第 13 章,滚 动 轴 承,§16-0 概述 §16-1 滚动轴承的基本类型和特点 §16-2 滚动轴承的代号 §16-3 滚动轴承的选择计算 §16-4 滚动轴承的润滑和密封 §16-5 滚动轴承的组合设计,,§0 概述,一.构造：1）组成,轴承的作用： 用来支承轴按摩擦性质的不同分为：,,滚动轴承：,滑动轴承,装在轴上装在轴承座孔中在两套圈之间滚动并传递载荷将滚动体均匀隔开滚动轴承是标准件，主要掌握,多数情况内圈转动、外圈不动；,滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便实际中应用非常广泛球的磨擦系数小，承载能力低，允许转速高； 滚子的磨擦系数大，承载能力高；允许转速低二.材料,,内、外套圈和滚动体：,用滚动轴承钢（GCr15、GCr15SiMn等）制造淬火后表面硬度可达61～66HRC用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造保持架：,三.优缺点： 优点： 摩擦阻力，启动灵敏； η滚=0.98~0.99，（η液滑=0.995，η混=0.95）； 径向游隙小，运转精度高； 同尺寸的轴颈，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，轴向尺寸紧凑； 大多数滚动轴承能同时承受Fr、Fa，轴承组合结构简单； 消耗润滑剂少，便于密封、维护； 不需有色金属； 标准化程度高，成本低；,缺点： 承受冲击载荷能力差； 高速、重载下轴承寿命低； 振动噪音大； 径向尺寸比滑动轴承大；常用于中速、中载和一般工作条件下运转的机器。
轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,,,,,一、滚动轴承的类型,16-1 滚动轴承的基本类型和特点,运转灵活，但承载能力低承载能力高，但运转不如球轴承灵活，允许内外圈偏转角很小的轴承允许内外圈偏转角较大的轴承内、外圈可以分离的轴承，称为可分离型轴承,◆ 按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：,主要用来承受径向力,主要用来承受轴向力,能同时承受径向力和较大的轴向力,接触角α：滚动体的载荷方向线与轴承径向平面之间的夹角α↑，承受轴向力的能力↑16-1 滚动轴承的基本类型和特点,接触角：滚动体与外圈触处的法线与垂至于轴承轴心线 的平面之间的夹角α称为公称接触角接触角 ↑,→ 轴向承载能力 ↑,α= 0˚,它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关1. 承载能力,承受径向载荷为主；,几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下滚子轴承≈(1.5~3)球轴承,2. 极限转速,当d ≤20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承0˚ <α< 45˚ →,45˚ <α<90˚ →,承受轴向载荷为主；,α= 0˚ →,α= 90˚ →,滚动体为滚子，则只能承受径向载荷； 若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。
只能承受轴向载荷转速过高 →,温度↑ →,润滑失效 →,滚动体回火或胶合破坏极限转速 ---- 滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速,,16-1 滚动轴承的基本类型和特点,3. 角偏差,影响轴承正常运转角偏差 ↑ →,可采用调心轴承滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应尽可能避免在轴线有倾斜的情况下使用轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜，其倾斜角称为角偏差16-1 滚动轴承的基本类型和特点,二、滚动轴承的常用类型及性能特点,1. 调心球轴承(类型代号1)：主要径向、不大双向轴向,2. 调心滚子轴承(类型代号2)：很大径向和少量轴向,3. 圆锥滚子轴承(类型代号3)：同时较大径向和单向轴向,4. 推力球轴承(类型代号5)：只能承受单向轴向载荷,5. 深沟球轴承(类型代号6)：主要径向、一定双向轴向,6. 角接触球轴承(类型代号7)：同时较大径向和单向轴向,7. 圆柱滚子轴承(类型代号N)：大的径向、不能轴向,8. 滚针轴承(类型代号NA)：只能径向、适用转速低,16-1 滚动轴承的基本类型和特点,◆ 按结构形式不同，标准滚动轴承分为13类，最常用的有六类:,调心滚子轴承（2）,滚针轴承（NA),,,向心角接触轴承,径向接触轴承,推力滚子轴承（8）,,推力轴承,深沟球轴承（6）,圆柱滚子轴承（N）,角接触球轴承（7）,圆锥滚子轴承（3）,调心球轴承（1）,调心滚子轴承（2）,滚针轴承（NA）,外球面球轴承（U）,推力球轴承（5）,推力调心滚子轴承（2）,推力滚子轴承（8）,推力圆锥滚子轴承（9）,不平行1,不同轴,不平行2,（60000——0000）,21,22,（N0000——2000）,21,22,（70000——6000）,21,22,（30000——2000）,21,22,（10000——1000）,21,22,不平行,不同轴,弯曲,22,（NA0000——544000）,22,22,（51000——8000）,21,22,（29000——9000）,22,（80000——9000）,22,22,三、滚动轴承类型的选择,选择轴承类型时主要考虑以下问题：,1）载荷方向：,当FA很大时，选 6（N）＋5（8）组合使用。
当FA较小时，可选 6类球轴承比滚子轴承承载能力低，允许转速高； 双列比单列承载能力高，允许转速低； 推力轴承允许转速很低； 精度越高，允许转速越高 为便于装拆和调整轴承间隙，选内、外圈可分离的轴承、具有内锥孔的轴承或带紧定套的轴承； 推力轴承n极=低，当n高时，而Fa又不大，选角接触轴承；,§2 滚动轴承的代号,滚动轴承代号构成：,一、基本代号,用代号表示轴承的结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上◆ 内径代号：,16-2 滚动轴承的代号,推力球轴承 50000,滚针轴承 a) NA0000 b) RNA0000,◆ 类型代号：常用轴承有：6、7、1、2、3、5、N等类型滚动轴承的代号,◆ 尺寸系列代号：,直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)宽度系列为正常宽度时，代号为“0”，省略不标尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径 （直径系列）和不同的宽度（宽度系列）宽度系列： 即结构、内径和直径系列都相同的轴承，在宽度方面变化的系列； 宽度系列为0系列（正常系列）时，多数轴承在代号中可省宽度系列代号0；但调心滚子轴承和圆锥滚子轴承则不能省代号0 直径系列： 结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列；,二、后置代号：用“/”与基本代号隔开。
◆ 内部结构代号：,◆ 配置代号：,◆ 公差等级代号：,分为 /P0 、/P6 (/P6x) 、 /P5 、/P4 、 /P2 共六级游隙分为： /C1 、/C2、 0 、/C3 、/C4 、/C5 共六个组别◆ 游隙代号：,游隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向，从一个 极限位置到另一个极限位置的移动量6308：,深沟球轴承，正常宽度（省略了宽度系列代号0）， 3─中系列，内径d=40mm， 公差为0级，游隙为0组；,30213：,圆锥滚子轴承，正常宽度（圆锥滚子轴承的宽度系列代号“0”不能省略）， 2─轻系列，内径d=65mm，公差为0级，游隙为0组；,7214AC/P4：,7─角接触球轴承，正常宽度（省略了宽度系列代号0） ， 2─轻系列，内径d=70mm，公称接触角α=25°，公差为4级，游隙为0组，；,N105/P53：,圆柱滚子轴承，正常宽度（省略了宽度系列代号0）， 1─特轻系列，内径d=20mm，公差为5级，游隙为3组；,6203：,深沟球轴承，正常宽度（省略了宽度系列代号0）， 2─轻系列，内径d=17mm， 公差为0级，游隙为0组；,滚动轴承代号示例,注：遇到看不懂的代号时，查阅GB/T272-93。
举例：,,1）在中心轴向力作用下的滚动轴承，载荷由各滚动体平均分担； 2）在径向力作用下的轴承，只有近半圈的滚动体受载，且各滚动体的受载大小也不同； 3）受载最大的滚动体的载荷为：,,工作时，轴承中各个元件所受载荷及应力是变化的16-3 滚动轴承的选择计算,一、滚动体的受力分析,内圈或滚动体上某一点σH的变化规律外圈上某一点σH的变化规律均为脉动循环4）应力变化规律,二、滚动轴承的失效形式,主要失效形式有：,1）疲劳点蚀： 是最常见的失效形式滚动体和套圈滚道承受循环接触应力点蚀使轴承产生振动和噪音而失效2）塑性变形：,对于转速很低或间歇摆动的轴承，会因过大的载荷或冲击载荷，使滚动体或内、外圈滚道产生塑性变形，形成不均匀的凹坑3）磨粒磨损、粘着磨损（胶合）：,多尘条件下工作的轴承，易产生 磨粒磨损润滑不良的高速轴承，易产生 胶合 磨损,胶合,,,外圈胶合,内圈点蚀,内圈断裂,内圈深度点蚀,16-3 滚动轴承的选择计算,三、轴承寿命,2）可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比3）基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)。
在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10% R ，L,,,对于单个轴承而言，其损坏的可能性只有90%,单位为百万转106 r，或小时. 换句话说,4）基本额定动载荷：当一套轴承运转达到106 转时，轴承所能承受的载荷，记为C向心轴承记为：Cr，可查表,推力轴承记为：Ca,寿命为1百万转时. 可靠度为90%， 寿命为5百万转时. 可靠度只有50%，,1）滚动轴承的寿命：是指轴承中的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，两套圈的相对总转数或在一定转速下的运转小时数C由试验得出，查手册；,C↑— 轴承抗疲劳承载能力↑；同类不同型号轴承，C不同设计时需满足：一定工况下的轴承所需的C′≤C,5）说明：,6）大量试验得如下关系：,ε --- 寿命指数,--- 球轴承,--- 滚子轴承,用小时表示：,P --- 当量动载荷,7）当 t>100℃ 时， → C ↓,引进温度系数 ft 进行修正一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命16-3 滚动轴承的选择计算,,,9）修正结果：,8）工作中冲击振动 → C ↓,引进载荷系数 fP 进行修正选型设计,寿命计算,,16-3 滚动轴承的选择计算,,短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 4000~8000,间断使用，中断时会引起严重后果 8000~12000,每天8h工作的机械 12000~20000,每天24h连续工作的机械 40000~60000,16-3 滚动轴承的选择计算,四、当量动载荷的计算,当量动载荷：是将实际载荷（包含径向载荷与轴向载荷）换算成与试验条件相当的假想载荷。
其效果与某一个基本额定动载荷C相当计算公式：,X ---- 径向动载荷系数；,Y ---- 轴向动载荷系数;,向心轴承：,P = Fr,推力轴承：,P = Fa,式 中：,Fr ---- 轴承径向载荷(N)；,Fa----轴承轴向载荷(N).,对于向心轴承，当Fa / Fr > e时，可由表达16-11查X、Y值；当Fa / Fr ≤ e时，轴向力影响可忽略 e值列于轴承标准中，其值与轴承类型和Fa / C0r比值有关说 明：,16-3 滚动轴承的选择计算,,,,五、角接触向心轴承轴向载荷的计算,受力分析：,由于α的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量Fi = Fsi +Fri,。