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1、2014/9/41第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计13-7 滚动轴承与滑动轴承性能对照13-8 滚动轴承例题分析概述滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动 接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。概 述滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。本章主要讲授： 滚动轴承的类型和代号（认识轴承）； 滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）； 滚动轴承的装置设计。滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体
2、、保持架等虚拟演示(各类滚动体)2014/9/42类型和代号1滚动轴承的主要类型和代号 一、滚动轴承的分类夹角叫作轴承的接触角；夹角叫作载荷角。按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；按轴承的结构形式不同分类：类型和代号2滚动轴承的主要类型和代号在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国 家标准中分为13类，其中，最为常用的轴承大约有下列类:深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承更多的滚动轴承虚拟现实中的滚动轴承2014/9/43类型和代号3二、滚动轴承的代号方法滚动轴承的主要类型和代号前置
3、代号基本代号后置代号轴 承 的 分 部 件 代 号内 部 结 构 代 号密 封 与 防 尘 结 构 代 号保 持 架 及 其 材 料 代 号特 殊 轴 承 材 料 代 号公 差 等 级 代 号游 隙 代 号多 轴 承 配 置 代 号其 它 代 号五四三二一类 型 代 号尺寸系 列代号 内 径 代 号宽 度 系 列 代 号直 径 系 列 代 号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。前置代号表示轴承的分部件。基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号表示轴承的精度与材料的特征。类型和代号 4内径代号：内径代号5=内径，如：08表示轴承内径d=
4、508=40mm。类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，详细代号查阅类型代号表。公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、0级，共五个级别 。以/P2 、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，0级不标注 。游隙代号：游隙分1 、2、0 、3 、4 、5共六个组别。以/C1 、/C2、/C3 、/C4 、/C5为代号，0组不标注。滚动轴承的主要类型和代号高级低级游隙值：小大内径 d10121517 代 号00010203特殊情况：尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略 “0”。外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2
5、)、中(3)、重(4)。宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。2014/9/44类型和代号5滚动轴承的主要类型和代号 三、轴承代号示例6308：6深沟球轴承，3中系列，08 内径d=40mm， 公差等级为0级，游隙 组为0组；N105/P5：N圆柱滚子轴承，1特轻系列，05内径d=25mm，公差等级为 5级，游隙组为0组；7214AC/P4：7角接触球轴承，2轻系列，14内径d=70mm，公差等级为4级， 游隙组为0组，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，2轻系列，13内径d=65mm，0正常宽度(0不可 省略)，公差等级为0级，游隙组为0组；6103：6深沟球轴承，1特轻
6、系列，03内径d=17mm，公差等级为0级， 游隙组为0组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。 具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。类型代号表滚动轴承主要类型代号表6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型2014/9/45类型选择1滚动轴承的类型选择选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使
7、用的要求 较合理地选择滚动轴承的类型与规格。一、滚动轴承选择的一般过程如下：对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算END进行承载能力验算合格不合格对有较严格要求的轴承类型选择2滚动轴承的类型选择二、滚动轴承类型选择应考虑的问题1承受载荷情况2尺寸的限制3转速的限制4调心性要求方向：向心轴承主要用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承 用于承受径向力和周向力联合作用。大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸 系列较小的轴承则反之。当对轴承的径向尺寸有较严格的限制时，可选用滚针轴承。球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的 轴承则反之；推力轴承的极限
8、转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。2014/9/46工作情况1滚动轴承的工作情况滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。 滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴 向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载 为宜（如右图所示）。工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是时 时变化的，而固定套圈受载最大处的工作状态最为恶 劣。向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生派生 轴向力Fd。当约有半圈滚动体受载时，Fd计算如下：圆锥滚子轴承角接触球轴承 70000C(=15)70000AC( =25)70000B( =40)Fd=Fr(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrF
9、d=1.14Fr向心推力轴承实际承受的轴向力Fa取决于产生派生轴向力Fd和外加于轴 承的轴向力Fae，其关系式为：FamaxFd，Fae详细分析详细分析滚动轴承尺寸的选择1滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择取决于轴承承受的载荷、对轴承寿命要求以及可 靠性的要求等。滚动轴承的载荷有动载荷与静载荷之分，不同的载荷对应着不同的失 效形式。载荷及失效形式的分析是本节的重要内容。滚动轴承的寿命主要是指轴承的疲劳寿命，由于疲劳寿命与概率密切 相关率，因此轴承的寿命必然与可靠性问题相关。本节从以下方面讲述滚动轴承尺寸的选择：滚动轴承的失效形式滚动轴承的寿命计算滚动轴承的当量动载荷向心推力轴承的轴向力计算滚
10、动轴承的静承载能力滚动轴承尺寸选择的过程滚动轴承的可靠度2014/9/47滚动轴承尺寸的选择2滚动轴承尺寸的选择 一、滚动轴承的失效形式套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式， 是作为滚动轴承寿命计算的依据。点蚀胶合断裂转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤；润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损；装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等。滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：磨损除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如：这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。更多的失效滚动轴承尺寸的选择3滚动轴承尺寸的选择 二、滚动轴承
11、的寿命计算 滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或 相应的运转小时数。显然，通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命。与一般结构件的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲 劳寿命的离散性也是相当大的（见右图）。基本额定寿命基本额定寿命：具有90可靠度时轴承的寿命， 用L10表示。基本额定动载荷基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为 106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。基本额定寿命计算式基本额定寿命计算式。为轴承的工作转速 载荷；为轴承所承受的当量动 （滚子轴承）；（球轴承）；其中：min)/(3103rnP100 90 80 70 60 5040 30 20
12、10 0151020未失效轴承数量%轴承的寿命/（106r）)10(6 10rPCL )( 60106hPC nLh 或 2014/9/48滚动轴承尺寸的选择4滚动轴承尺寸的选择 三、滚动轴承的当量动载荷在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承 C值的载荷条件相一致当量动载荷当量动载荷（用字母P表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：arYFXFP式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数(查表）为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数f p 。)(arPYFXFfP： 即载荷性质载荷系数
13、f p举例 无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.21.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿 机、冶金机械、卷扬机械等 强大冲击1.83.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等滚动轴承尺寸的选择5滚动轴承尺寸的选择 四、向心推力轴承的轴向力计算当FaeFd2Fd1时，相当于轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，轴承1的轴向力为Fa1FaeFd2轴承2的轴向力为Fa2Fd2当FaeFd2Fd1时，相当于轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”，轴承1的轴向力为Fa1Fd1轴承2的轴向力为Fa2Fd2Fae2014/9/49滚动轴承尺寸的选择6滚动轴承尺寸的选
14、择向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为：由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松”或被“压紧”的轴承；向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：就一个支点的轴承而言，对比其本身派生轴向力与外加轴向力（另一支点的派生轴向力与外加轴向力之合力），其较大者为该轴承的轴向力。 aeddaaedda FFFFFFFF122211 ,max,max Fa与Fd2同向取“+”Fa与Fd1同向取“+”即：确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力之合力。2 12 11VHrFFF2 22 22VHrFFF轴向载荷：
15、Fa1、Fa21rF2rF12径向载荷：Fr1 、Fr2Fr、Fa的求法2014/9/410 0 0内部轴向力（派生轴向力或附加轴向力）FNiFNiFiFrFrFNiFiFNiFrFNiFd=0 =0轴向载荷：轴向载荷：Fa1、Fa2讨论1) Fd由径向力（结构的原因）产生，故称为内部（派生、附加）轴向力；外圈作用在滚动体上力的轴向分量2）Fd的方向由轴承外圈宽边指向窄边；3）=0，Fd=0；4) 角接触轴承应成对使用。圆锥滚子轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承角接触球轴承70000C( =15)70000AC( =25)70000B( =40)Fd=Fr(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14FrFd2014/9/411装配形式： 正装：面对面，外圈窄边相对，派生轴向力相对 反装：背对背，外圈宽边相对，派生轴向力相背FdFdFdFdFdFdFdFd载荷计算2 12 11VHrFFF2 22 22VHrFFFaeF1dF2dF问题1212?在、的作用下，、aeddaaFFFFF轴向载荷：Fa1、Fa21rF2rF12轴承的派生轴向力Fd1、Fd2查表。raPXFYF径向载荷：Fr1 、Fr2当量动载荷：2014/9/412正装aeF1212daedFFF1）若2dF122daeddFFFF11adFF轴右移趋势，2) 若12daedFFF轴左移趋势，1dF11
