滾動軸承的選擇與校核

1、第八章第八章 滾動軸承的選擇與校核滾動軸承的選擇與校核8-1 概述概述8-2 滾動軸承的主要類型及其代號滾動軸承的主要類型及其代號8-3 滾動軸承的選擇滾動軸承的選擇8-4 滾動軸承的工作情況及設(shè)計約束滾動軸承的工作情況及設(shè)計約束8-5 滾動軸承的校核計算滾動軸承的校核計算滾動軸承：滾動軸承： 依靠其主要元件間的依靠其主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動或擺動零件。滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動或擺動零件。8-1 8-1 概述概述滾動軸承是標準件，主要掌握滾動軸承是標準件，主要掌握合理選擇合理選擇合理使用合理使用構(gòu)造構(gòu)造內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈滾動體滾動體保持架保持架保持架：保持架：滾動體：滾動體：外圈：外圈：內(nèi)圈：內(nèi)

2、圈：裝在軸上。裝在軸上。裝在軸承座孔中。裝在軸承座孔中。在兩套圈之間滾動并傳遞載荷。在兩套圈之間滾動并傳遞載荷。將滾動體均勻隔開。將滾動體均勻隔開。 常見滾動體有：常見滾動體有：球球滾子：滾子： 圓柱形、滾針、圓錐形、球面、非對稱球圓柱形、滾針、圓錐形、球面、非對稱球面、螺旋等面、螺旋等滾動軸承的主要滾動軸承的主要優(yōu)點優(yōu)點：滾動軸承的主要滾動軸承的主要缺點缺點：摩擦力矩和發(fā)熱較小。摩擦力矩和發(fā)熱較小。維護比較方便，潤滑劑消耗較少。維護比較方便，潤滑劑消耗較少。軸承單位寬度的承載能力較大。軸承單位寬度的承載能力較大。大大減少有色金屬的消耗。大大減少有色金屬的消耗。徑向外廓尺寸比滑動軸承大。徑向外

3、廓尺寸比滑動軸承大。接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差，高速重載時壽命低。接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差，高速重載時壽命低。小批生產(chǎn)特殊的滾動軸承時成本較高。小批生產(chǎn)特殊的滾動軸承時成本較高。減振能力比滑動軸承低。減振能力比滑動軸承低。 按接觸角的大小和承受載荷的方向，滾動軸承分為兩類：按接觸角的大小和承受載荷的方向，滾動軸承分為兩類：8-2 8-2 滾動軸承的主要類型及其代號滾動軸承的主要類型及其代號一、滾動軸承的主要類型、性能和特點一、滾動軸承的主要類型、性能和特點 按滾動體的形狀，滾動軸承分為按滾動體的形狀，滾動軸承分為球球軸承和軸承和滾子滾子軸承。軸承。向心向心軸承和軸承和推力推力軸承

4、。軸承。向心軸承，其公稱接觸角從向心軸承，其公稱接觸角從0o到到45o，又可分為：，又可分為：接觸角接觸角：滾動體與套圈接觸處的法線與軸承徑向平面之間的：滾動體與套圈接觸處的法線與軸承徑向平面之間的夾角。夾角。，承受軸向力的能力，承受軸向力的能力。徑向接觸徑向接觸軸承和軸承和向心角接觸向心角接觸軸承。軸承。徑向接觸徑向接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 0o的向心軸承，主要承受徑向載的向心軸承，主要承受徑向載荷（如荷（如 圓柱滾子軸承）。圓柱滾子軸承）。其中，公稱接觸角其中，公稱接觸角 0o的球軸承（如的球軸承（如 深溝球軸承），除主要深溝球軸承），除主要承受徑向載荷外，也能承受較小的軸向載

5、荷。承受徑向載荷外，也能承受較小的軸向載荷。 推力軸承推力軸承向心角接觸向心角接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 從從0o到到45o的向心軸承，同時承的向心軸承，同時承受徑向載荷和單向的軸向載荷（如受徑向載荷和單向的軸向載荷（如 角接觸球軸承）。角接觸球軸承）。其公稱接觸角其公稱接觸角 從從45o到到90o，分為：，分為：軸向接觸軸向接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 90o的推力軸承，只能承受軸向的推力軸承，只能承受軸向載荷。載荷。推力角接觸推力角接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 從從45o到到90o的推力軸承，主要承的推力軸承，主要承受軸向載荷，但也能承受一定的徑向載荷。受軸向載荷

6、，但也能承受一定的徑向載荷。推力調(diào)心滾子軸承推力調(diào)心滾子軸承 按自動調(diào)心性能，滾動軸承分為自動調(diào)心軸承和非自動調(diào)心軸承。按自動調(diào)心性能，滾動軸承分為自動調(diào)心軸承和非自動調(diào)心軸承。 按結(jié)構(gòu)形式不同，按結(jié)構(gòu)形式不同，標準滾動軸承有很多類，最常用的有六類標準滾動軸承有很多類，最常用的有六類:深溝球軸承（深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（圓柱滾子軸承（N、NN）推力球軸承推力球軸承（5）角接觸球軸承（角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（圓錐滾子軸承（3）調(diào)心球軸承（調(diào)心球軸承（1）調(diào)心滾子軸承（調(diào)心滾子軸承（2）滾針軸承（滾針軸承（NA)向心角接向心角接觸軸承觸軸承徑向接徑向接觸軸承觸軸承推力圓柱滾子軸承（推

7、力圓柱滾子軸承（8）軸向接軸向接觸軸承觸軸承類型代號類型代號成對使用，成對使用， 對稱安裝對稱安裝滾動軸承主要類型及其代號滾動軸承主要類型及其代號6 6深溝球軸承深溝球軸承L L直線軸承直線軸承5 5推力球軸承推力球軸承U U外球面球軸承外球面球軸承4 4雙列深溝球軸承雙列深溝球軸承NANA滾針軸承滾針軸承3 3圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承N N、NNNN圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承2929推力調(diào)心滾子軸承推力調(diào)心滾子軸承9 9推力圓錐滾子軸承推力圓錐滾子軸承2 2調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承8 8推力圓柱滾子軸承推力圓柱滾子軸承1 1調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承7 7角接觸球軸承角接觸球軸承0 0雙列角接觸球軸

8、承雙列角接觸球軸承代號代號軸承類型軸承類型代號代號軸承類型軸承類型13-2 滾動軸承的代號前置前置代號代號 基基 本本 代代 號號 后后 置置 代代 號號 成成套套軸軸承承分分部部件件內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)代代號號密密封封與與防防塵塵結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)代代號號保保持持架架及及其其材材料料代代號號特特殊殊軸軸承承材材料料代代號號公公差差等等級級代代號號游游隙隙代代號號承承配配置置代代號號其其它它代代號號類類型型代代號號尺寸系尺寸系列代號列代號內(nèi)內(nèi)徑徑代代號號寬寬高高度度系系列列代代號號直直徑徑系系列列代代號號滾動軸承代號構(gòu)成：滾動軸承代號構(gòu)成：用代號表示軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等內(nèi)容，并打印在軸承上。用代號

9、表示軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等內(nèi)容，并打印在軸承上。二、滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號1. 1. 基本代號基本代號 內(nèi)徑代號：內(nèi)徑代號：代代 號號000102030496內(nèi)徑內(nèi)徑 d10121517代號代號5由軸承由軸承內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號和和組合代號組合代號組成。組成?；敬栍脕肀砻鬏S承的基本代號用來表明軸承的內(nèi)徑內(nèi)徑、直直徑系列徑系列、寬（或高）度系列寬（或高）度系列和和類型類型?；?本本 代代 號號 類類型型代代號號尺寸系尺寸系列代號列代號內(nèi)內(nèi)徑徑代代號號寬寬高高度度系系列列代代號號直直徑徑系系列列代代號號直徑系列直徑系列：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承在外徑或?qū)挾确矫?/p>

10、的變化系列。在外徑或?qū)挾确矫娴淖兓盗?。寬（或高）系列寬（或高）系列：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑系列都相同的軸承，在寬（或高）徑系列都相同的軸承，在寬（或高）度方面的變化系列。度方面的變化系列。 直徑系列代號和寬（或高）度直徑系列代號和寬（或高）度系列代號統(tǒng)稱為系列代號統(tǒng)稱為尺寸系列代號尺寸系列代號：直徑系列代號：特輕直徑系列代號：特輕(0、1)、輕、輕(2)、中、中(3)、重、重(4)。寬度系列為寬度系列為0系列（窄系列）時，系列（窄系列）時，或?qū)挾认盗袨榛驅(qū)挾认盗袨?系列（正常系列）系列（正常系列）時，代號為時，代號為“0（或（或1）”，省，省略不標。略不標。對于調(diào)心滾子軸承（對于調(diào)

11、心滾子軸承（2類）、圓類）、圓錐滾子軸承（錐滾子軸承（3類）和圓柱滾子類）和圓柱滾子軸承（軸承（N類），寬（或高）度系類），寬（或高）度系列代號列代號0或或1應(yīng)標出。應(yīng)標出。無論哪類軸承，只要用（）的無論哪類軸承，只要用（）的0或或1都不標出。都不標出。3. 3. 后置代號后置代號2. 2. 前置代號前置代號表示軸承的分部件，用字母表示。表示軸承的分部件，用字母表示。如：如：LN207LN207表示表示N207N207軸承的外圈可分離；軸承的外圈可分離；K81107K81107表示推力圓柱滾子軸承表示推力圓柱滾子軸承8110781107的滾子、保持架組件。的滾子、保持架組件。用字母和數(shù)字表示軸

12、承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等等。用字母和數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號是用表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字是用表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母緊跟基本代號表示。母緊跟基本代號表示。如：公稱接觸角為如：公稱接觸角為1515、2525和和4040度的角接觸球軸承，分別用度的角接觸球軸承，分別用C C、ACAC和和B B表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。 公差等級代號公差等級代號：分為：分為2級、級、4級、級、5級、級、6級、級、6x級和級和0級。級。代號為代號為 /P0 、/P6x 、/P6 、 /P5 、/P4 、 /P2 。代號：代號：

13、/C1 、/C2、 0 、/C3 、/C4 、/C5 。 低級低級 高級高級 游隙值：小游隙值：小 大大 0級為普通級、省略級為普通級、省略 0組省略。組省略。 游隙代號游隙代號：游隙：指一個套圈相對于另一個套圈，沿徑向或沿軸向，游隙：指一個套圈相對于另一個套圈，沿徑向或沿軸向， 從一個極限位置到另一個極限位置的移動量。從一個極限位置到另一個極限位置的移動量。游隙分為游隙分為1組、組、2組、組、0組、組、3組、組、4組、組、5組，共六個組別。組，共六個組別。 僅用于圓錐滾子軸承僅用于圓錐滾子軸承6308： 深溝球軸承，深溝球軸承，3中系列，內(nèi)徑中系列，內(nèi)徑d=40mm， 公差為公差為0級，級，

14、游隙為游隙為0組；組； N105/P5/C3： 圓柱滾子軸承，圓柱滾子軸承，1特輕系列，內(nèi)徑特輕系列，內(nèi)徑d=25mm，公，公差為差為5級，游隙為級，游隙為3組；組；7214AC/P4： 7角接觸球軸承，角接觸球軸承，2輕系列，內(nèi)徑輕系列，內(nèi)徑d=70mm，公差為公差為4級，游隙為級，游隙為0組，公稱接觸角組，公稱接觸角=25；30213： 圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承，2輕系列，內(nèi)徑輕系列，內(nèi)徑d=65mm，公，公差為差為0級，游隙為級，游隙為0組；組；注：遇到看不懂的代號時，查閱注：遇到看不懂的代號時，查閱GB/T272-93。設(shè)計滾動軸承部件時，需要：設(shè)計滾動軸承部件時，需要：8-3 8-

15、3 滾動軸承的選擇滾動軸承的選擇選擇軸承類型時，需要考慮：選擇軸承類型時，需要考慮：（1）正確選擇出能滿足約束條件的滾動軸承，包括：）正確選擇出能滿足約束條件的滾動軸承，包括：A 合理選擇軸承。合理選擇軸承。B 校核所選出的軸承是否能滿足疲勞強度、轉(zhuǎn)速、靜強校核所選出的軸承是否能滿足疲勞強度、轉(zhuǎn)速、靜強度及經(jīng)濟等方面的約束。度及經(jīng)濟等方面的約束。（2）進行滾動軸承部件的組合設(shè)計。）進行滾動軸承部件的組合設(shè)計。一、類型選擇一、類型選擇軸承的工作條件、各類軸承的特點、價格等因素。軸承的工作條件、各類軸承的特點、價格等因素。1）軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)）軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)當當FA很

16、大而很大而FR較小時，選較小時，選2或或N或或65或或8組合使用。組合使用。當當FR很大而很大而FA較小時，可選較小時，可選 6類。類。只受只受 FR 時，選徑向接觸軸承（時，選徑向接觸軸承（6、N、NA）。）。只受只受 FA 時，選軸向接觸軸承（時，選軸向接觸軸承（5、8）。）。同時受同時受 FR和和 FA時，選向心角接觸軸承（時，選向心角接觸軸承（7、3）。）。選擇軸承類型時，主要考慮的問題有：選擇軸承類型時，主要考慮的問題有：（1）載荷的大小和性質(zhì)）載荷的大小和性質(zhì) 球軸承適宜于中小載荷及載荷波動較小的場合；滾子球軸承適宜于中小載荷及載荷波動較小的場合；滾子軸承則可用于重載荷及載荷波動較

17、大的場合。軸承則可用于重載荷及載荷波動較大的場合。（2）載荷的方向）載荷的方向轉(zhuǎn)速高、載荷小或要求旋轉(zhuǎn)精度高時，宜選球軸承。轉(zhuǎn)速高、載荷小或要求旋轉(zhuǎn)精度高時，宜選球軸承。推力軸承不適宜高轉(zhuǎn)速，若軸向載荷不大，可用推力軸承不適宜高轉(zhuǎn)速，若軸向載荷不大，可用7類代替。類代替。3）調(diào)心要求）調(diào)心要求軸的軸的剛度低剛度低、軸承座孔的、軸承座孔的同軸度低同軸度低、支點跨度大支點跨度大、多、多支點軸支點軸或因軸或因軸受力大受力大造成很大的彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(nèi)、造成很大的彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(nèi)、外圈軸線發(fā)生偏斜，此時選調(diào)心軸承。外圈軸線發(fā)生偏斜，此時選調(diào)心軸承。2）軸承的轉(zhuǎn)速）軸承的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速低

18、、載荷大或有沖擊載荷時，選用滾子軸承。轉(zhuǎn)速低、載荷大或有沖擊載荷時，選用滾子軸承。5）經(jīng)濟性）經(jīng)濟性精度高的價格高，滾子軸承比球軸承價格高。精度高的價格高，滾子軸承比球軸承價格高。4）軸承的安裝和拆卸）軸承的安裝和拆卸當軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，當軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承（優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承（ N、NA、3）。）。當軸承在長軸上安裝時，為了便于裝拆，可以選用其內(nèi)圈孔當軸承在長軸上安裝時，為了便于裝拆，可以選用其內(nèi)圈孔為為1：12的圓錐孔的軸承。的圓錐孔的軸承。二、尺寸系列、內(nèi)徑等的選擇二、尺寸系列、內(nèi)徑等的選擇

19、尺寸系列包括直徑系列和寬度系列。尺寸系列包括直徑系列和寬度系列。就直徑系列而言，載荷很小時，一般可以選擇超輕或特輕就直徑系列而言，載荷很小時，一般可以選擇超輕或特輕系列。系列。而載荷很大時，可以選擇重系列。而載荷很大時，可以選擇重系列。一般情況下選用輕系列或中系列，待校核后根據(jù)具體情況一般情況下選用輕系列或中系列，待校核后根據(jù)具體情況進行調(diào)整。進行調(diào)整。就寬度系列而言，一般可以選擇正常系列。就寬度系列而言，一般可以選擇正常系列。若結(jié)構(gòu)上有特殊要求時，可根據(jù)具體情況選用其他系列。若結(jié)構(gòu)上有特殊要求時，可根據(jù)具體情況選用其他系列。軸承內(nèi)徑根據(jù)軸頸直徑初步確定。軸承內(nèi)徑根據(jù)軸頸直徑初步確定。公差等級

20、一般選公差等級一般選0級，若有特殊要求，根據(jù)具體情況再定。級，若有特殊要求，根據(jù)具體情況再定。8-4 8-4 滾動軸承的工作情況及設(shè)計約束滾動軸承的工作情況及設(shè)計約束外載荷作用于軸承上是外載荷作用于軸承上是通過滾動體由一個套圈傳遞通過滾動體由一個套圈傳遞給另一個套圈的。給另一個套圈的。一、滾動軸承的載荷分布一、滾動軸承的載荷分布滾動軸承的載荷分布與滾動軸承的載荷分布與各個滾動體在接觸處的各個滾動體在接觸處的彈性彈性變形變形有關(guān)。有關(guān)。每個滾動體所承受載荷的大小，取決于接觸處的彈性變形。每個滾動體所承受載荷的大小，取決于接觸處的彈性變形。2/3maxmax)/(/QQ點接觸：點接觸：08. 1m

21、axmax)/(/QQ線接觸：線接觸：根據(jù)赫茲公式，可得以下的載荷分布。根據(jù)赫茲公式，可得以下的載荷分布。式中，式中， 為所在位置為所在位置 處的滾動體載荷；處的滾動體載荷； Qmax 為最大滾動體載荷（圖為最大滾動體載荷（圖8-3）；）； 為在位置為在位置 處的滾動體位移；處的滾動體位移； 為最大位移（圖為最大位移（圖8-3）。）。Qmax 根據(jù)滾動體受力與外載荷平衡的條件，可求得到根據(jù)滾動體受力與外載荷平衡的條件，可求得到Q Qmaxmax與徑與徑向力向力F Fr r及軸向力及軸向力F Fa a之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。)cos/(37. 4maxZFQr點接觸：點接觸：)cos/(06.

22、4maxZFQr線接觸：線接觸：Z為滾動體數(shù)目。為滾動體數(shù)目。 若所考察的軸承為半周承受載荷（圖若所考察的軸承為半周承受載荷（圖8-48-4中中 0.50.5），可求得：），可求得：二、軸承工作時元件上載荷及應(yīng)力的變化二、軸承工作時元件上載荷及應(yīng)力的變化 工作時內(nèi)圈上的任意一點，在承受載荷區(qū)，每次與滾動體接工作時內(nèi)圈上的任意一點，在承受載荷區(qū)，每次與滾動體接觸就受載荷一次，因此該點的載荷和應(yīng)力是周期性變化的。觸就受載荷一次，因此該點的載荷和應(yīng)力是周期性變化的。 外圈各點所受載荷隨位置不同而大小不同，且外圈固定，在外圈各點所受載荷隨位置不同而大小不同，且外圈固定，在承受載荷區(qū)的任意一點，每次與滾

23、動體接觸就受載荷一次，且所承受載荷區(qū)的任意一點，每次與滾動體接觸就受載荷一次，且所受載荷最大值不變，承受穩(wěn)定的脈動載荷。受載荷最大值不變，承受穩(wěn)定的脈動載荷。 滾動體工作時，有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，其上任意一點，所受載荷和滾動體工作時，有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，其上任意一點，所受載荷和應(yīng)力也是變化的，其變化規(guī)律與內(nèi)圈相似，只是變化頻率增加。應(yīng)力也是變化的，其變化規(guī)律與內(nèi)圈相似，只是變化頻率增加。主要失效形式有：主要失效形式有：1）疲勞點蝕疲勞點蝕： 是最常見的失效形式。是最常見的失效形式。 滾動體和套圈滾道承受循環(huán)接觸應(yīng)力。滾動體和套圈滾道承受循環(huán)接觸應(yīng)力。 點蝕使軸承產(chǎn)生振動和噪音而失效。點蝕使軸承產(chǎn)生振動和噪音

24、而失效。點蝕點蝕三、滾動軸承失效形式和設(shè)計約束三、滾動軸承失效形式和設(shè)計約束2）塑性變形塑性變形： 對于轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動的軸承，會因過大的載荷或沖對于轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動的軸承，會因過大的載荷或沖擊載荷，使?jié)L動體或內(nèi)、外圈滾道產(chǎn)生塑性變形，形成不擊載荷，使?jié)L動體或內(nèi)、外圈滾道產(chǎn)生塑性變形，形成不均勻的凹坑。均勻的凹坑。3）磨粒磨損、粘著磨損（膠合）磨粒磨損、粘著磨損（膠合）： 多塵條件下工作的軸承，易產(chǎn)生磨粒磨損。多塵條件下工作的軸承，易產(chǎn)生磨粒磨損。 潤滑不良的高速軸承，易產(chǎn)生粘著磨損（膠合）潤滑不良的高速軸承，易產(chǎn)生粘著磨損（膠合） 。磨損磨損膠合膠合軸承在不同工況下其主要失效形式不同：軸

25、承在不同工況下其主要失效形式不同： 中速運轉(zhuǎn)，主要失效形式是疲勞點蝕，按疲勞壽命進行校中速運轉(zhuǎn)，主要失效形式是疲勞點蝕，按疲勞壽命進行校核計算。核計算。 高速運轉(zhuǎn)，主要失效形式是過渡磨損和燒傷，除進行疲勞高速運轉(zhuǎn)，主要失效形式是過渡磨損和燒傷，除進行疲勞壽命進行校核計算外，還要校核其極限轉(zhuǎn)速。壽命進行校核計算外，還要校核其極限轉(zhuǎn)速。 低速運轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)動，主要失效形式是過大的塑性變形，按低速運轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)動，主要失效形式是過大的塑性變形，按靜強度進行校核計算。靜強度進行校核計算。 此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，保證充分的潤滑和此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，保證充分的潤滑和可靠的密封，對提高軸承的壽命和

26、保證正常工作是非常重可靠的密封，對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。要的。8-5 8-5 滾動軸承的校核計算滾動軸承的校核計算軸承的壽命軸承的壽命：對于單個滾動軸承來說，在套圈、滾動體材：對于單個滾動軸承來說，在套圈、滾動體材料首次出現(xiàn)疲勞點蝕之前，一套圈相對另一套圈所能運轉(zhuǎn)料首次出現(xiàn)疲勞點蝕之前，一套圈相對另一套圈所能運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。的轉(zhuǎn)數(shù)。一、滾動軸承的疲勞壽命計算一、滾動軸承的疲勞壽命計算1. 1. 基本額定壽命和基本額定動載荷基本額定壽命和基本額定動載荷 軸承壽命的離軸承壽命的離散性是相當大散性是相當大的（見右圖）。的（見右圖）。10090 80 70 60 50 40 30 20

27、 10 0151020未失效軸承數(shù)量 %軸承的壽命/（106r）基本額定壽命基本額定壽命L10：一批相同的軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，：一批相同的軸承，在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中其中90軸承不發(fā)生疲勞點蝕以前能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在軸承不發(fā)生疲勞點蝕以前能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下所能運轉(zhuǎn)的總工作小時數(shù)。一定轉(zhuǎn)速下所能運轉(zhuǎn)的總工作小時數(shù)。基本額定動載荷基本額定動載荷C：軸承的基本額定壽命為：軸承的基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的動載荷。所能承受的動載荷。 徑向接觸軸承的徑向接觸軸承的 C 是徑向載荷，用是徑向載荷，用 Cr表示。表示。 向心角接觸軸承的向心角接觸軸承的 C 是所受載荷的

28、徑向分量，也用是所受載荷的徑向分量，也用 Cr 表示。表示。 軸向接觸軸承的軸向接觸軸承的 C 是中心軸向載荷，用是中心軸向載荷，用 Ca表示。表示。 L10 的可靠度的可靠度 R90。6208軸承的軸承的載荷壽命曲線：載荷壽命曲線：2. 2. 滾動軸承疲勞壽命計算的基本公式滾動軸承疲勞壽命計算的基本公式該曲線公式表示為：該曲線公式表示為：)10()(610轉(zhuǎn)PCL 為壽命指數(shù)，對于球軸承為壽命指數(shù)，對于球軸承 3；對于滾子軸承；對于滾子軸承 10/3。式中，式中，P為當量動載荷（為當量動載荷（N）。）。實際計算中，用小時數(shù)表示比較方便。令轉(zhuǎn)速為實際計算中，用小時數(shù)表示比較方便。令轉(zhuǎn)速為n（r

29、/min），），則則)()(60106hPCnLh壽命計算時，引入壽命計算時，引入溫度系數(shù)溫度系數(shù)ft，則，則)10()(610轉(zhuǎn)PCfLt)()(60106hPCfnLth 常以設(shè)備的中修期或大修期作為軸承的設(shè)計壽命。常以設(shè)備的中修期或大修期作為軸承的設(shè)計壽命。疲勞壽命校核計算應(yīng)滿足的約束條件為：疲勞壽命校核計算應(yīng)滿足的約束條件為：hhLL 式中，式中，Lh為軸承預(yù)期計算壽命，見表為軸承預(yù)期計算壽命，見表86。滾動軸承的壽命計算23. 滾動軸承的當量動載荷滾動軸承的當量動載荷 當量動載荷當量動載荷：是由軸承實際所受載荷轉(zhuǎn)換得到的假想載荷，它：是由軸承實際所受載荷轉(zhuǎn)換得到的假想載荷，它與基本額

30、定動載荷與基本額定動載荷 C 的的確定條件確定條件及及性質(zhì)性質(zhì)相同，用相同，用 P表示。表示。 arYFXFP當量動載荷當量動載荷式中：式中：Fr 、Fa 分別為軸承承受的徑向載荷和軸向載荷；分別為軸承承受的徑向載荷和軸向載荷； X 、Y 分別為軸承的徑向載荷系數(shù)與軸向載荷系數(shù)分別為軸承的徑向載荷系數(shù)與軸向載荷系數(shù) ； 對只能承受純徑向載荷的向心圓柱滾子軸承、滾針軸承、對只能承受純徑向載荷的向心圓柱滾子軸承、滾針軸承、螺旋軸承螺旋軸承 ： rFP 對只能承受純軸向載荷的推力軸承對只能承受純軸向載荷的推力軸承 ： aFP 根據(jù)機器的實際工作情況，引入根據(jù)機器的實際工作情況，引入載荷系數(shù)載荷系數(shù)f

31、 p ，用于計入，用于計入沖擊、振動對載荷的影響。沖擊、振動對載荷的影響。)(arpYFXFfPrpFfPapFfP 對于下列情況，需要向軸承制造廠查詢壽命計算公式對于下列情況，需要向軸承制造廠查詢壽命計算公式的適用情況：的適用情況： 1、向心球軸承（深溝球軸承和角接觸球軸承等），、向心球軸承（深溝球軸承和角接觸球軸承等），當當P超過超過C0r（徑向基本額定靜載荷，可從產(chǎn)品樣本或手冊（徑向基本額定靜載荷，可從產(chǎn)品樣本或手冊中查出）或中查出）或r中的任何一個值時；中的任何一個值時； 2、向心滾子軸承，當、向心滾子軸承，當P超過超過r時；時； 3、推力球軸承，當、推力球軸承，當P超過超過0a（軸向

32、基本額定靜載荷）（軸向基本額定靜載荷）時。時。 當當 Fa / Fr e 時（時（e為軸向載荷影響系數(shù)或稱判別系為軸向載荷影響系數(shù)或稱判別系數(shù)），表示軸向載荷對軸承壽命影響較大，計算當量動載數(shù)），表示軸向載荷對軸承壽命影響較大，計算當量動載荷時必須考慮荷時必須考慮Fa的作用，此時的作用，此時 P = XFr+YFa 當當 Fa / Fr = e 時，表示軸向載荷對軸承壽命影響較小，時，表示軸向載荷對軸承壽命影響較小，計算當量動載荷時只須考慮計算當量動載荷時只須考慮Fr的作用，的作用，F(xiàn)a可忽略，此時：可忽略，此時： P = Fr4. 角接觸球軸承與圓錐滾子軸承的軸向載荷角接觸球軸承與圓錐滾子軸

33、承的軸向載荷Fa的計算的計算 角接觸球軸承和圓錐滾子軸承承受純徑向載荷時，要角接觸球軸承和圓錐滾子軸承承受純徑向載荷時，要產(chǎn)生產(chǎn)生派生軸向力派生軸向力S。 軸承安裝不同時，產(chǎn)生的派生軸向力也不同。軸承安裝不同時，產(chǎn)生的派生軸向力也不同。 原因原因：承載區(qū)內(nèi)每個滾動體的反力都是沿滾動體與套：承載區(qū)內(nèi)每個滾動體的反力都是沿滾動體與套圈接觸點的法線方向傳遞的。圈接觸點的法線方向傳遞的。工作情況2 角接觸球軸承及圓錐滾子軸承的派生軸向力的大小取決角接觸球軸承及圓錐滾子軸承的派生軸向力的大小取決于該軸承所受的于該軸承所受的徑向載荷徑向載荷和和軸承結(jié)構(gòu)軸承結(jié)構(gòu)，按表，按表89計算。計算。 軸承所受總載荷的

34、作用線與軸承軸心線的交點軸承所受總載荷的作用線與軸承軸心線的交點 ， 即即為為軸承載荷中心軸承載荷中心（支反力的作用點）。（支反力的作用點）。 派生力的方向總是由派生力的方向總是由軸承寬度中點軸承寬度中點指向指向軸承載荷中心軸承載荷中心。 S的方向：沿軸線由軸承的方向：沿軸線由軸承外圈的寬邊外圈的寬邊窄邊窄邊。13-4 滾動軸承的壽命計算 一成對安裝的向心接觸軸承，一成對安裝的向心接觸軸承，F(xiàn)R及及FA分別為作用在軸分別為作用在軸上的徑向載荷及軸向載荷。兩軸承受的徑向載荷分別為上的徑向載荷及軸向載荷。兩軸承受的徑向載荷分別為Fr1及及Fr2，相應(yīng)的派生軸向力為，相應(yīng)的派生軸向力為S1及及S2。

35、滾動軸承的壽命計算4 對上圖進行分析：對上圖進行分析： 如果如果S1FA S2，則軸有右移的趨勢，此時軸承，則軸有右移的趨勢，此時軸承被被“壓緊壓緊”，軸承，軸承被被“放松放松”。 根據(jù)力的平衡關(guān)系，作用在軸承根據(jù)力的平衡關(guān)系，作用在軸承的外圈上的力應(yīng)是的外圈上的力應(yīng)是S2S2，且有：，且有：221SSFSA即即212SFSSA 作用在軸承作用在軸承上的總的軸向力為上的總的軸向力為AaFSSSF1222作用在軸承作用在軸承上的軸向力為上的軸向力為11SFa 如果如果S1FA S2，則軸有左移的趨勢，此時軸承，則軸有左移的趨勢，此時軸承被被“壓緊壓緊”，軸承，軸承被被“放松放松”。 根據(jù)力的平衡

36、關(guān)系，作用在軸承根據(jù)力的平衡關(guān)系，作用在軸承的外圈上必有一個的外圈上必有一個平衡力平衡力S1作用。作用。 作用在軸承作用在軸承、上的軸向力分別為上的軸向力分別為22SFaAaFSF21 綜上可知，計算角接觸球軸承和圓錐滾子軸承所受軸綜上可知，計算角接觸球軸承和圓錐滾子軸承所受軸向力的方法可歸結(jié)為：向力的方法可歸結(jié)為：（1）根據(jù)軸承的安裝方式及軸承類型，確定軸承派生軸）根據(jù)軸承的安裝方式及軸承類型，確定軸承派生軸向力向力S1、S2的方向及大小；的方向及大??；（2）確定作用于軸上的軸向外載荷的合力）確定作用于軸上的軸向外載荷的合力FA的方向及大的方向及大??；小；（3）判明軸上全部軸向載荷的合力指向

37、，再根據(jù)軸承的）判明軸上全部軸向載荷的合力指向，再根據(jù)軸承的安裝方式找出被安裝方式找出被“壓緊壓緊”和和“放松放松”的軸承；的軸承；（4）被）被“壓緊壓緊”軸承的軸向載荷等于軸承的軸向載荷等于除本身派生軸向載除本身派生軸向載荷以外的其他所有軸向載荷的代數(shù)和荷以外的其他所有軸向載荷的代數(shù)和；（5）被）被“放松放松”軸承的軸向載荷等于軸承的軸向載荷等于軸承自身的派生軸軸承自身的派生軸向載荷向載荷。7. 7. 滾動軸承修正的額定壽命滾動軸承修正的額定壽命基本額定壽命基本額定壽命L10的可靠度為的可靠度為90%。但是，重要機器中的軸。但是，重要機器中的軸承，往往對可靠度有更高的要求。承，往往對可靠度有

38、更高的要求。101LLn某個可靠度下的壽命：某個可靠度下的壽命：式中：式中： 壽命修正系數(shù)，見表壽命修正系數(shù)，見表88?？煽慷瓤煽慷龋?）9095969798991.00.620.530.440.330.21可靠度不為可靠度不為90時的壽命修正系數(shù)時的壽命修正系數(shù) (GB6391-86)111二、極限轉(zhuǎn)速校核二、極限轉(zhuǎn)速校核滾動軸承轉(zhuǎn)速過高，會使摩擦表面間產(chǎn)生很高的溫度，影滾動軸承轉(zhuǎn)速過高，會使摩擦表面間產(chǎn)生很高的溫度，影響潤滑劑的性能，破壞油膜，從而導(dǎo)致滾動體回火或元件膠合響潤滑劑的性能，破壞油膜，從而導(dǎo)致滾動體回火或元件膠合失效。失效。轉(zhuǎn)速約束條件：轉(zhuǎn)速約束條件：limmaxnn極限轉(zhuǎn)速極

39、限轉(zhuǎn)速nlim：在一定載荷和潤滑條件下，軸承所允許的最高轉(zhuǎn)：在一定載荷和潤滑條件下，軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速。速。軸承樣本和手冊中，列出了軸承樣本和手冊中，列出了特定條件特定條件下的極限轉(zhuǎn)速下的極限轉(zhuǎn)速 nlim。（P C，潤滑與冷卻條件正常，軸承公差等級為，潤滑與冷卻條件正常，軸承公差等級為0級）級）實際工作條件下的極限轉(zhuǎn)速：實際工作條件下的極限轉(zhuǎn)速： nmax f1 f2 nlim 式中：式中：f1 載荷系數(shù)，用于考慮載荷大小對極限轉(zhuǎn)速的影響。載荷系數(shù)，用于考慮載荷大小對極限轉(zhuǎn)速的影響。f2載荷分布系數(shù)，用于考慮軸承中載荷分布情況對載荷分布系數(shù)，用于考慮軸承中載荷分布情況對極限轉(zhuǎn)速的影響。極限

40、轉(zhuǎn)速的影響。當軸承在重載荷下（當軸承在重載荷下（P C）工作時，接觸應(yīng)力將增大；）工作時，接觸應(yīng)力將增大； 而向心軸承承受軸向力作用時，將使受載滾動體數(shù)目增加，而向心軸承承受軸向力作用時，將使受載滾動體數(shù)目增加，增大軸承接觸表面間的摩擦，使?jié)櫥儔?。增大軸承接觸表面間的摩擦，使?jié)櫥儔?。f1、f2值可從圖值可從圖813中查得。中查得。對于轉(zhuǎn)速很低或緩慢擺動的軸承，為防止塑性變形失效，需計對于轉(zhuǎn)速很低或緩慢擺動的軸承，為防止塑性變形失效，需計算軸承的靜強度，據(jù)此選擇軸承尺寸。算軸承的靜強度，據(jù)此選擇軸承尺寸。三、靜強度校核三、靜強度校核約束強度條件為：約束強度條件為： 或或000SPCrr000

41、SPCaa式中，式中，S0為軸承靜強度安全系數(shù)，見表為軸承靜強度安全系數(shù)，見表811。C0r為為徑向額定靜載荷徑向額定靜載荷，使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處，使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達到如下定值時的載荷。的接觸應(yīng)力達到如下定值時的載荷。調(diào)心球軸承：調(diào)心球軸承：4600MPa；其他向心球軸承：其他向心球軸承：4200MPa；所有向心滾子軸承：所有向心滾子軸承：4000MPa；單列角接觸球軸承，其徑向額定靜載荷是指使軸承套圈單列角接觸球軸承，其徑向額定靜載荷是指使軸承套圈間僅產(chǎn)生相對間僅產(chǎn)生相對純徑向位移純徑向位移的載荷的徑向分量。的載荷的徑向分量。C0a為為軸向額定靜載荷

42、軸向額定靜載荷，使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處，使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達到如下定值時的載荷。的接觸應(yīng)力達到如下定值時的載荷。推力球軸承：推力球軸承：4200MPa；所有推力滾子軸承：所有推力滾子軸承：4000MPa； 徑向接觸軸承的徑向接觸軸承的 C0 是徑向載荷。是徑向載荷。 向心角接觸軸承的向心角接觸軸承的 C0 是所受載荷的徑向分量。是所受載荷的徑向分量。 軸向接觸軸承的軸向接觸軸承的 C0 是中心軸向載荷。是中心軸向載荷。C0r、C0a可從有關(guān)設(shè)計手冊中查到?？蓮挠嘘P(guān)設(shè)計手冊中查到。P0r為徑向當量靜載荷，在最大載荷滾動體與滾動接觸中心處，為徑向當量靜載荷，在

43、最大載荷滾動體與滾動接觸中心處， 引起與實際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的引起與實際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的徑向靜載荷徑向靜載荷。P0a為軸向當量靜載荷，在最大載荷滾動體與滾動接觸中心處，為軸向當量靜載荷，在最大載荷滾動體與滾動接觸中心處，引起與實際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的引起與實際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的中心軸向靜載荷中心軸向靜載荷。（1）深溝球軸承，角接觸球軸承，調(diào)心球軸承）深溝球軸承，角接觸球軸承，調(diào)心球軸承P0r = X0Fr+Y0FaP0r和和P0a分別按下面的公式進行計算：分別按下面的公式進行計算：P0r = Fr（2）向心球軸承和）向心球軸承和 的向心滾子軸承的向心滾子軸承P0r =

44、X0Fr+Y0Fa ，0P0r = Fr0P0r = Fr（3） 的推力軸承的推力軸承90P0a = Fa（4） 的推力軸承的推力軸承90P0a rtga + Fa Fr軸承徑向載荷，即軸承實際載荷的徑向分量。軸承徑向載荷，即軸承實際載荷的徑向分量。式中：式中：X0、Y0為當量為當量靜靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。Fa軸承軸向載荷，即軸承實際載荷的軸向分量。軸承軸向載荷，即軸承實際載荷的軸向分量。選擇軸承的類型和直徑系列選擇軸承的類型和直徑系列按軸徑確定軸承內(nèi)徑按軸徑確定軸承內(nèi)徑滾動軸承是標準零件，應(yīng)能在機械設(shè)計過程中，根據(jù)使用的滾動軸承是標準零件，應(yīng)能

45、在機械設(shè)計過程中，根據(jù)使用的要求較合理地選擇滾動軸承的類型與規(guī)格。要求較合理地選擇滾動軸承的類型與規(guī)格。滾動軸承選擇的一般過程如下：滾動軸承選擇的一般過程如下：對沒有嚴格要求的軸承對沒有嚴格要求的軸承可不進行承載能力驗算可不進行承載能力驗算END進行承載能力驗算進行承載能力驗算合格合格不合格不合格對有較嚴格要求的軸承對有較嚴格要求的軸承滾動軸承尺寸選擇的過程滾動軸承尺寸選擇的過程確定軸承所承受的確定軸承所承受的FR與與FA計算當量動載荷計算當量動載荷FP=fP(XFR+YFA)明確軸承的工作轉(zhuǎn)速明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)期壽命與預(yù)期壽命L10計算軸承應(yīng)滿足的基本額定動載荷計算軸承應(yīng)滿足的基本額定動載荷PFnLC/16101060由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承（1）下列軸承中，）下列軸承中， 能很好地承受徑向載荷與軸向載荷的聯(lián)合作用；能很好地承受徑向載荷與軸向載荷的聯(lián)合作用；而而 則具有良好的調(diào)心作用。則具有良好的調(diào)心作用。A 短圓柱滾子軸承短圓柱滾子軸承 B 推力球軸承推力球軸承 C 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 D 調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承（2）在良好的