-10載荷系數(shù)

載荷性質(zhì)

無(wú)沖擊或輕微沖擊

中等沖擊

強(qiáng)烈沖擊fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0修正結(jié)果：工作中沖擊振動(dòng)→C↓引進(jìn)載荷系數(shù)fP

進(jìn)行修正。第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日表22-11軸承預(yù)期壽命Lh的參考值

使

用

場(chǎng)

合

不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備

500Lh/h

短時(shí)間或間斷使用，中斷時(shí)不致引起嚴(yán)重后果

4000~8000間斷使用，中斷時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重后果

8000~12000每天8h工作的機(jī)械

12000~20000每天24h連續(xù)工作的機(jī)械

40000~60000四、當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本動(dòng)載荷是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下確定的。對(duì)于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對(duì)于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實(shí)際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與實(shí)驗(yàn)條件相同的載荷后，才能和基本額定動(dòng)載荷進(jìn)行比較。換算后的載荷是一種假定載荷，稱為當(dāng)量載荷。含義：當(dāng)量動(dòng)載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經(jīng)換算后的假想載荷。其效果與某一個(gè)基本額定動(dòng)載荷相當(dāng)。計(jì)算公式：P=XFr+Y

FaX----徑向動(dòng)載荷系數(shù)；

Y----軸向動(dòng)載荷系數(shù)。

向心軸承：P=Fr推力軸承：P=Fa查表16—12P260第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日表22-12向心軸承當(dāng)量載荷系數(shù)X、Y的值軸承類型

深溝球軸承0.1720.192.312.3Fa

C0r

eFa/Fr>eFa/Fr

≤eXYXY0.3450.221.990.6890.261.711.030.281.551.380.300.561.4510……

……

……0.1780.381.470.3570.401.400.7140.231.301.070.461.23α=15?1.430.470.441.1910……

……

……角接觸球軸承α=25?----0.680.410.8710α=40?----1.140.350.5710圓錐滾子軸承(單列)----1.5tgα0.40.4ctgα10調(diào)心球軸承(雙列)----1.5tgα0.650.65ctgα10(單列)第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日五、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算受力分析：Fr由于α的存在，即使在徑向載荷的作用下，其接觸力可分解為徑向和軸向兩個(gè)分量。Fi=F’i+F”iF’iF”iαF’總軸向力F’=∑F’i為使內(nèi)部軸向力平衡，以免軸串動(dòng)，這種軸承應(yīng):成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。下面分兩個(gè)軸承面對(duì)面或背對(duì)背安裝兩種情況進(jìn)行詳細(xì)分析Fi表22-13角接觸向心球軸承

軸承類型

角接觸向心球軸承F’eFr

0.68Fr1.14Fr圓錐滾子軸承α=15?α=25?α=40?Fr/(2Y)Y是

的軸向系數(shù)>eFrFa----內(nèi)部軸向力F’的近似值可按如下近似公式計(jì)算第i個(gè)滾動(dòng)體第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日1.若FA+F’2>F’1壓緊端：Fa1=FA+F’2

放松端：Fa2=F’2

2.若FA+F’2<F’1放松端：Fa1=F’1

壓緊端：Fa2=F’1-FAFa外圈窄邊相對(duì)安裝

(正裝)結(jié)論：放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外軸承2(放松端)承受的軸向載荷：a1a2O1O212F’2Fr2F’1Fr1由于軸承1的右端已固定，軸不能向右移動(dòng)，軸承1被壓緊。由平衡條件得軸承1(壓緊端)承受的軸向載荷：則軸承2被壓緊。由平衡條件得：第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日a2a1O1O212外圈寬邊相對(duì)安裝(反裝)FaF’2Fr2F’1Fr1反裝時(shí)選左邊的軸承為1，右邊的軸承為2。1.若

FA+F’2>F’1

則有：結(jié)論與正裝相同！壓緊端：Fa1=FA+F’2

放松端：Fa2=F’2

2.若FA+F’2<F’1

,則有：放松端：Fa1=F’1

壓緊端：Fa2=F’1-FA第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日一、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑目的--減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪?！?2-4滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封密封目的--防止灰塵、水分進(jìn)入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇?。?rùn)滑脂潤(rùn)滑油固體潤(rùn)滑劑用于特殊場(chǎng)合用速度因素dn

值作為選擇潤(rùn)滑劑的條件:---常用---高速、高溫當(dāng)dn<(1.5~2)×105

mm·r/min時(shí)，采用脂潤(rùn)滑，否則用油潤(rùn)滑。

脂潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)：不容易流失、便于密封和維護(hù)，充填一

次，可運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間。油潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、能散熱，可在高速、高溫環(huán)

境下使用。dn間接反映了軸頸的圓周速度。第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日二、滾動(dòng)承的密封潤(rùn)滑油的選擇：潤(rùn)滑油的粘度根據(jù)速度因素dn和工作溫度t來(lái)確定。1000000500000200000100000500002000010000-40-20020406010012080dn/(mm·r/min)t/℃

潤(rùn)滑油粘度的選擇5cSt(40℃時(shí))102065110250400滾動(dòng)承的密封方式的選擇與潤(rùn)滑的種類、工作環(huán)境、溫度、密封表面的圓周速度有關(guān)。分類接觸式非接觸式組合式密封毛氈圈密封密封圈密封間隙密封迷宮式密封---毛氈迷宮式密封例如：dn=100000，t=90℃

可用

110號(hào)潤(rùn)滑油

110第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日§22-5滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)一、軸承類型的選擇及配置1.無(wú)軸向載荷時(shí)，宜用深溝球軸承；如直齒輪軸2.徑向與軸向載荷聯(lián)合作用時(shí)，宜用角接觸球軸承或圓

錐滾子軸承；如斜齒輪軸3.純軸向載荷作用時(shí)，必須采用推力軸承。4.軸承的配置常用軸承的配置方法有如下兩種：第