第十三章 滾動(dòng)軸承

第十三章滾動(dòng)軸承第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、滾動(dòng)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(shí)承受徑向和軸向載荷2．按滾動(dòng)體分短圓柱球軸承圓柱滾子長(zhǎng)圓柱滾子軸承圓錐滾子滾針球面滾子3．按列數(shù)分：?jiǎn)瘟小㈦p列、多列第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)（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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．游隙內(nèi)外圈相對(duì)位移的最大量——軸向游隙徑向游隙游隙影響潤(rùn)滑、載荷分布、振動(dòng)、噪聲和壽命游隙大小的調(diào)整：1）由軸承制造廠制造時(shí)確定，使用時(shí)不調(diào)2）安裝軸承時(shí)調(diào)整第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3．角偏差——調(diào)心軸承

4．基本額定動(dòng)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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、滾動(dòng)軸承的常用類型深溝球軸承6分析：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

四、滾動(dòng)軸承的代號(hào)前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五后置代號(hào)：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(hào)C（α=150）、AC（α=250）、B（α=400）；軸承公差等級(jí)/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。6x級(jí)適用于圓錐滾子軸承；0級(jí)為普通級(jí)，不標(biāo)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(biāo)出；其他為/C1、/C2、/C3、/C4、/C5。前置代號(hào)：用字母表示軸承的分部件。第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6230372211AC/P6N308/P55922033315/P6x6210-ZN/P53第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)滾動(dòng)軸承的選擇——類型選擇、型號(hào)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(shí)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(yè)，共四十五頁(yè)，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(shí)體保極＞n沖壓保極（6）工作轉(zhuǎn)速高時(shí)可選用高速滾動(dòng)軸承。

第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．根據(jù)對(duì)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(diǎn)多，要用調(diào)心軸承（成對(duì)）第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五5．按拆裝工藝性要求經(jīng)常裝拆時(shí)，用內(nèi)外圈可分離的軸承；長(zhǎng)軸上安裝時(shí)可用內(nèi)孔為1：12的圓錐孔的軸承

6．特殊要求

7．經(jīng)濟(jì)性要求第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、精度選擇1）一般傳動(dòng)用0級(jí)（普通級(jí)）2）精度要求高時(shí)，選P6、P6x（圓錐滾子軸承）、P5級(jí)三、型號(hào)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(hào)。2）最后確定：軸承壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三節(jié)滾動(dòng)軸承的動(dòng)載荷計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算一、滾動(dòng)軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則1．失效形式——疲勞點(diǎn)蝕：絕大多數(shù)——永久變形：低速重載、沖擊載荷下2．計(jì)算準(zhǔn)則：一般速度運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，主要進(jìn)行壽命計(jì)算；不動(dòng)、擺動(dòng)、低速的軸承，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算；高速軸承，除壽命計(jì)算外，校核極限轉(zhuǎn)速。第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、壽命計(jì)算1．概念1）軸承壽命——滾動(dòng)軸承任一滾動(dòng)體或內(nèi)外套圈出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)。軸承壽命具有離散性。第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(yùn)轉(zhuǎn)，其中10%的軸承點(diǎn)蝕失效時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)L10。例：某軸承額定壽命為5000小時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)了5000小時(shí)是否點(diǎn)蝕？第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3）基本額定動(dòng)載荷C壽命與載荷有關(guān)——基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承能承受的載荷——C.C大，承載力大。對(duì)于徑向接觸軸承，C指徑向載荷Cr對(duì)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(duì)于軸向接觸軸承，C指軸向載荷Ca

第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(dòng)體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值的靜載荷。徑向軸承用C0r第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．壽命計(jì)算公式PεL=常數(shù)當(dāng)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(shí)計(jì)，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(dāng)量動(dòng)載荷如果在高溫下工作，基本額定動(dòng)載荷C修正為ftCft——溫度系數(shù)第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3．當(dāng)量動(dòng)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(yè)，共四十五頁(yè)，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(duì)于6類、7類中α=150的軸承，e按Fa/C0查表13-5定對(duì)于7類中——α=250的軸承，e=0.63-——α=400的軸承，e=1.14對(duì)于3類軸承e——查附表第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(duì)于6類等軸承，由外加軸向力和軸系固方式?jīng)Q定——相當(dāng)固定支承一端軸承承受軸向力。第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五例：某齒輪箱低速軸A、B兩支點(diǎn)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(gè)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(shí)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(yè)，共四十五頁(yè)，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(yè)，共四十五頁(yè)，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(wú)論徑向載荷還是軸向載荷都是B軸承大，所以計(jì)算B軸承的壽命。變?yōu)橄吕?。例：已知FrB=5590N、FaB=5000N、采用6310滾動(dòng)軸承，n=160r/min,中等沖擊。求LhB第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五解：1）求當(dāng)量動(dòng)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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）對(duì)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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

②軸向載荷的求法（①）計(jì)算Fd1、Fd2并確定方向（②）判定“緊端”和“松端”說(shuō)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(shí)取“+”，反向時(shí)取“-”第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，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(gè)角接觸球軸承。經(jīng)計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，軸承預(yù)期計(jì)算壽命L'h=15000h，軸頸的直徑d=35mm，試選擇兩軸承。

第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.初選軸承型號(hào)7207C2．查手冊(cè)知7207C軸承的C=30500N，C0=20000N3．計(jì)算兩軸承的徑向載荷，已知Fr1=875.65N，F(xiàn)r2=1512.62N4．計(jì)算兩軸承的軸向載荷1）計(jì)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(lái)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(yè)，共四十五頁(yè)，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(jì)算軸向載荷Fa2=Fd2=605.05NFa1=Fd2+Fae=1005.05N5）檢驗(yàn)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(yè)，共四十五頁(yè)，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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

5．計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷1）計(jì)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(jì)算當(dāng)量動(dòng)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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

6．驗(yàn)算軸承壽命因P1>P2，驗(yàn)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(yè)，共四十五頁(yè)，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(yè)，共四十五頁(yè)，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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算目的：防止過(guò)大的塑性變形適合場(chǎng)合：擺動(dòng)、不動(dòng)、n≤10r/min、沖擊、重載低速方法：限制當(dāng)量靜載荷，使C0≥S0P0S0——靜強(qiáng)度安全系數(shù)P0——當(dāng)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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五1．在設(shè)計(jì)齒輪軸時(shí)，采用45鋼，兩支點(diǎn)用深溝球軸承支承，驗(yàn)算時(shí)發(fā)現(xiàn)剛度不夠，這時(shí)應(yīng)

。A．把球軸承換成滾子軸承；B.把滾動(dòng)軸承換成滑動(dòng)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(dāng)量動(dòng)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(dòng)載荷作用下，滾動(dòng)軸承可以工作

轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為

。第四十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4．安裝于某軸單支點(diǎn)上的代號(hào)為7318B/DF的一對(duì)滾動(dòng)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(jí)為

；游隙組別符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的

；軸承套圈（能否）

分離，安裝時(shí)（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(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五5．下列軸承中，

軸承不能作為軸向預(yù)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(dòng)軸承中，軸承公差等級(jí)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