第十四章滾動軸承

第十四章滾動軸承浙江大學(xué)專用第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用各零件的作用：外圈：支撐零件或軸系；保持架:將滾動體分開。內(nèi)圈：支撐軸；滾動體：滑動?滾動；硬度和接觸疲勞強度↑、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：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。一、滾動軸承的構(gòu)造內(nèi)外圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對旋轉(zhuǎn)時，滾動體將沿著滾道滾動。裝在機座或零件軸孔內(nèi)；滾動副的材料要求：§14-1滾動軸承的構(gòu)造、類型及代號外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架。第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用優(yōu)點：摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、潤滑簡便、

和易于互換等。缺點：抗沖擊能力差、高速時出現(xiàn)噪音。滾動軸承按其承受載荷的方向（接觸角）和滾動體的形狀分類。接觸角：滾動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?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它是滾動軸承的一個重要參數(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滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)化;并由專業(yè)廠大批量生產(chǎn)。設(shè)計人員的主要任務(wù)是:熟悉標(biāo)準(zhǔn)，正確選用。二、滾動軸承的主要類型及特性第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用軸承類型按載荷方向分按滾動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14-１滾動軸承的主要類型和特性軸承名稱、類型及代號結(jié)構(gòu)簡圖承載方向極限轉(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，同時也能承受少量軸向載荷。因為外滾道表面是以軸承中點為中心的球面，故能調(diào)心。第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用調(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，因滾動體離心力大，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。。。一)單向表14-１滾動軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號結(jié)構(gòu)簡圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用推力球軸承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，因滾動體離心力大，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，稱對使用。。角接觸球軸承70000C(α=15?)70000AC(α=25?)70000B(α=40?)較高2’~10’能同時承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷α大，承載能力越大，有三種規(guī)格稱對使用。。。表14-１滾動軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號結(jié)構(gòu)簡圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用表14-１滾動軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號結(jié)構(gòu)簡圖承載方向極限轉(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偏轉(zhuǎn)。除U結(jié)構(gòu)外，還有內(nèi)圈無擋邊(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。一般無保持架，因而滾針間有摩擦，極限轉(zhuǎn)速低。不允許a)b)第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用1.承載能力承受徑向載荷為主；幾點說明：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≤20公厘時，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?→滾動體為滾子，則只能承受徑向載荷；若滾動體為球，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↑→潤滑失效→滾動體回火或膠合破壞。極限轉(zhuǎn)速----滾動軸承在一定載荷與潤滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速。大載荷采用滾子軸承第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用3.角偏差影響軸承正常運轉(zhuǎn)。角偏差↑→可采用調(diào)心軸承。滾針軸承對軸線傾斜最敏感，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引起內(nèi)外圈中心線發(fā)生相對傾斜其傾斜角稱為角偏差。。調(diào)心軸承θ第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用滾動軸承的類型很多，而各類軸承又有不同的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)要求等，為便于組織生產(chǎn)和選用，規(guī)定了滾動軸承的代號，寬(高)度系列代號直徑系列代號前置代號基本代號共5位

后置代號表16-2滾動軸承代號的排列順序

類型代號尺寸系列代號注：代表字母；代表數(shù)字或加2.基本代號：表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。類型代號----左起第一位，為0（雙列角接觸球軸承）

則省略。是軸承代號的基礎(chǔ)，有三項成套軸承分部件代號1.前置代號----成套軸承分部件代號。三、滾動軸承的代號第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用調(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滾針軸承一)NA0000b)RNA0000調(diào)心球軸承10000第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用內(nèi)徑相同，而直徑系列代號不同的四種軸承的比較。000300400200尺寸系列代號----左起第二、三位。寬(高)度系列代號直徑系列代號前置代號基本代號

后置代號滾動軸承代號的排列順序（）類型代號尺寸系列代號注：代表字母；代表數(shù)字或加成套軸承分部件代號第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號直徑系列代號推力軸承向心軸承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寬度系列代號高度系列代號第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用內(nèi)徑代號----基本代號左起第四、五位。表14-2軸承的內(nèi)徑代號

內(nèi)徑代號軸承內(nèi)徑尺寸mm001001020304~99數(shù)字5121517寬(高)度系列代號直徑系列代號前置代號基本代號

后置代號滾動軸承代號的排列順序（）類型代號尺寸系列代號注：代表字母；代表數(shù)字或加成套軸承分部件代號第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用3.后置代號----用字母（或加數(shù)字）表示。內(nèi)部結(jié)構(gòu)表14-3軸承后置代號排列順序后置代號組含義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配置其它7456寬(高)度系列代號直徑系列代號前置代號基本代號

后置代號表14-2滾動軸承代號的排列順序（）類型代號尺寸系列代號注：代表字母；代表數(shù)字或加成套軸承分部件代號第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用注：公差等級中0級最低，向右依次增高，2級最高。軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)常用代號軸承類型代號含義示例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

加強型N207E公差等級代號

代號省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)的0級6級6x級5級4級2級示例62036203/P630201/P6x6203/P56203/P46203/P2第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用實例：說明滾動軸承62203和7312AC/P6的含義622037(0)312AC/P6軸承內(nèi)徑d=17mm直徑系列代號，2(輕)系列寬度系列代號，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，3(中)系列寬度系列代號，0(窄)系列，代號為0，不標(biāo)出角接觸球軸承公差等級6級第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用一、滾動軸承的失效形式受純徑向載荷Fr時，上半圈滾動體不受力；下半圈各滾動體受力大小方向均不同?？梢詫?dǎo)出：z為滾動體的總數(shù)。疲勞破壞永久變形工作過程中，滾動體相對內(nèi)外圈不斷轉(zhuǎn)動，因此滾動體和滾道接觸表面受脈動循環(huán)變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞點蝕。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動時，不會產(chǎn)生疲勞損壞但很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會使?jié)L道和滾動體產(chǎn)生永久變形，從而使軸承在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈振動和噪音而失效。。早期磨損膠合內(nèi)外圈和保持架破裂維護保養(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，各滾動體受力相同；Fr徑向載荷的分布Fmaxδ§14-2滾動軸承的失效形式和承載能力計算第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用2051015501000R(%)軸承的壽命曲線L/(1×10-6r)對一組同一型號的軸承，由于材料、熱處理和工藝等很多隨機因素的影響，即使在相同條件下運轉(zhuǎn)，壽命也不一樣，有的甚至相差幾十倍因此，對一個具體的軸承，很難預(yù)知其確切的壽命實驗表明：壽命與可靠性有關(guān)。如圖。。二、基本額定壽命、基本額定動載荷定義：軸承在一定轉(zhuǎn)速下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞擴展跡象之前的工作小時數(shù)稱為：可靠度：一組相同軸承能達到或超過規(guī)定壽命的百分比?；绢~定壽命：一組同一型號軸承，在同一運轉(zhuǎn)條件下，其可靠度R為90%時，能達到或超過的壽命L(Lh)在到達額定壽命時，有90%的軸承沒壞，只損壞了10%。對于單個軸承而言，其損壞的可能性只有90%單位為百萬轉(zhuǎn)106r，或小時換句話說?；绢~定動載荷：當(dāng)一套軸承運轉(zhuǎn)達到一百萬轉(zhuǎn)時，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1百萬轉(zhuǎn)時可靠度為90%，。壽命為5百萬轉(zhuǎn)時可靠度只有50%，。軸承壽命第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用大量試驗得如下關(guān)系：壽命指數(shù)：---球軸承---滾子軸承用小時表示：P---當(dāng)量動載荷當(dāng)t>100℃時，→C↓

引進溫度系數(shù)Kt進行修正。310/3ε=一恒定徑向(或軸向)載荷，在該載荷作用下，滾動軸承具有與實際載荷作用下的壽命。表14-7溫度系數(shù)軸承工作溫度℃

溫度系數(shù)Kt10025020015012530010.950.900.700.800.60二、滾動軸承的壽命計算１、當(dāng)量動載荷的概念２、壽命計算公式第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用表14-9載荷系數(shù)

載荷性質(zhì)無沖擊或輕微沖擊中等沖擊強烈沖擊KP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0修正結(jié)果：工作中沖擊振動→C↓引進載荷系數(shù)KP進行修正。第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用表14-8軸承預(yù)期壽命Lh的參考值使用場合不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備500Lh/h

短時間或間斷使用，中斷時不致引起嚴(yán)重后果4000~8000間斷使用，中斷時會引起嚴(yán)重后果8000~12000每天8h工作的機械12000~20000每天24h連續(xù)工作的機械40000~60000３、當(dāng)量動載荷的計算滾動軸承的基本動載荷是在一定的實驗條件下確定的對于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對于推力軸承是指承受中心軸向載荷實際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實際載荷換算成與實驗條件相同的載荷后，才能和基本額定動載荷進行比較。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基本額定動載荷相當(dāng)。。計算公式：P=Kp(XR+YA)X----徑向動載荷系數(shù)；Y----軸向動載荷系數(shù)。向心軸承：P=R推力軸承：P=A查表16—12P260第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用表14-10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0.1720.192.312.3AC0r

eA/R>eA/R≤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23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用角接觸向心軸承軸向載荷的計算受力分析：R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分量。Ni=Si+QiSiQiαS總軸向力S=∑Si為使內(nèi)部軸向力平衡，以免軸串動，這種軸承應(yīng):成對使用，對稱安裝下面分兩個軸承面對面或背對背安裝兩種情況進行詳細(xì)分析。Ni表14-13角接觸向心球軸承

軸承類型角接觸向心球軸承SeR0.68R1.14R

圓錐滾子軸承α=15?α=25?α=40?R

/(2Y)Y是的軸向系數(shù)>eR

A----內(nèi)部軸向派生力F'的近似值可按如下近似公式計算第i個滾動體第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用1.若FA+S2>S1壓緊端：A1=FA+S2放松端：A2=S22.若FA+S2<S1放松端：A1=S1壓緊端：A2=S1-FAFa外圈窄邊相對安裝(正裝)結(jié)論：

放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)部軸向派生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：a1a2O1O212Ｓ2Ｒ2Ｓ1Ｒ1由于軸承1的右端已固定，軸不能向右移動，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25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用a2a1O1O212外圈寬邊相對安裝(反裝)FaＳ2Ｒ2Ｓ1Ｒ1反裝時選左邊的軸承為1，右邊的軸承為2。1.若FA+Ｓ2>Ｓ1則有：結(jié)論與正裝相同！壓緊端：Ａ1=FA+Ｓ2放松端：Ａ2=Ｓ22.若FA+Ｓ2<Ｓ1,則有：放松端：Ａ1=Ｓ1壓緊端：Ａ2=Ｓ1-FA第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用§14-5滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承類型的選擇1.無軸向載荷時，宜用深溝球軸承；如直齒輪軸第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用§14-5滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承類型的選擇1.無軸向載荷時，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，宜用角接觸球軸承或圓

錐滾子軸承；如斜齒輪軸第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用§14-5滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承類型的選擇1.無軸向載荷時，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，宜用角接觸球軸承或圓

錐滾子軸承；如斜齒輪軸第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用§14-5滾動軸承的組合設(shè)計一、軸承類型的選擇1.無軸向載荷時，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，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，必須采用推力軸承。第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用二、軸承的固定固定方式為了保證軸承在機器中正常工作，除合理選擇軸承類型、尺寸外，還應(yīng)正確進行軸承的組合設(shè)計，處理軸承與其周圍零件的之間關(guān)系，也就是要解決軸承的軸向位置固定、軸承與其它零件的配合、間隙調(diào)整、裝拆和潤滑密封等一系列問題。兩端固定一端固定、一端游動。兩端固定支承C=0.2~0.3mm預(yù)留補償間隙第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用兩端固定支承第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用2.一端固定、一端游動固定支承游動支承L一個支點雙向固定以承受軸向力、另一端游動。適用于溫度變化較大的長軸。選用深溝球軸承時，外圈與端蓋間應(yīng)留有間隙。游動支承選用圓柱滾子軸承時，外圈應(yīng)雙向固定。第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用調(diào)整墊片加減墊片二、軸承組合的調(diào)整加減墊片的厚度螺釘調(diào)整調(diào)整墊片加減墊片1.軸承間隙的調(diào)整螺釘調(diào)整方法：第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用2.軸承的預(yù)緊對于某些可調(diào)游隙的軸承，在安裝時給與一定的軸向壓緊力，使得內(nèi)外圈產(chǎn)生相對移動而消除游隙，并在套圈和滾動體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，借此提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度這種方法稱為軸承的預(yù)緊。。方法加金屬墊片磨窄套圈第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用3.軸承組合位置的調(diào)整對于某些可調(diào)游隙的軸承，在安裝時給與一定的軸向壓緊力，使得內(nèi)外圈產(chǎn)生相對移動而消除游隙，并在套圈和滾動體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，借此提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度這種方法稱為軸承的預(yù)緊。。目的：使軸上的零件具有準(zhǔn)確的工作位置如齒輪、帶輪等。例如：圓錐齒輪傳動，要求兩個節(jié)錐頂點相重合。對于蝸桿傳動，要求蝸輪中間平面通過蝸桿的軸線。才能保證正確嚙合。方法：套杯+調(diào)整墊片第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用錐頂點不重合！軸承組合位置調(diào)整的方法：套杯+調(diào)整墊片錐頂點重合！第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用四、軸承的拆裝三、軸承組合的配合配合類型內(nèi)圈孔----軸一般原則：當(dāng)外載荷方向不變時，轉(zhuǎn)動套圈應(yīng)比固定套圈緊?！字仆馊?---軸承座孔→基軸制→軸公差：k6,m6內(nèi)圈：設(shè)計軸承組合時，應(yīng)考慮有利于軸承的拆裝，以便在拆卸過程中不損壞其他零件?！坠睿篐7，J7,Js7游動支點：G7結(jié)構(gòu)不合理！軸肩高度<內(nèi)圈外經(jīng)內(nèi)圈與軸采用具有過盈的過渡配合較松的過渡配合間隙配合第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用h1h1外圈：應(yīng)留拆卸高度，或留螺孔。第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四浙江大學(xué)專用１、滾動軸承的潤滑潤滑劑潤滑目的--減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪。五、滾動軸承的潤滑和密封密封目的--防止灰塵、水分進入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇?。潤滑脂潤滑油固體潤滑劑用于特殊場合用速度因素dn值作為選擇潤滑劑的條件:---常用---高速、高溫當(dāng)dn<(1.5~2)×105公厘·r/最小時，采用脂潤滑，否則用油潤滑。脂潤滑優(yōu)點：不容易流失、便于密封和維護，充填一

次，可運轉(zhuǎn)較長時間。油潤滑優(yōu)點：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。