第十二章滚动轴承

不同。
F 点接触轴承： 0 max F0 5 z Fr Fr
F1
F 1c o s φ
F 1c o s φ
F1
F 线接触轴承： 0 max F 0
4 .6 z
2、应力变化规律 内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。 σH
t 外圈上某一点σH的变化规律。 σH 均为脉动循环。 t
圆锥滚子轴承
3 33 15 E
尺寸系列代号为33
加强型
12.2 滚动轴承的类型和选择 18.2.1 滚动轴承的主要类型 主要掌握： 1、60000型:深沟球轴承 2、70000型:角接触球轴承 3、30000型:圆锥滚子轴承 70000C：α=15° 70000AC：α=25° 70000B：α=40°
2）径向游隙较小，运动精度高；
3）轴向宽度较小； 4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单; 5）便于密封、易于维护； 6）不需有色金属，标准件，成本低。
缺点： 1）承受冲击载荷能力差；
2）振动、噪音较大；
3）径向尺寸较大；
4）有的场合无法使用；
12.3 滚动轴承的代号（GB/T272—93）
45 推力角接触轴承： 90
12.2.2 类型的选择 1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。 承载能力：球轴承＜滚子轴承 耐冲击： 球轴承＜滚子轴承 nlim： 球轴承＞滚子轴承
∴载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。
2、载荷性质 同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承； Fr大、Fa小：深沟球轴承； Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承；
3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损； 4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；
变形凹坑。
12.4.4 滚动轴承计算准则
1、一般条件下的回转滚动轴承：
接触疲劳寿命计算 、静强度计算。 （重点、难点） 2、摆动、n很低轴承(
n 10 r min
）：静强度计算
3、高速轴承：寿命计算和 n max n lim（=N0 修正系数） 三个基本性能参数： Cr、Ca — 基本额定动载荷：疲劳寿命 C0r、C0a — 基本额定静载荷：静强度 N0 — 极限转速：控制磨损
L 设计时，应： 10 h L h
用于校核寿命
L h ——轴承预期使用寿命
若已知L h， P ，求得 C
P n 16670 Lh
（N）
用于设计选型
查手册，选型号，使 C C
12.5.4 角接触轴承的载荷计算 1、作用于轴上的外载荷
Ⅰ Ⅱ Ⅰ
F s1
α α
Ⅱ
式中：X—径向动载系数，Fr对寿命影响效应的大小； 向心轴承：P=Fr；推力轴承：P=Fa
Y—轴向动载系数， Fa对寿命影响效应的大小；
由表9-7知，X、Y受e——轴向载荷“判断系数”影响 由 Fa ※ 1）当 2）当
Fa Fr Fa Fr e e
C or
确定
时，Fa较小，忽略不计，取X=1、Y=0；
Fs1、Fs2（轴向）
Ⅰ
Ⅱ
Fs1、Fs2、FA如何作用到轴承上？ 2、轴向载荷计算 • 正安装时：“×”型
（1）若 F s 1 F A F s 2
Fs1 FA
合力→右：轴有右移趋势
Fs2 F’s2
右端轴承 “压紧”
左端轴承 “放松”
阻止轴右移：F’s2
F a 2 F s 2 F s2 F S 1 F A
反安装：
合力指向端为“放松端” 总结： 1）根据轴承安装方式和 FA 、 Fs1、Fs2合力指向，判 定“压紧端”和“放松端”。
2）放松端：Fa等于本身Fs。 3）压紧端：Fa等于除本身Fs外，其它轴向力的代数和。
Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内
圈作用于轴上,
简 3类： 化 画 法 Fs Fs
即“接触线箭头”方向。 Fs 6类：
Fs
=
Fs Fs
=
Fs
Fs
附加轴向力Fs是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。
12.4.3 滚动轴承的失效
1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。
2、塑性变形：静载荷、冲击作用下
12.4.2 角接触轴承中的附加轴向力Fs
70000型、30000型
由于“公称接触角α”存在：Fr作用 Fs
Fr
Fs
F r2
Fr F r2
F s0 F r1
α
F r1
F r0
F0
F r0
滚动体法向反力Fi
径向分力Fri 轴向分力Fsi
F
ri
Fr
si
F
Fs
各种角接触轴承附加轴向力： 70000C
15
F s eF r
（附加轴向力） 70000B
40
F s 1 . 14 F r
70000AC
25
F s 0 . 68 F r
30000
Fs Fr 2Y
e —— 判断系数 P371 表18.4 Y —— 轴向动载系数 P371 表18.4 ∵ Fs存在 ∴ 30000型、70000型轴承成对 使用，使FsⅠ与FsⅡ方向相反，使轴受力合理。
5）滑轮轴：
12.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.1 向心轴承中作用力的分布
1、载荷分布
δ0——Fr作用线下滚动体变形量。
Fr
由于： δi <δ0
∴ F2<F1<F0
由于内部游隙，最多只有
2φ F2
φ
半圈滚动体受载，且受载大小
F2 F 2c o s 2 φ
F 2c o s 2 φ
δ0
2、基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，
其中10%的轴承发生疲劳点蚀前运 转的总转数（L10），或一定工作转 可靠度R=90% 速下工作的小时数（L10h）。 L10的物理意义：
1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。 2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命 的概率为90%。
代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能 等特征的产品代号。
• 有特殊要求时使用 •表示轴承结构、形状、 材料、公差等级等
前置代号
基本代号
后置代号
类型代号
数字或字母表示
不同类型的轴承
尺寸系列 代号
表示结构、内径 相同的轴承在外
内径代号
表示轴承公称直径 的大小20~480mm
径和宽度（高度） 代号5=内径mm
∴ C 1 P L10
L10
C 6 10 r P



工程中常用小时数表示寿命：
L10 h 16670 C C 60 n P n P 10
6


n—轴承转速r/min
※注意：L10h与n有关，L10与n无关。
F a 1= F s 2- F A( = F s 1+ F s 1' )
轴上有外载荷：FR和FA FR在Ⅰ、Ⅱ成对安装的轴承上产生径向载荷
Fr1 Fr2
Fr作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。
a a
α
B/2
D pw
B
α
B
C
a ：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）
由前知：Fr1、Fr2
产生
Fa1 Fs1
（2）F S 1 F A F s 2 F’s1 Fs1
合力→左：轴有左移趋势
FA Fs2
左端“压紧”
右端“放松”
F a 1 F s 1 F s1 F s 2 F A
阻止轴左移：F’s1
Fa 2 Fs 2
正安装：合力指向端为“压紧端”
• 反安装时：“○”型
12.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 12.5.1 基本额定动载荷和基本额定寿命
1、轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的 总转数或一定转速下的工作小时数。 同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。 一批轴承：服从一定的概率分布规律。 计算时，若按 最长寿命：不安全 最低寿命：过于保守
∴ 采用基本额定寿命。
F s2 FA
FR F r1 F s1 FA F r2 F s2 F a 1= F s 1 F s1 F s 1+ F A> F s 2 FA F s2 F s 2'
F a 2= F s 1+ F A( = F s 2+ F s 2' )
F s 1'
F s1
F s 1+ F A< F s 2 FA
F s2 F a 2= F s 2
4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动 5、50000型:推力球轴承 6、调心功能
单向：单向Fa
双向：双向Fa 10000型：调心球 外圈滚道为 20000型：调心滚子 内球面
公称接触角α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴 承轴心线间夹角。 α↑——承受轴向载荷能力↑ 按载荷方向、α的不用分为： 向心轴承——α= 0°~ 45°，主要径向载荷。 径向接触轴承：α=0°，如6、N类； 向 心 推 力 轴 承 向心角接触轴承： 0 45 ，如3、7类； 推力轴承——α= 45°~90°，主要轴向载荷； 轴向接触轴承： 90
L 3）当可靠度不为90%时，对L10进行修正： n a1 L 10
可靠性寿命修正系数 表18.10 （P380）
L 3、基本额定动载荷C： 10=106r时，轴承所能承受的最大 恒定载荷。
即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90% Cr：径向基本额定动载荷 C 对向心轴承（6、N）：Cr—纯径向载荷 对角接触轴承（3、7）：Cr—载荷的径向分量 Ca：轴向基本额定动载荷：5类 Ca—纯轴向载荷 说明：1）C由试验得出，查手册； 2）C↑— 轴承抗疲劳承载能力↑；同类不同型号 轴承，C不同。 3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的C′≤C