第14章 滾動軸承

1、Rolling-contact Bearings14-1 14-1 概述概述14-2 14-2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號14-3 14-3 滾動軸承的類型選擇滾動軸承的類型選擇14-4 14-4 滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況14-5 14-5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇14-6 14-6 軸承裝置的設(shè)計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)14-7 14-7 滾動軸承例題分析滾動軸承例題分析教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容14-1 概述概述 滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的（例如：轉(zhuǎn)動的

2、齒輪與軸）。件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的（例如：轉(zhuǎn)動的齒輪與軸）。滾動軸承在減速器中的應(yīng)用滾動軸承在減速器中的應(yīng)用滾動軸承在海上鉆井滾動軸承在海上鉆井平臺上的應(yīng)用平臺上的應(yīng)用HistoryReconstruction of Old BearingSliding or Rolling BearingsSliding bearings:sliding frictionRolling bearings:rolling friction一、滾動軸承組成一、滾動軸承組成14-1 概述概述一、滾動軸承組成一、滾動軸承組成14-1 概述概述 內(nèi)圈用來和軸頸內(nèi)圈用來和軸頸裝配，外圈用來和裝配，外圈用來和軸承

3、座孔裝配。通軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動，或轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動，或是內(nèi)、外圈同時回是內(nèi)、外圈同時回轉(zhuǎn)的場合。轉(zhuǎn)的場合。一、滾動軸承組成一、滾動軸承組成14-1 概述概述14-1 概述概述一、滾動軸承組成一、滾動軸承組成二、滾動軸承的特點(diǎn)二、滾動軸承的特點(diǎn)14-1 概述概述優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1起動靈敏，效率高起動靈敏，效率高2 2軸向尺寸緊湊軸向尺寸緊湊3 3旋轉(zhuǎn)精度高旋轉(zhuǎn)精度高4 4已標(biāo)準(zhǔn)化，成批生產(chǎn)，設(shè)計(jì)、使用、已標(biāo)準(zhǔn)化，成批生產(chǎn)，設(shè)計(jì)、使用、潤滑、維護(hù)都很方便潤滑、維護(hù)都很方便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1振動噪音

4、大振動噪音大2 2徑向尺寸大徑向尺寸大3 3不能剖分不能剖分 4. 4. 抗沖擊能力差，高速重載下壽命低抗沖擊能力差，高速重載下壽命低14-1 概述概述保持架可用低碳鋼沖壓制成。保持架可用低碳鋼沖壓制成。 滾動軸承的內(nèi)外圈應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度，滾動軸承的內(nèi)外圈應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度，良好的良好的耐磨性耐磨性和和沖擊韌性沖擊韌性，一般用含鉻的合金鋼制造，比，一般用含鉻的合金鋼制造，比如如Cr15Cr15，GCr15SiMn ,(61HRCGCr15SiMn ,(61HRC65HRC65HRC）等。）等。三、滾動軸承的材料三、滾動軸承的材料14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和

5、代號滾動軸承的主要類型和代號一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類 按可承受的外載荷分類：按可承受的外載荷分類： 向心軸承、推力軸承、向心推力軸承；向心軸承、推力軸承、向心推力軸承； 公稱接觸角公稱接觸角：滾動軸承的滾動體與外圈滾道接觸：滾動軸承的滾動體與外圈滾道接觸點(diǎn)的法線與徑向平面間的夾角。點(diǎn)的法線與徑向平面間的夾角。14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類 按可承受的外載荷分類：按可承受的外載荷分類： 注意注意：公稱接觸角：公稱接觸角越大，滾動軸承承受軸越大，滾動軸承承受軸向載荷的能力越大。向載荷的能力越大。 l向心軸承向心軸

6、承：主要承受徑向載荷：主要承受徑向載荷R R 深溝球軸承深溝球軸承（6 6） 圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承（N N）l向心推力軸承向心推力軸承：R + AR + A 角接觸球軸承角接觸球軸承（7 7） 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承（3 3）l推力軸承推力軸承：只能承受軸向載荷：只能承受軸向載荷A A 推力球軸承推力球軸承（5 5）14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類 按可承受的外載荷分類：按可承受的外載荷分類： 14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類 按滾動體的不同分類

7、：按滾動體的不同分類：球軸承、滾子軸承；球軸承、滾子軸承； 按軸承的結(jié)構(gòu)形式不同分類：按軸承的結(jié)構(gòu)形式不同分類：在實(shí)際應(yīng)用中，滾動軸承的結(jié)構(gòu)形式有很多。作為標(biāo)準(zhǔn)的滾動軸承，在在實(shí)際應(yīng)用中，滾動軸承的結(jié)構(gòu)形式有很多。作為標(biāo)準(zhǔn)的滾動軸承，在國家標(biāo)準(zhǔn)中分為國家標(biāo)準(zhǔn)中分為1313類，其中，最為常用的軸承大約有下列類類，其中，最為常用的軸承大約有下列類: :深溝球軸承圓柱滾子軸承推力球軸承角接觸球軸承圓錐滾子軸承調(diào)心球軸承14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類深溝球軸承深溝球軸承類型和代號類型和代號3 3前置代號前置代號 基本代號基本代號

8、 后置代號后置代號 軸軸承承的的分分部部件件代代號號內(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多多軸軸承承配配置置代代號號其其它它代代號號五五四四三三二二一一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：代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由GB/T272GB/T272規(guī)定。規(guī)定。 前置代號前置代號表示軸承的分部件。

9、表示軸承的分部件?；敬柣敬柋硎据S承的類型與尺寸等主要特征。表示軸承的類型與尺寸等主要特征。后置代號后置代號表示軸承的精度與材料的特征。表示軸承的精度與材料的特征。14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號二、滾動軸承的代號方法二、滾動軸承的代號方法類型和代號類型和代號4 4 內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號：內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號5= =內(nèi)徑內(nèi)徑，如：，如：08表示軸承內(nèi)徑表示軸承內(nèi)徑d=508=40mm。 類型代號類型代號：常用軸承代號為：常用軸承代號為3、5、6、7、N五類，詳細(xì)代號查閱五類，詳細(xì)代號查閱類型代號表類型代號表。 公差等級代號公差等級代號：公差分：公差分2、4、5

10、 、6(6x)、 0級，共五個級別級，共五個級別 。以以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)為代號，為代號，0級不標(biāo)注級不標(biāo)注 。 游隙代號游隙代號：游隙分：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六個組別。共六個組別。 以以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5為代號，為代號，0組不標(biāo)注。組不標(biāo)注。 高級高級 低級低級 游隙值：小游隙值：小 大大 內(nèi)徑內(nèi)徑 d10121517代代 號號00010203特殊情況：特殊情況： 尺寸系列代號尺寸系列代號：表達(dá)：表達(dá)相同內(nèi)徑相同內(nèi)徑但外徑和寬度不同的軸承。但外徑和寬度不同的軸承。但對圓錐滾子軸承但對圓錐滾子軸承(3類類)和調(diào)心滾子

11、軸承和調(diào)心滾子軸承(2類類)不能省略不能省略“0”。外徑系列代號：特輕外徑系列代號：特輕(0、1)、輕、輕(2)、中、中(3)、重、重(4)。寬度系列代號：一般正常寬度為寬度系列代號：一般正常寬度為“0”，通常不標(biāo)注。，通常不標(biāo)注。 二、滾動軸承的代號方法二、滾動軸承的代號方法類型和代號類型和代號5 5三、軸承代號示例三、軸承代號示例6308：6深溝球軸承，深溝球軸承，3中系列，中系列，08 內(nèi)徑內(nèi)徑d=40mm， 公差等級為公差等級為0級，游隙級，游隙組為組為0組；組； N105/P5： N圓柱滾子軸承，圓柱滾子軸承，1特輕系列，特輕系列，05內(nèi)徑內(nèi)徑d=20mm，公差等級為，公差等級為5級

12、，游隙組為級，游隙組為0組；組；7214AC/P4： 7角接觸球軸承，角接觸球軸承，2輕系列，輕系列，14內(nèi)徑內(nèi)徑d=70mm，公差等級為，公差等級為4級，級，游隙組為游隙組為0組，公稱接觸角組，公稱接觸角=25；30213：3圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承，2輕系列，輕系列，13內(nèi)徑內(nèi)徑d=65mm，0正常寬度正常寬度(0不可不可省略省略)，公差等級為，公差等級為0級，游隙組為級，游隙組為0組；組；6103： 6深溝球軸承，深溝球軸承，1特輕系列，特輕系列，03內(nèi)徑內(nèi)徑d=17mm，公差等級為，公差等級為0級，級，游隙組為游隙組為0組；組；注：滾動軸承代號比較復(fù)雜，上述代號僅為最常用的、最有規(guī)律

13、的部分。注：滾動軸承代號比較復(fù)雜，上述代號僅為最常用的、最有規(guī)律的部分。具體應(yīng)用時，若遇到看不懂的代號時，應(yīng)查閱具體應(yīng)用時，若遇到看不懂的代號時，應(yīng)查閱GB/T272-93。 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推力滾子軸承推力滾子軸承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

14、列角接觸球軸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14.2 14.2 滾動軸承的主要類型和代號滾動軸承的主要類型和代號14.314.3 滾動軸承的類型選擇滾動軸承的類型選擇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)徑一、滾動軸承選擇的一般過程一、滾動軸承選擇的一般過程對沒有嚴(yán)格要求的軸承對沒有嚴(yán)格要求的軸承可不進(jìn)行承載能力驗(yàn)算可不進(jìn)行承載能力驗(yàn)算END進(jìn)行承系能力驗(yàn)算進(jìn)行承系能力驗(yàn)算合格合格不合格不合格對有較嚴(yán)格要求的軸承對有較嚴(yán)格要求的軸承二、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題二、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題14.314.3 滾動

15、軸承的類型選擇滾動軸承的類型選擇1 1、載荷的大小、方向和性質(zhì)、載荷的大小、方向和性質(zhì)載荷大小載荷大小 ?。盒。?球軸承球軸承 ( (點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸) )大：大：滾子軸承滾子軸承 ( (線接觸線接觸) )載荷方向載荷方向rF：深溝球軸承：深溝球軸承 (6(6類類) )圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承aF：推力球軸承：推力球軸承 (5(5類類) )推力滾子軸承推力滾子軸承aFrF和和arFF raFF (6(6類類) )(5(5類類) ) 角接觸球軸承角接觸球軸承 (7(7類類) )圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 (3(3類類) )aFrF、載荷性質(zhì)載荷性質(zhì) 平穩(wěn)：平穩(wěn)： 球軸承球軸承 沖擊：沖擊： 滾子軸承滾

16、子軸承 二、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題二、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題14.314.3 滾動軸承的類型選擇滾動軸承的類型選擇2 2、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度球軸承球軸承 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 和和 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 比滾子軸承的高比滾子軸承的高推力軸承推力軸承 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 低低 ( (離心力使?jié)L動體與保持架摩擦嚴(yán)重離心力使?jié)L動體與保持架摩擦嚴(yán)重) )整體保持架整體保持架 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 比分離的高比分離的高球軸承球軸承 滾子軸承滾子軸承高速、輕載高速、輕載低速、重載低速、重載3 3、調(diào)心性能、調(diào)心性能內(nèi)外圈相對偏轉(zhuǎn)一定角度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)外圈相對偏轉(zhuǎn)一定角度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)軸剛性差、軸承

17、座孔同軸度差或多點(diǎn)支承軸剛性差、軸承座孔同軸度差或多點(diǎn)支承 選調(diào)心軸承（選調(diào)心軸承（ “1 1” 類類 或或 “2 2” 類類 ）；）；二、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題二、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題14.314.3 滾動軸承的類型選擇滾動軸承的類型選擇4 4、其它、其它裝拆方便裝拆方便價格價格球軸承比滾子軸承低球軸承比滾子軸承低精度低的價格低精度低的價格低 ( (一般公差等級選一般公差等級選 0 0 級級 ) )內(nèi)外圈分離的軸承內(nèi)外圈分離的軸承 ( (圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 ) )軸承的裝拆14.4 14.4 滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況滾動軸承工作時，滾動軸承工作時，并非所有滾動

18、體都同時受載并非所有滾動體都同時受載。 滾動體同時受載的程度與軸承所受的徑向力和軸向力的大小滾動體同時受載的程度與軸承所受的徑向力和軸向力的大小有關(guān)，有關(guān)，一般以控制約半圈滾動體同時受載為宜一般以控制約半圈滾動體同時受載為宜（如圖所示）。（如圖所示）。一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布當(dāng)軸承僅受到純徑向力當(dāng)軸承僅受到純徑向力 F Fr r 作用時：作用時： 接觸點(diǎn)產(chǎn)生彈性變形，內(nèi)圈下沉接觸點(diǎn)產(chǎn)生彈性變形，內(nèi)圈下沉，最多只有半圈滾動體受載。承載區(qū)各滾動最多只有半圈滾動體受載。承載區(qū)各滾動體的變形量不同，受載大小也不同。體的變形量不同，受載大小也不同。對于點(diǎn)接觸軸

19、承：對于點(diǎn)接觸軸承：對于線接觸軸承：對于線接觸軸承：rFzF5maxrFzF6 . 4max14.4 14.4 滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況二、軸承工作時軸承元件上的載荷及應(yīng)力的變化二、軸承工作時軸承元件上的載荷及應(yīng)力的變化工作時，軸承各個元件上載荷及產(chǎn)生的應(yīng)力是時時變化的，工作時，軸承各個元件上載荷及產(chǎn)生的應(yīng)力是時時變化的，而固定套圈受載最大處的工作狀態(tài)最為惡劣。而固定套圈受載最大處的工作狀態(tài)最為惡劣。14.4 14.4 滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況三、軸向載荷對載荷分布的影響三、軸向載荷對載荷分布的影響14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選

20、擇取決于軸承承受的載荷、對軸承壽滾動軸承尺寸的選擇取決于軸承承受的載荷、對軸承壽命要求以及可靠性的要求等。命要求以及可靠性的要求等。一、滾動軸承的失效形式一、滾動軸承的失效形式套圈和滾動體表面的套圈和滾動體表面的疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕是滾動軸承最基本和常見是滾動軸承最基本和常見的失效形式，的失效形式，是作為滾動軸承壽命計(jì)算的依據(jù)。是作為滾動軸承壽命計(jì)算的依據(jù)。點(diǎn)蝕膠合斷裂 滾動軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時可能出現(xiàn)各種類型的失效，下列為常滾動軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時可能出現(xiàn)各種類型的失效，下列為常見的失效形式：見的失效形式：磨損u 轉(zhuǎn)速較高而潤滑油不足時引起軸承轉(zhuǎn)速較高而潤滑油不足時引起軸承燒傷燒傷；u 潤滑油不清潔而使?jié)L動體和

21、滾道過度潤滑油不清潔而使?jié)L動體和滾道過度磨損磨損；u 裝配不當(dāng)而使軸承卡死、脹破內(nèi)圈、擠碎內(nèi)外圈裝配不當(dāng)而使軸承卡死、脹破內(nèi)圈、擠碎內(nèi)外圈和保持架等。和保持架等。 除了點(diǎn)蝕以外，軸承還可能發(fā)生其它多種的失效形除了點(diǎn)蝕以外，軸承還可能發(fā)生其它多種的失效形式。例如：式。例如：14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇一、滾動軸承的失效形式一、滾動軸承的失效形式14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承的壽命滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈是指軸承的滾動體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕之前蝕之前，軸承的，軸承的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)或相應(yīng)的或相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)。顯然，

22、通常談的。顯然，通常談的滾動軸承壽命是指滾動軸承的滾動軸承壽命是指滾動軸承的疲勞壽命疲勞壽命。與一般結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命一樣，滾與一般結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命一樣，滾動軸承的疲勞壽命的離散性也是相當(dāng)大動軸承的疲勞壽命的離散性也是相當(dāng)大的（見右圖）。的（見右圖）。u 基本額定壽命基本額定壽命：具有：具有90可靠度可靠度時軸承的壽命，用時軸承的壽命，用L10表示。表示。100 90 80 70 60 5040 30 20 10 0151020未失效軸承數(shù)量%軸承的壽命/（106r）二、滾動軸承的基本額定壽命二、滾動軸承的基本額定壽命 基本額定動載荷基本額定動載荷規(guī)定軸承在基本額定壽命規(guī)定軸承在基本額定壽命L

23、L1010 為為 10106 6 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，所能承受的最大載荷，用時，所能承受的最大載荷，用 C C 表示。表示。 即：在即：在C C 的作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)的作用下，運(yùn)轉(zhuǎn) 10106 6 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 時，有時，有1010的軸承出現(xiàn)的軸承出現(xiàn)點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕，9090的軸承完好。的軸承完好。額定動載荷越大額定動載荷越大軸承的承載能力越大軸承的承載能力越大對于具體軸承，對于具體軸承，C C 為定值，按手冊查取。為定值，按手冊查取。C Cr r 向心軸承向心軸承的基本額定動載荷，稱為的基本額定動載荷，稱為徑向基本額定動載荷徑向基本額定動載荷。C Ca a 推力軸承推力軸承的基本額定動載荷，稱為的基本額定動載荷，稱為軸向

24、基本額定動載荷軸向基本額定動載荷。14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇三、滾動軸承的基本額定動載荷三、滾動軸承的基本額定動載荷14.5 滾動軸承尺寸的選擇 一個滾動軸承的基本額定壽命一個滾動軸承的基本額定壽命( (L L1010) )與軸承的基本與軸承的基本額定動載荷額定動載荷C C、軸承所受的外加載荷（、軸承所受的外加載荷（當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷P P）等有關(guān)，可依據(jù)額定壽命計(jì)算公式確定。等有關(guān)，可依據(jù)額定壽命計(jì)算公式確定。 四、滾動軸承的壽命計(jì)算公式四、滾動軸承的壽命計(jì)算公式式中：式中：L L1010為以為以轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)的滾動軸承的滾動軸承基本額定壽命基本額定壽命L Lh

25、 h 為以為以小時計(jì)小時計(jì)的滾動軸承的滾動軸承基本額定壽命基本額定壽命C C 為滾動軸承的為滾動軸承的基本額定動載荷基本額定動載荷（單位：（單位：N N）P P 為滾動軸承的為滾動軸承的當(dāng)量額定動載荷當(dāng)量額定動載荷（單位：（單位：N N）n n 為滾動軸承的為滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速（單位：（單位：r/min)r/min)為計(jì)算指數(shù)，對于球軸承，為計(jì)算指數(shù)，對于球軸承，3 3；對于滾子軸承，；對于滾子軸承，10/310/3。)10(610rPCL)(60106hPCnLh或14.5 滾動軸承尺寸的選擇四、滾動軸承的壽命計(jì)算公式四、滾動軸承的壽命計(jì)算公式當(dāng)工作溫度高于當(dāng)工作溫度高于120120

26、時，時，C C 值會下降，用溫度系數(shù)值會下降，用溫度系數(shù) f ft t 修正：修正：或：或：壽命計(jì)算時，應(yīng)滿足：壽命計(jì)算時，應(yīng)滿足：計(jì)算壽命計(jì)算壽命預(yù)期壽命預(yù)期壽命或：或：所選軸承的所選軸承的額定動載荷額定動載荷所需的額所需的額定動載荷定動載荷14.5 滾動軸承尺寸的選擇四、滾動軸承的壽命計(jì)算公式四、滾動軸承的壽命計(jì)算公式【例例1】30208軸承額定動載荷軸承額定動載荷C=34000 N，求：，求：(1)當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷P=6200 N，工作轉(zhuǎn)速，工作轉(zhuǎn)速n=730 rmin，試計(jì)算軸，試計(jì)算軸承壽命。承壽命。(2)P=6200 N，若求，若求Lh 10000 h，允許的最高轉(zhuǎn)速，允許的最

27、高轉(zhuǎn)速n是多少是多少?(3)若工作轉(zhuǎn)速，若工作轉(zhuǎn)速，n=730 rmin，Lh10000 h，求最大的當(dāng)量，求最大的當(dāng)量動載荷為多少動載荷為多少?hPCnLh66416200340003106673060106010 軸承壽命：軸承壽命：最高轉(zhuǎn)速：最高轉(zhuǎn)速：min/48462003400031066lim1000060106010rPCLnh 【例例1】30208軸承額定動載荷軸承額定動載荷C=34000 N，求：，求：(1)當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷P=6200 N，工作轉(zhuǎn)速，工作轉(zhuǎn)速n=730 rmin，試計(jì)算軸，試計(jì)算軸承壽命。承壽命。(2)P=6200 N，若求，若求Lh 10000 h，允

28、許的最高轉(zhuǎn)速，允許的最高轉(zhuǎn)速n是多少是多少?(3)若工作轉(zhuǎn)速，若工作轉(zhuǎn)速，n=730 rmin，Lh10000 h，求最大的當(dāng)量，求最大的當(dāng)量動載荷為多少動載荷為多少?NnLCPh54831073010000603400010.6063/10610max 最大當(dāng)量動載荷：最大當(dāng)量動載荷：【例例2 2】分析滾動軸承載荷增大一倍時，軸承壽命改變分析滾動軸承載荷增大一倍時，軸承壽命改變多少多少? ?軸承轉(zhuǎn)速增大一倍時，軸承的壽命改變了多少軸承轉(zhuǎn)速增大一倍時，軸承的壽命改變了多少? ? 212601060106010666PCnPCnPCnLh PCnPCnPCnLh60102601060106662

29、1載荷增大一倍：載荷增大一倍：轉(zhuǎn)速增大一倍：轉(zhuǎn)速增大一倍：14.5 滾動軸承尺寸的選擇在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時，應(yīng)把作用在軸承上的實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定軸承在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時，應(yīng)把作用在軸承上的實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定軸承C值的載荷條件相一致值的載荷條件相一致當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷（用字母（用字母P表示）。表示）。各類軸承的當(dāng)量動載荷可按下式計(jì)算：各類軸承的當(dāng)量動載荷可按下式計(jì)算：arYFXFP式中：式中：Fr與與Fa分別為軸承實(shí)際承受的徑向載荷與軸向載荷分別為軸承實(shí)際承受的徑向載荷與軸向載荷 X、Y分別為軸承的分別為軸承的徑向動載荷系數(shù)徑向動載荷系數(shù)與與軸向動載荷系數(shù)軸向動載荷系數(shù)五、滾動軸承的當(dāng)量動

30、載荷五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 為了計(jì)及實(shí)際載荷波動的影響，可對當(dāng)量動載荷為了計(jì)及實(shí)際載荷波動的影響，可對當(dāng)量動載荷乘上一個乘上一個載荷系數(shù)載荷系數(shù) f p 。)(arPYFXFfP：即載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)載荷系數(shù)載荷系數(shù) f p舉例舉例無沖擊或輕微沖擊無沖擊或輕微沖擊1.01.2電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等中等沖擊或中等慣性力中等沖擊或中等慣性力1.21.8機(jī)床、車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、機(jī)床、車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、選礦機(jī)、冶金機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)械等選礦機(jī)、冶金機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)械等強(qiáng)大沖擊強(qiáng)大沖擊1.83.0碎石機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動篩等碎石機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、

31、振動篩等14.5 滾動軸承尺寸的選擇五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷1僅受徑向力僅受徑向力Fr（6，N，NA，1）P = fP Fr2僅受軸向力僅受軸向力Fa（5）P = fP FaP = fP(X Fr +Y Fa)3同時受同時受Fr 和和Fa （3，7）14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇1 1、徑向載荷徑向載荷 F Fr r 的計(jì)算見軸系受力分析的計(jì)算見軸系受力分析, ,即：即：RV1RV2RH1RH2FreFaeFte六、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的徑向載荷六、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的徑向載荷FrFr和軸和軸向載荷向載荷 Fa Fa 的計(jì)算的計(jì)算

32、例：斜齒輪安裝在軸承之間的中部，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，采用例：斜齒輪安裝在軸承之間的中部，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，采用一對一對7000070000型軸承。已知斜齒輪型軸承。已知斜齒輪 =15=15，分度圓直徑，分度圓直徑d=120 mmd=120 mm，軸傳遞的轉(zhuǎn)矩軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=19T=1910104 4NmmNmm，軸的轉(zhuǎn)速，軸的轉(zhuǎn)速n=1440 rn=1440 rminmin，求軸，求軸承受的徑向力。承受的徑向力。計(jì)算軸承的壽命首先必須求得軸承上的載荷計(jì)算軸承的壽命首先必須求得軸承上的載荷例：斜齒輪安裝在軸承之間的中部，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，采用例：斜齒輪安裝在軸承之間的中部，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，采用一

33、對一對7000070000型軸承。已知斜齒輪型軸承。已知斜齒輪 =15=15，分度圓直徑，分度圓直徑d=120 mmd=120 mm，軸傳遞的轉(zhuǎn)矩軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=19T=1910104 4NmmNmm，軸的轉(zhuǎn)速，軸的轉(zhuǎn)速n=1440 rn=1440 rminmin，求軸，求軸承受的徑向力。承受的徑向力。圓錐滾子軸承角接觸球軸承70000C(a=15)70000AC(a =25)70000B(a =40)Fd=Fr(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr 對于對于向心推力軸承向心推力軸承，由徑向載荷由徑向載荷F Fr1r1和和F Fr2r2所派生的軸所派生的軸向力向力F Fd1d

34、1和和F Fd2d2的大小可按下表所列的公式計(jì)算。的大小可按下表所列的公式計(jì)算。 14.5 滾動軸承尺寸的選擇六、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的徑向載荷六、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的徑向載荷Fr和和軸向載荷軸向載荷 Fa 的計(jì)算的計(jì)算2 2、軸向載荷軸向載荷F Fa1a1和和F Fa2a2則則不完全不完全取決于外載荷取決于外載荷F Frere、F Ftete、F Faeae，還與軸上所受的派生軸向力還與軸上所受的派生軸向力F Fd1d1和和F Fd2d2有關(guān)。有關(guān)。 角接觸軸承的排列方法角接觸軸承的排列方法為使為使Fd 得到平衡，角接觸軸承必須成對使用。得到平衡，角接觸軸承必須成對使用。 正裝

35、正裝 面對面安裝面對面安裝兩軸承外圈的窄邊相對，兩軸承外圈的窄邊相對，即內(nèi)部軸向力指向相對。即內(nèi)部軸向力指向相對。Fae Fd1Fd2 反裝反裝 背靠背安裝背靠背安裝兩軸承外圈的寬邊相對，兩軸承外圈的寬邊相對，即派生軸向力指向相背。即派生軸向力指向相背。FaeFd1Fd2角接觸軸承的排列方法角接觸軸承的排列方法 Fd2和和 S2 都是右軸承所受的力，故：都是右軸承所受的力，故： 若若 Fd1 + Fae Fd2Fd1Fd2FaeS2 圓錐滾子軸承的簡圖如下（將內(nèi)圈與圓錐滾子軸承的簡圖如下（將內(nèi)圈與軸視為一體）：軸視為一體）：12軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢

36、，但外圈被固定，但外圈被固定，使得使得使軸向力平衡，使軸向力平衡，故：故：右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力S2，而左軸承被放松，而左軸承被放松，F(xiàn)r1Fr2即：即：Fa1=Fd1 （放松端）（放松端） Fa2=Fd1 Fae （壓緊端）（壓緊端）合力合力 若若 Fd1 + Fae Fd1軸向合力向右，軸有向右軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，移動的趨勢，左軸承左軸承被壓緊，會產(chǎn)生反被壓緊，會產(chǎn)生反力力S1，使軸向力平衡：使軸向力平衡：（壓緊端）（壓緊端）（放松端）（放松端）Fae S2Fd1Fd212軸向合力向左，軸有向左移動的趨勢，軸向合力向左，軸有向左移動的趨勢，右軸承右軸

37、承被壓緊，會產(chǎn)生反力被壓緊，會產(chǎn)生反力S 2， 使軸向力平衡：使軸向力平衡： 若若 Fd2 + Fae Fd1，（放松端）（放松端）（壓緊端）（壓緊端）向心推力軸承所受軸向力向心推力軸承所受軸向力Fa的計(jì)算方法可以歸納為：的計(jì)算方法可以歸納為： 由派生軸向力及外加軸向力的計(jì)算與分析，判斷被由派生軸向力及外加軸向力的計(jì)算與分析，判斷被“放松放松”或或被被“壓緊壓緊”的軸承；的軸承； 確定被確定被“放松放松”軸承的軸向力僅為其軸承的軸向力僅為其本身派生的軸向力本身派生的軸向力； 被被“壓緊壓緊”軸承的軸向力則為除去本身派生的軸向力后軸承的軸向力則為除去本身派生的軸向力后其余其余各軸向力之合力各軸向

38、力之合力。滾動軸承尺滾動軸承尺寸的選擇寸的選擇7 7對于在工作載荷下基本對于在工作載荷下基本不旋轉(zhuǎn)不旋轉(zhuǎn)或或緩慢旋轉(zhuǎn)緩慢旋轉(zhuǎn)或緩慢擺或緩慢擺動的軸承，其失效形式不是疲勞點(diǎn)蝕，而是因滾動接觸動的軸承，其失效形式不是疲勞點(diǎn)蝕，而是因滾動接觸面上的面上的接觸應(yīng)力過大接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生的而產(chǎn)生的過大的塑性變形過大的塑性變形。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，對每一種規(guī)格的滾動軸承規(guī)定了在國家標(biāo)準(zhǔn)中，對每一種規(guī)格的滾動軸承規(guī)定了一個不應(yīng)超過得載荷界限一個不應(yīng)超過得載荷界限基本額定靜載荷基本額定靜載荷，用，用C0表示。表示。14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇七、滾動軸承的靜承載能力七、滾動軸承的靜承載能

39、力 軸承上作用的徑向載荷軸承上作用的徑向載荷Fr與軸向載荷與軸向載荷Fa應(yīng)折合成一應(yīng)折合成一個個當(dāng)量靜載荷當(dāng)量靜載荷P0即：即： P0=X0Fr+Y0Fa式中：式中：X0、Y0分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，可由軸承手冊查取。系數(shù)，可由軸承手冊查取。按軸承靜承載能力選擇軸承的公式為：按軸承靜承載能力選擇軸承的公式為：000PSC 式中：式中：S0為靜強(qiáng)度安全系數(shù)，可由設(shè)計(jì)手冊查取。為靜強(qiáng)度安全系數(shù)，可由設(shè)計(jì)手冊查取。七、滾動軸承的靜承載能力七、滾動軸承的靜承載能力14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇由力分析確定軸承所承受

40、的由力分析確定軸承所承受的Fr與與Fa計(jì)算當(dāng)量動載荷計(jì)算當(dāng)量動載荷P=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)計(jì)壽命與預(yù)計(jì)壽命L10計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動載荷計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動載荷PnLC/ 16101060由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承八、滾動軸承尺寸選擇的過程八、滾動軸承尺寸選擇的過程14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇例：如圖所示反裝的兩個圓錐滾子軸承例：如圖所示反裝的兩個圓錐滾子軸承30209E30209E，齒輪的分度圓，齒輪的分度圓直徑直徑d=200mmd=200mm，其上作用圓周力，其上作用圓

41、周力F Ft t=3000N=3000N，徑向力，徑向力F FR R=1200N,=1200N,軸向力軸向力F Fa a=1000N=1000N，載荷系數(shù)，載荷系數(shù)f fp p=1.2=1.2。試求。試求：（1 1）兩軸承所受的徑向載荷；）兩軸承所受的徑向載荷；（2 2）兩個軸承所受的當(dāng)量動載荷；）兩個軸承所受的當(dāng)量動載荷；（3 3）哪個軸承的壽命較短？）哪個軸承的壽命較短？0, 1,; 5 . 1, 4 . 0,; 5 . 1, 4 . 0,2YXeFFYXeFFYeYFSrArAr當(dāng)當(dāng)(2)(2)附加軸向力的求解：附加軸向力的求解：因?yàn)槭潜晨勘嘲惭b，所以附加軸向力的方向如圖因?yàn)槭潜晨勘嘲惭b

42、，所以附加軸向力的方向如圖c c所示：所示：(3)當(dāng)量動載荷的求解：當(dāng)量動載荷的求解：滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇9 9在一般的工程問題中，均以軸承的基本額定動載荷在一般的工程問題中，均以軸承的基本額定動載荷和基本額定壽命來衡量軸承的承載能力，這時對應(yīng)的可和基本額定壽命來衡量軸承的承載能力，這時對應(yīng)的可靠度均為靠度均為90%。但是，對于航空航天產(chǎn)品、國防裝備等，。但是，對于航空航天產(chǎn)品、國防裝備等，對于軸承的可靠度有更高的要求。這時滾動軸承壽命的對于軸承的可靠度有更高的要求。這時滾動軸承壽命的計(jì)算須引入計(jì)算須引入可靠性系數(shù)可靠性系數(shù)a a1 1，即修正壽命為：，即修正壽命為：)(601

43、016101PCnaLaLn九、滾動軸承的可靠度九、滾動軸承的可靠度14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇可靠度%909596979899LnL10L5L4L3L2L1a11.00.620.530.440.30.21可靠度不為可靠度不為90%時的額定壽命修正系數(shù)時的額定壽命修正系數(shù)a1 (GB/T6391-1995)a1也可按下式計(jì)算確定：也可按下式計(jì)算確定：5 . 111)9 . 0lnln(Ra 式中式中R為要求達(dá)到的可靠度。為要求達(dá)到的可靠度。 九、滾動軸承的可靠度九、滾動軸承的可靠度14.5 14.5 滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇14.614.6 軸承裝置的設(shè)

44、計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)一、支撐部分的剛性和同心度一、支撐部分的剛性和同心度 軸承的軸承的裝置設(shè)計(jì)裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：軸承的定位和緊固、軸承的內(nèi)容包括：軸承的定位和緊固、軸承的配置設(shè)計(jì)、軸承位置的調(diào)節(jié)、軸承的潤滑與密封、軸承的配的配置設(shè)計(jì)、軸承位置的調(diào)節(jié)、軸承的潤滑與密封、軸承的配合以及軸承的裝拆等問題。合以及軸承的裝拆等問題。14.614.6 軸承裝置的設(shè)計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)一、支撐部分的剛性和同心度一、支撐部分的剛性和同心度 如果如果外殼外殼使用輕合使用輕合金或非金屬制成的，金或非金屬制成的，安裝軸承處應(yīng)采用鋼安裝軸承處應(yīng)采用鋼或鑄鐵制的套杯?；蜩T鐵制的套杯。 對于一根軸上兩個支承的座孔，必須盡可能地

45、保對于一根軸上兩個支承的座孔，必須盡可能地保持同心。最好的辦法是采用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把兩持同心。最好的辦法是采用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把兩軸承孔一次鏜出；軸承孔一次鏜出；14.614.6 軸承裝置的設(shè)計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)二、軸承的配置二、軸承的配置 指兩個支承各自分別限制軸的一個方向的移動，指兩個支承各自分別限制軸的一個方向的移動，兩個支承合在一起就能限制軸的雙向移動。兩個支承合在一起就能限制軸的雙向移動。1 1、雙支點(diǎn)各單向固定、雙支點(diǎn)各單向固定（兩端固定兩端固定）適合于工作溫升不高的短軸（跨距適合于工作溫升不高的短軸（跨距 L 400 mm）考慮到軸的受熱伸長，應(yīng)留出熱補(bǔ)償間隙考慮到軸的受熱伸長

46、，應(yīng)留出熱補(bǔ)償間隙a 。 合理的軸承配置應(yīng)考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、合理的軸承配置應(yīng)考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止防止軸向竄動軸向竄動以及軸以及軸受熱膨脹受熱膨脹后不致于將軸承卡死等因素。后不致于將軸承卡死等因素。1 1、雙支點(diǎn)各單向固定、雙支點(diǎn)各單向固定1 1、雙支點(diǎn)各單向固定（、雙支點(diǎn)各單向固定（兩端固定兩端固定）14.614.6 軸承裝置的設(shè)計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)二、軸承的配置二、軸承的配置2 2、一支點(diǎn)雙向固定，另一端支點(diǎn)游動、一支點(diǎn)雙向固定，另一端支點(diǎn)游動適合于工作溫升高的長軸適合于工作溫升高的長軸（跨距（跨距 L 400 mm）游動支點(diǎn)游動支點(diǎn)的軸承的軸承只承受徑向力只承受徑向力，不承受軸向力。，不承受軸向力。固定支點(diǎn)固定支點(diǎn)的軸承內(nèi)、外圈均固定，的軸承內(nèi)、外圈均固定，承擔(dān)雙向軸向力承擔(dān)雙向軸向力。當(dāng)軸受熱伸長時，游動支點(diǎn)隨軸一起向外移動，當(dāng)軸受熱伸長時，游動支點(diǎn)隨軸一起向外移動，避免軸承受到附加載荷作用，防止軸承卡住。避免軸承受到附加載荷作用，防止軸承卡住。3 3、兩端游動支承、兩端游動支承三、滾動軸承的軸向固定三、滾動軸承的軸向固定14.614.6 軸承裝置的設(shè)計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)四、軸承游隙及軸上零件位置的調(diào)整四、軸承