第十三章 滾動軸承

第十三章滾動軸承第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五一、滾動軸承的分類1．按承載分向心軸承：主要承受徑向載荷推力軸承：只能承受軸向載荷向心推力軸承：能同時承受徑向和軸向載荷2．按滾動體分短圓柱球軸承圓柱滾子長圓柱滾子軸承圓錐滾子滾針球面滾子3．按列數(shù)分：單列、雙列、多列第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五二、結(jié)構(gòu)特性和能力特性1．接觸角α滾動體與外圈滾道接觸點（線）的法線與軸承徑向平面間的夾角。公稱α角越大，軸承的軸向承載力越大。按接觸角分α=00徑向接觸軸承00＜α＜900角接觸軸承α=900軸向接觸軸承向心軸承00≤α≤450推力軸承450＜α≤900第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2．游隙內(nèi)外圈相對位移的最大量——軸向游隙徑向游隙游隙影響潤滑、載荷分布、振動、噪聲和壽命游隙大小的調(diào)整：1）由軸承制造廠制造時確定，使用時不調(diào)2）安裝軸承時調(diào)整第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

3．角偏差——調(diào)心軸承

4．基本額定動載荷比——反映承載能力

5．極限轉(zhuǎn)速比——反映極限轉(zhuǎn)速第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五三、滾動軸承的常用類型深溝球軸承6分析：結(jié)構(gòu)簡圖、運動簡圖、受力方向、承載能力、極限轉(zhuǎn)速、內(nèi)外圈是否可分離、應(yīng)用要求圓柱滾子軸承N角接觸球軸承7圓錐滾子軸承3球面球軸承1、球面滾子軸承2、推力球軸承5第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

四、滾動軸承的代號前置代號基本代號后置代號第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五直徑系列：7、8、9、0、1、2、3、4、5超特輕、超輕、特輕、輕、中、重、特重寬度系列：8、0、1、2、3、4、5、6特窄、窄、正常、寬、特寬高度系列：7、9、1、2特低、低、正常第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五后置代號：用字母或數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等。例：內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號C（α=150）、AC（α=250）、B（α=400）；軸承公差等級/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。6x級適用于圓錐滾子軸承；0級為普通級，不標出。軸承徑向游隙分為1組、2組、0組、3組、4組和5組。0組為常用游隙組，不標出；其他為/C1、/C2、/C3、/C4、/C5。前置代號：用字母表示軸承的分部件。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五6230372211AC/P6N308/P55922033315/P6x6210-ZN/P53第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)滾動軸承的選擇——類型選擇、型號選擇、精度選擇一、類型選擇的原則1．根據(jù)軸承承受載荷的大小、性質(zhì)、方向（1）載荷小、平穩(wěn)——球軸承（2）載荷大、沖擊——滾子軸承（3）僅受徑向載荷——徑向接觸軸承（4）僅受軸向載荷——推力軸承（5）同時承受徑向和軸向載荷Fr＞＞Fx——深溝球軸承Fr＜＞Fx——角接觸向心軸承Fr＜＜Fx——向心軸承與推力軸承組合第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

2．根據(jù)軸承的轉(zhuǎn)速（1）n工作＜n極限（2）n球極＞n滾子極（3）n推力極限最低（4）系列輕，n極限高（5）n青銅保極＞n實體保極＞n沖壓保極（6）工作轉(zhuǎn)速高時可選用高速滾動軸承。

第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3．根據(jù)對軸承的剛度要求K滾子＞K球徑向剛度以多列圓柱滾子軸承為高，軸向剛度以推力軸承為高。4．按調(diào)心性能要求角偏差要小于允許值，圓柱滾子軸承和滾針軸承允許角偏差很小，軸剛度小、跨度大、支點多，要用調(diào)心軸承（成對）第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五5．按拆裝工藝性要求經(jīng)常裝拆時，用內(nèi)外圈可分離的軸承；長軸上安裝時可用內(nèi)孔為1：12的圓錐孔的軸承

6．特殊要求

7．經(jīng)濟性要求第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五二、精度選擇1）一般傳動用0級（普通級）2）精度要求高時，選P6、P6x（圓錐滾子軸承）、P5級三、型號選擇1）初步選擇根據(jù)軸頸直徑初選；直徑系列為2、3，寬度系列為0的軸承代號。2）最后確定：軸承壽命計算和靜強度計算第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)滾動軸承的動載荷計算和靜強度計算一、滾動軸承的失效形式及計算準則1．失效形式——疲勞點蝕：絕大多數(shù)——永久變形：低速重載、沖擊載荷下2．計算準則：一般速度運轉(zhuǎn)的軸承，主要進行壽命計算；不動、擺動、低速的軸承，應(yīng)進行靜強度計算；高速軸承，除壽命計算外，校核極限轉(zhuǎn)速。第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五二、壽命計算1．概念1）軸承壽命——滾動軸承任一滾動體或內(nèi)外套圈出現(xiàn)疲勞點蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。軸承壽命具有離散性。第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

2）基本額定壽命一批相同的軸承在相同的工作條件下運轉(zhuǎn)，其中10%的軸承點蝕失效時，運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)L10。例：某軸承額定壽命為5000小時，運轉(zhuǎn)了5000小時是否點蝕？第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3）基本額定動載荷C壽命與載荷有關(guān)——基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承能承受的載荷——C.C大，承載力大。對于徑向接觸軸承，C指徑向載荷Cr對于角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，C指套圈滾道半圈受載的載荷的徑向分量Cr對于軸向接觸軸承，C指軸向載荷Ca

第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五4）基本額定靜載荷C0指承受最大載荷的滾動體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達到一定值的靜載荷。徑向軸承用C0r第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2．壽命計算公式PεL=常數(shù)當P=C,L=106，有C·106=常數(shù)所以L=(C/P)ε·106r如果以一定轉(zhuǎn)速n(r/min)下的工作小時計，則Lh=(C/P)ε·106/（60n）h式中n——轉(zhuǎn)速，r/minε——壽命指數(shù)，——球軸承ε=3；滾子軸承ε=10/3P——當量動載荷如果在高溫下工作，基本額定動載荷C修正為ftCft——溫度系數(shù)第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五例：6307軸承C=56.8KN，若P=14.2KN,L=(C/P)ε·106=(56.8/14.2)3·106=64·106r如果n=480r/min,L=64·106/(60·480)=2222h第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

3．當量動載荷PP=fP（xFr+yFa）式中Fr——軸承承受的徑向載荷Fa——軸承承受的軸向載荷fP——載荷系數(shù)x——徑向載荷系數(shù)y——軸向載荷系數(shù)第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五1）x、yx、y——與軸承類型、接觸角、列數(shù)有關(guān)——與Fa/Fr是否大于e有關(guān)①Fa/Fr≤e單列——x=1,y=0②Fa/Fr>e單列——x<1,y>0見表13-5e——軸向載荷影響系數(shù)（判斷系數(shù)）對于6類、7類中α=150的軸承，e按Fa/C0查表13-5定對于7類中——α=250的軸承，e=0.63-——α=400的軸承，e=1.14對于3類軸承e——查附表第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2）軸承所受的徑向載荷Fr求支反力（總合力）3）軸承所受的軸向載荷Fa——同樣由求支反力入手(1)對于6類等軸承，由外加軸向力和軸系固方式?jīng)Q定——相當固定支承一端軸承承受軸向力。第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五例：某齒輪箱低速軸A、B兩支點均采用6310深溝球軸承，軸系兩端單向固定，設(shè)軸上斜齒輪的三個分力Ft=Fr=Fa=5KN，軸的轉(zhuǎn)速n=160r/min，其他尺寸如圖所示，工作時有中等沖擊，試求兩支承中受載較大軸承的壽命。第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五解：1）求A、B兩支承的徑向載荷（1）在鉛直面（V面）上，求FVA和FVB。（2）在水平面（H面）上，求FHA和FHB。FHA=FHB=Ft/2=2.5kN（3）求徑向載荷FrA和FrB。第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2）求A、B兩軸承的軸向載荷FaA和FaB。由于采用兩端單向固定支承，軸向載荷由B軸承承受。FaB=5000N；FaA=0無論徑向載荷還是軸向載荷都是B軸承大，所以計算B軸承的壽命。變?yōu)橄吕?。例：已知FrB=5590N、FaB=5000N、采用6310滾動軸承，n=160r/min,中等沖擊。求LhB第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五解：1）求當量動載荷PB=fP（xBFrB+yBFaB）FaB=5000N查6310的C=61.8KN,C0=38.0KNFaB/C0==5000/38000=0.132。插值查e=0.315FaB/FrB=5000/5590=0.895＞0.315xB=0.56，yB=1.4取fP=1.5PB=1.5(0.56×5590+1.4×5000)=15196N2）LhB=(C/PB)ε·106/（60n）=(61800/15196)3×106/(60×160)=7006h第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五（2）對于3類、7類等軸承①派生軸向力Fd方向——由外圈寬邊指向窄邊大小——7類CFd=eFr——7類ACFd=0.68Fr——7類BFd=1.14Fr——3類Fd=Fr/(2Y)Y按附表上Fa/Fr>e的值第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

②軸向載荷的求法（①）計算Fd1、Fd2并確定方向（②）判定“緊端”和“松端”說明：外加軸向力為Fae若Fae+Fd2≥Fd1——“2松”、“1緊”若Fae+Fd2<Fd1——“2緊”、“1松”（③）“松端”軸承的軸向載荷Fa松=Fd松“緊端”軸承的軸向載荷Fa緊=Fd松±FaeFae與Fd松同向時取“+”，反向時取“-”第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

例：根據(jù)工作條件決定在軸的兩端反裝兩個角接觸球軸承。經(jīng)計算已知Fr1=875.65N，F(xiàn)r2=1512.62N，軸向力Fae=400N，齒輪轉(zhuǎn)速n=520r/min，運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，軸承預期計算壽命L'h=15000h，軸頸的直徑d=35mm，試選擇兩軸承。

第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五1.初選軸承型號7207C2．查手冊知7207C軸承的C=30500N，C0=20000N3．計算兩軸承的徑向載荷，已知Fr1=875.65N，F(xiàn)r2=1512.62N4．計算兩軸承的軸向載荷1）計算派生軸向力70000C軸承的Fd=eFr，e為判斷系數(shù)其值由Fa/C0的大小來確定，兩軸承的Fa未知，初取e=0.4Fd1=0.4Fr1=0.4×875.65=350.26NFd2=0.4Fr2=0.4×1512.62=605.05N2）畫出派生軸向力第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3）判斷緊端和松端Fd2+Fae=605.05+400=1005.05>Fd11軸承為緊端，2軸承為松端。4）計算軸向載荷Fa2=Fd2=605.05NFa1=Fd2+Fae=1005.05N5）檢驗Fa1/C0=1005.05/20000=0.0503Fa2/C0=605.05/20000=0.0303查表13-5插值得e1=0.422，e2=0.401第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五重算Fd1=0.422Fr1=0.422×875.65=369.52NFd2=0.401Fr2=0.401×1512.62=606.56NFa2=Fd2=606.56NFa1=Fd2+Fae=606.56+400=1006.56NFa1/C0=1006.56/20000=0.05033Fa2/C0=606.56/20000=0.030336）確定e1=0.422，e2=0.401，F(xiàn)a1=1006.56N，F(xiàn)a2=606.56N第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

5．計算兩軸承的當量動載荷1）計算Fa/Fr，確定系數(shù)X、YFa1/Fr1=1006.56/875.65=1.149>e，X1=0.44，Y1=1.327Fa2/Fr2=606.56/1512.62=0.401=e，X2=1，Y2=02）計算當量動載荷取fP=1.5P1=fP（X1Fr1+Y1Fa1）=1.5×（0.44×875.65+1.327×1006.56）=2581.49NP2=fP（X2Fr2+Y2Fa2）=1.5×（1×1512.62+0×606.56）=2268.93N第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五

6．驗算軸承壽命因P1>P2，驗算1軸承即可Lh1=(C/P1)ε·106/（60n）=(30500/2581.49)3·106/（60×520）=52860.78h>L'h所選軸承可滿足要求第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五例：已知如圖，設(shè)fP=1.2，求PA、PB解：1）FrA=2F/3FrB=F/32）FdA=0.68FrA=0.453FFdB=0.68FrB=0.227F3)A為“松端”，B為“緊端”4）FaA=FdA=0.453FFaB=FdA+Fde=0.453F第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五5)求PA、PB

FaA/FrA=0.68>e=0.63xA=0.41,yA=0.87PA=fP（xAFrA+yAFaA）=1.2(0.41×0.667F+0.87×0.453F)=0.801FFaB/FrB=0.453/0.334=1.36>e=0.63xB=0.41,yB=0.87PA=fP（xBFrB+yBFaB）=1.2(0.41×0.334F+0.87×0.453F)=0.637F第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五三、滾動軸承的靜強度計算目的：防止過大的塑性變形適合場合：擺動、不動、n≤10r/min、沖擊、重載低速方法：限制當量靜載荷，使C0≥S0P0S0——靜強度安全系數(shù)P0——當量靜載荷P0=X0Fr+Y0FaP0=Fr——較大值式中X0——徑向靜載荷系數(shù)Y0——軸向靜載荷系數(shù)第四十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五1．在設(shè)計齒輪軸時，采用45鋼，兩支點用深溝球軸承支承，驗算時發(fā)現(xiàn)剛度不夠，這時應(yīng)

。A．把球軸承換成滾子軸承；B.把滾動軸承換成滑動軸承；C.把軸的材料換成合金鋼；D.把軸的直徑加大。2．轉(zhuǎn)速一定的深溝球軸承，當量動載荷P增大為2P，其壽命由L10

。A．下降為0.2L10；B.上升為2L10；C.下降為0.125L10；D.不變。3．在基本額定動載荷作用下，滾動軸承可以工作

轉(zhuǎn)而不發(fā)生點蝕失效，其可靠度為

。第四十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五4．安裝于某軸單支點上的代號為7318B/DF的一對滾動軸承，其類型名稱為角接觸球軸承；內(nèi)徑尺寸d=

mm；公稱接觸角α=

；直徑系列為

；精度等級為

；游隙組別符合標準規(guī)定的

；軸承套圈（能否）

分離，安裝時（要不要）

調(diào)整軸承游隙；安裝形式為

。該軸承與3318比較，

承載能力高；

極限轉(zhuǎn)速高。第四十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五5．下列軸承中，

軸承不能作為軸向預緊軸承使用。A．推力球；B.圓柱滾子；C.角接觸球；D.圓錐滾子。6．以下各滾動軸承中，軸承公差等級最高的是

；承受徑向載荷能力最大的是

；承受軸向載荷能力最大的是

；允許極限轉(zhuǎn)速最高的是

；允許極限轉(zhuǎn)速最低的是

；套圈可分離的有