1、13 滚动轴承,132 滚动轴承的主要类型及其代号,134 滚动轴承的工作情况,135 滚动轴承尺寸的选择,136 滚动轴承装置的设计,137 其他,131 概述,133 滚动轴承类型的选择,滚动轴承是以相对滚动形式支撑并承受载荷的部件。滚动轴承的功用一是支承轴及轴上零件并保持轴的旋转精度，二是减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。主要介绍滚动轴承的类型、特点和代号，滚动轴承的失效形式和选择计算，滚动轴承的组合设计。,13-1 概述,双列角接触球轴承（0）型 调心球轴承（1）型,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,双列角接触球轴承（0）型与调心球轴承（1）型。,1. 滚动轴承的主要类型、性能与特点
2、,调心滚子轴承（2）型与双列推力球轴承（5）型。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,调心滚子轴承（2）型 双列推力球轴承（5）型,推力球轴承（5）型，用于承受轴向载荷。,1. 滚动轴承的主要类型、性能与特点,圆锥滚子轴承(3) 型,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,圆锥滚子轴承在圆锥齿轮轴上的应用,圆锥滚子轴承(3)型 （GB/T292-1993）,圆锥滚子轴承，用于承受径向与轴向载荷。,1. 滚动轴承的主要类型、性能与特点,深沟球轴承（6）型（GB/T292-1993）,B,0.5B,0.5A,0.5A,A,60,角接触球轴承(7)型 （GB/T292-1993）,13-2 滚动轴承
3、的主要类型及其代号,深沟球轴承（6）型与角接触球轴承(7)型。,深沟球轴承，用于承受径向载荷。 角接触球轴承，用于承受径向与轴向载荷。,1. 滚动轴承的主要类型、性能与特点,圆柱滚子轴承（N）型,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,圆柱滚子轴承（N）型 （GB/T292-1993）,圆柱滚子轴承（N）型,圆柱滚子轴承，仅用于承受径向载荷。,1. 滚动轴承的主要类型、性能与特点,减速器中应用的滚动轴承。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,1. 滚动轴承的主要类型、性能与特点,调心球轴承10000,调心滚子轴承20000,圆锥滚子轴承30000,单向推力
4、球轴承51000,双向推力球轴承52000,深沟球轴承60000,角接触球轴承70000,推力圆柱滚子轴承80000,圆柱滚子轴承N0000,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚动轴承的代号,表13-2 滚动轴承代号的构成,1) 基本代号 基本代号表明轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚动轴承的代号,1) 基本代号 基本代号表明轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型。,(1) 内径代号 基本代号用右起第一、二位数字表示。内径d20495 mm的轴承，将内径除以5得到商，如05表示d25 mm，如23表示d115 mm。对于内径为10 m
5、m、12 mm、15 mm和17 mm轴承，内径代号依次为00、0l、02和03。对于内径d10 mm和d495 mm的轴承，内径表示方法参见GBT272-1993。,(2) 直径系列代号 用基本代号右起第三位数字表示，反映了结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列。直径系列代号为7、8、9、0、1、2、3、4、5，外径尺寸依次递增。例如，对于向心轴承和向心推力轴承，0、1表示特轻系列；2表示轻系列；3表示中系列；4表示重系列。与向心轴承的表示一致。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚动轴承的代号,(3) 宽度系列代号 用基本代号右起第四位数字表示，反映了内径和外径都相同
6、的轴承在宽度方面的变化系列，系列代号为8、0、1、2、3、4、5、6。推力轴承是指高度系列，代号为7、9、1、2。,(4) 类型代号 用基本代号右起第五位数字或字母表示。,图13-4 直径系列尺寸对比,(2) 直径系列代号,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚动轴承的代号,2) 后置代号,后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料等。,(1) 内部结构代号 表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示。如接触角15、25和40的角接触球轴承分别用C、AC和B表示内部结构的不同。,(2) 公差等级代号 表示不同的公差等级，用P2、P4、P5、P6、P6x和P0表示，
7、分别对应公差等级为2 级、4 级、5 级、6 级、6x 级和0 级，公差等级依次由高级到低级。公差等级中，6x 级仅适用于圆锥滚子轴承；0 级为普通级，在轴承代号中不标出。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚动轴承的代号,2) 后置代号,后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料等。,(3) 径向游隙组别代号 表示径向游隙的大小，用C1、C2、C0、/C3、C4、C5表示，分别对应径向游隙系列为1 组、2 组、0 组、3 组、4组和5 组，径向游隙依次由小到大。0 组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出。 GB/T272-1993。,3) 前置代号前置代号用于表示轴承的
8、分部件，用字母表示。如用L表示可分离轴承的可分离套圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件等。,2) 后置代号,P2相当于IT3(IT2) P4相当于IT3(IT2) ； P5相当于IT4(IT3)； P6相当于IT5(IT4) ； P0相当于IT6(IT5)。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚动轴承的代号,后置代号中的公差与图。,滚动轴承的公差,滚动轴承的配合,例1：7211C/P5 7(1)211C/P5(0),角接触球轴承（7）、正常宽度(1)、轻系列(2)、内径55 mm、接触角15 （C）、 5 级精度（P5）；常用游隙（0）。,13-2 滚动轴承的主要类型及其代号,2. 滚
9、动轴承的代号,例2：N408/P5 N(0)408/P5(0),圆柱滚子轴承（N）、宽度为窄(0)、外圈无挡边(4)、内径40 mm、 5 级精度（P5）；常用游隙（0）。,13-3 滚动轴承类型的选择,1. 轴承的载荷,2. 轴承的转速,3. 轴承的调心性能,4. 轴承的安装与拆卸,轴承承受载荷的大小与方向决定采用什么轴承。,依转速从高到低依次选用特轻系列；轻系列；中系列；重系列。,调心球轴承10000,调心滚子轴承20000,深沟球轴承60000,依转速从高到低依次选用球轴承；圆柱轴承。,内外圈公差的选择。,内外圈阶梯尺寸的选择。,13-4 滚动轴承的工作情况,1. 滚动轴承载荷分析,图1
10、39 轴承中径向载荷的分布,设内圈将下沉一个距离0，亦即在载Fr作用线上的接触变形量为0。不在载荷Fr作用线上的其他各点，虽然也下沉0，但其有效的变形量将不是0，而是近似等于0与通过该点的半径和载荷Fr作用线间夹角的余弦的乘积。10cos，20cos(2)等。,04.37 Fr /Z（点接触轴承） (131) 04.08 Fr /Z（线接触轴承） （132）,13-4 滚动轴承的工作情况,FrF02F1cos2Ficos(i)2Fncos() (a) 在载荷Fr作用下，内圈下沉0。假定内外圈本身不变形，则各球的径向变形为 i0 cos(i) (b) 据赫兹公式，已知球的变形与作用力Fr 的关系
11、是r2/3,设F0、F1、Fi、Fn是各球所受的力，是各球间的中心角， 根据平衡条件可得,1. 滚动轴承载荷分析,13-4 滚动轴承的工作情况,Cr2/3，0(/C)3/2,i(i/C)3/2 0cos(i)/C3/2 F0 cos 3/2 (i) (c),将式(c)式代入式(a)得,Fr 12cos5/22cos5/2(i)2cos5/2(n） (d),用 代表球的总数，则360/，由上式得F0为,0(Fr/)/12cos 5/22cos 5/2 (i) 2cos 5/2 (n) (e),1. 滚动轴承载荷分析,F04.37Fr / Z（球轴承） 同理得圆柱轴承的力关系为 04.08Fr /
12、（柱轴承）,13-5 滚动轴承尺寸的选择,1. 滚动轴承的失效形式及基本额定寿命,1) 疲劳点蚀 在正常使用条件下，由于脉动循环接触变应力的反复作用，正如齿轮的齿面那样，滚动体或内外圈滚道上出现的疲劳点蚀，是滚动轴承的常见失效形式。,2) 塑性变形 在过大的静载荷和冲击载荷作用下，当滚动体和内外圈滚道表面接触处的局部应力超过材料的屈服极限时，将会在接触处产生塑性变形凹坑。这种失效多发生在低速重载的情况下。,4) 磨损 滚动轴承因密封不良导致灰尘或金属屑末进入，或者由于润滑不良产生干摩擦，都会引起各零件表面磨损。转速愈高，磨损愈严重。,3) 胶合 在载荷较大、转速较高时，滚动体与座圈滚道表面产生
13、胶合。,5) 裂纹和断裂 由于材料缺陷或热处理不当，配合过盈量过大或轴承组合设计不当引起应力集中等，都会使座圈或保持架出现裂纹，甚至断裂。,13-5 滚动轴承尺寸的选择,1. 滚动轴承的失效形式及基本额定寿命,轴承在一定的载荷和工作条件下运转，轴承中任一零件出现疲劳点蚀前，一个座圈相对另一个座圈所经历的总转数L，或在一定转速n下所经历的工作小时数Lh，称为该轴承的寿命。,图13-11 轴承的寿命分布曲线,13-5 滚动轴承尺寸的选择,1. 滚动轴承的失效形式及基本额定寿命,图13-11 轴承的寿命分布曲线,可靠度，就是一批轴承在规定的工作条件下，在规定的使用期限内不出现失效的概率，用R 表示。
14、随着寿命的增加，轴承的可靠度下降，失效率(1R )却随之上升。将轴承可靠度为90（即失效概率为10）时的寿命定义为轴承的基本额定寿命，用L表示，单位为（106 r）。R 90 时，L = 1 （106 r）R 50 时，L = 5 （106 r）,13-5 滚动轴承尺寸的选择,图13-12为滚动轴承在可靠度为90下载荷与寿命关系的实验曲线。其曲线方程为PL常数，当L1(106)时，PC。因PL C，故得,图13-12 轴承的载荷寿命曲线,在L106 转时，滚动轴承承受的载荷称为基本额定动载荷。,2. 滚动轴承的基本额定动载荷,3. 滚动轴承疲劳寿命的计算公式,寿命实验指数， 对于球轴承，3；
15、对于滚子轴承，103。,13-5 滚动轴承尺寸的选择,3. 滚动轴承疲劳寿命的计算公式,温度系数ft,4. 滚动轴承的当量动载荷,滚动轴承寿命计算公式中的当量动载荷P，是一种假想载荷。在它的作用下，轴承的寿命与实际载荷作用（可能同时有径向载荷、轴向载荷）下的寿命相同。对向心轴承为径向当量动载荷Pr；对推力轴承为轴向当量动载荷Pa。当量动载荷与轴承的实际载荷Fr、Fa 之间的关系为,式中X、Y分别为径向载荷系数、轴向载荷系数，其值由表13-5查得。只承受纯径向载荷时，PFr；只承受纯轴向载荷A 时，PFa。界限系数 e 反映了轴向载荷对轴承承载能力的影响。,13-5 滚动轴承尺寸的选择,引入载荷
16、系数fp得,4. 滚动轴承的当量动载荷,13-5 滚动轴承尺寸的选择,表13-5 当量动负荷的X、Y系数,滚动轴承的当量动载荷系数X、Y见表13-5所示。,13-5 滚动轴承尺寸的选择,4. 滚动轴承的当量动载荷,表13-5 当量动负荷的X、Y系数,13-5 滚动轴承尺寸的选择,表13-6 载荷系数fp,4. 滚动轴承的当量动载荷,1) 角接触向心轴承的派生轴向力Fd,角接触向心轴承，由于滚动体与滚道接触处存在着接触角，如图13-13 所示，当轴承承受径向载荷R 时，作用于载荷区第 i 个滚动体的法向力Ni并不指向半径方向。,R 可以分解成一个径向力Fr和一个轴向分力Fd，各个滚动体的轴向分力
17、之和即为轴承的派生轴向力Fd，按一半滚动体受载分析，得到角接触球轴承和圆锥滚子轴承受派生轴向力分别为,5. 角接触轴承与圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa,图13-13 角接触向心轴承的派生轴向力,13-5 滚动轴承尺寸的选择,1) 角接触向心轴承的派生轴向力Fd,5. 角接触轴承与圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa,图13-13 角接触向心轴承的派生轴向力,13-5 滚动轴承尺寸的选择,表13-7 约有半数滚动体接触时派生轴向力S的计算公式,e为界限系数，查表13-5。,13-5 滚动轴承尺寸的选择,接触角 ：角接触球轴承、圆锥滚子轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。,
18、载荷角 ：轴承实际承受的径向载荷F 与轴向载荷A的合力 R 与半径方向的夹角。,角接触球轴承(7)型 （GB/T292-1994）,圆锥滚子轴承(3)型 （GB/T292-1994）,圆锥滚子轴承(3)型 （GB/T292-1994）,2) 接触角与载荷角,3) 角接触轴承成对使用的轴向载荷计算,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,图13-13 角接触向心轴承轴向载荷的分析 (反安装),13-5 滚动轴承尺寸的选择,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,3) 角接触轴承成对使用的轴向载荷计算,如果80012001000 则总轴向力A1
19、 2000 N；A2800 N,图13-13 角接触向心轴承轴向载荷的分析 (反安装),13-5 滚动轴承尺寸的选择,如果60012002000 则总轴向力A1 2000 N；A2800 N,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,3) 角接触轴承成对使用的轴向载荷计算,图13-13 角接触向心轴承轴向载荷的分析 (正安装),13-5 滚动轴承尺寸的选择,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,3) 角接触轴
20、承成对使用的轴向载荷计算,图13-13 角接触向心轴承轴向载荷的分析 (正安装),13-5 滚动轴承尺寸的选择,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,如果Fd2FaeFd1 则总轴向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,如果60012001000 则总轴向力A1 1800 N；A2600 N,如果60012002000 则总轴向力A1 2000 N；A2800 N,13-6 滚动轴承装置的设计,1. 支承构件有足够的刚性,轴承孔附近实体加厚，离轴承孔较远处实体加筋板。,13-6 滚动轴承装置的设计,2. 两端支承孔的同轴度要高,两端支承孔的直径相同，在一次定位中一次进
21、刀加工出来。,13-6 滚动轴承装置的设计,2. 两端支承孔的同轴度要高,3. 两端支承都为单向固定,图13-16 深沟球轴承的支承结构,13-6 滚动轴承装置的设计,3. 两端支承都为单向固定,图13-14 锥齿轮轴的支承结构之一,图13-15 锥齿轮轴的支承结构之二,锥齿轮轴的支承结构采用套杯以方便安装与调整锥顶重合。,13-6 滚动轴承装置的设计,3. 两端支承都为单向固定,图13-14 锥齿轮轴的支承结构之一,锥齿轮轴的支承结构采用套杯以方便安装与调整锥顶重合。,13-6 滚动轴承装置的设计,4. 一端支承双向固定、另一端支承双向游动,图13-17 一端双向固定、另一端游动,适用于中心
22、距较大、温升较大导致轴向变形量较大的场合。,13-6 滚动轴承装置的设计,图13-18 一端双向固定、另一端游动,4. 一端支承双向固定、另一端支承双向游动,适用于中心距较大、温升较大导致轴向变形量较大的场合。,13-6 滚动轴承装置的设计,图13-19 一端双向固定、另一端游动,4. 一端支承双向固定、另一端支承双向游动,适用于轴向力、中心距与温升均较大导致轴向变形量较大的场合。,P2相当于IT3(IT2)P4相当于IT3(IT2) ；P5相当于IT4(IT3)；P6相当于IT5(IT4) ；P0相当于IT6(IT5)。,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,图13-23 轴承
23、内、外径公差带,图13-24 轴承内、外径配合公差带,1) 滚动轴承自身的公差,2) 滚动轴承的配合,向心轴承和轴的配合 轴公差带代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,滚动轴承的推荐配合，内径相对较紧；外径相对较松。,向心轴承和轴的配合 轴公差带代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,向心轴承和轴的配合 轴公差带代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,向心轴承和轴的配合 轴公差带
24、代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,向心轴承和轴的配合 轴公差带代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,向心轴承和轴的配合 轴公差带代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,向心轴承和外壳的配合、孔公差带代号（GB/T 2751993）,5. 滚动轴承的配合,13-6 滚动轴承装置的设计,3) 滚动轴承的推荐配合,7. 滚动轴承的润滑,13-6 滚动轴承装置的设计,滚动轴承必须在
25、合适的润滑条件下才能承受不超过额定载荷的工作载荷，因此，必须选择合适的润滑剂与润滑方式。,滚动轴承润滑方式与转速n(r/min)以及轴径d(mm)相关，推荐的关系如表13-10所示。,表13-10 滚动轴承的润滑方式与dn允许值 单位：(105) mmr/min,1) 滚动轴承的润滑方式选择,2) 滚动轴承润滑油的选择,13-6 滚动轴承装置的设计,滚动轴承润滑油的选择取决于转速n(r/min)、轴径d(mm)与油的工作温度，推荐的关系如图13-26所示。,图13-26 润滑油运动黏度选择线图,8. 滚动轴承的密封,13-6 滚动轴承装置的设计,内包骨架旋转轴唇形密封圈 （GB/T 9877.
26、1-1988）,毡圈油封密封 （JBZQ 4606-1986,毡圈油封与内包骨架旋转轴唇形密封圈密封。,8. 滚动轴承的密封,13-6 滚动轴承装置的设计,挡油环密封,毡圈油封型式和尺寸（JB/ZQ 4606-1986 ）,油沟式密封槽（JB/ZQ 4245-1986）,9. 滚动轴承的预紧,13-6 滚动轴承装置的设计,1) 螺母预紧,2) 不等长套筒预紧,例题与参考解答,已知轴承型号：30208，R12 400 N， R25 000 N， Ka800 N， n500 r/min，期望寿命Lh3 000 h。,查轴承30208 (GB/T2971994) d40 mm，D80 mm， B18
27、 mm，d147 mm, d242 mm，D373 mm， D475 mm。 Cr59.8 kN，C0r42.8 kN， Cr63.0kN，C0r74.0kN（另一本书上的数据）,e1.5tan ，25， e 1.5tan 250.699， x0.40， y0.858。,例题与参考解答,查轴承30208 (GB/T2971994) d40 mm，D80 mm， B18 mm， d149 mm， d247 mm，D373 mm， D475 mm Cr59.8 kN，C0r42.8 kN， Cr63.0kN，C0r74.0kN（另一本书上的数据）,解： 轴承的派生轴向力：S1=R1/(2y )=2
28、400/(20.858)1 399 NS2=R2/(2y )=5000/(20.858)2 914 N,e1.5tan ， 25， e0.699， x0.40， y0.858。, 轴承所承受的轴向力,因KaS28002914 3 714 S11 399 N 所以A1KaS2 3 714 N， A2S22 914 N, 轴承的当量动载荷,因：A1/R13714 / 24001.55 e 0.699 所以：P1xR1+yA10.42400+0.85837144 147 N; 因：A2/R2 2914 / 50000.583 e 0.699 所以： P2R2 5 000 N。,R12 400 N， R25 000 N， Ka800 N S11 399 N ，S2 2 914 N x0.40， y0.858， e0.699,例题与参考解答, 轴承的寿命,P1xR1+yA10.42400+ 0.85837144 147 N; P2R2 5 000 N。,例题与参考解答,
