第13章滚动轴承

2、向心推力轴承的主要参数
接触角：向心推力轴承滚动体与
外圈接触处的法线与半径方向的
夹角。 α是固有特性，反映轴承承受轴向 载荷的能力，α↑，承载能力↑。 载荷角：轴承实际承受的径向载 荷Fr 与轴向载荷Fa的合力与半径 方向的夹角。它反映了轴承承受
轴向载荷的能力。
二、滚 动 轴 承 的 代 号
个支承同时用一个向心和推力轴承配合。
2、载荷大小和性质 载荷较小（中等、轻）、且平稳：宜选用球轴承（点 接触）；
载荷较大，有冲击、振动时，宜选用滚子轴承（线接
触）。
二、轴承的转速
①转速不太高时，转速对轴承类型的选择影响不大；
②每一类轴承都通过实验确定了在一定条件下的极限转
速，因此轴承的实际工作转速必须低于极限转速；
五、经济性要求
在保证轴承工作性能要求的前提下，为使成本降低，一般
优先采用球轴承、向心轴承。（球轴承比滚子轴承的价格低， 向心推力轴承价格比向心轴承高。）
六、其它要求
1．对外廓尺寸要求 若要求径向尺寸较小，宜采用小直径系列轴承或滚针轴承； 若要求轴向尺寸较小时，宜采用窄宽度系列轴承。
2．刚度要求
在相同载荷下，采用滚子轴承（线接触）的刚度比球轴承 （点接触）的刚度高。
公差等级代号
轴承的公差等级分为 6 个级别，依次由 高级到低级。
2 级 4 级 5 级 6 级 6x 级 / P2 / P4 / P5 / P6 / P6x 仅适用于圆锥滚子轴承
0 级
/ P0
普通级，不标出
游隙代号
轴承径向游隙系列分为 6 个组别，游隙依 次由小到大 。
1 组 2 组 0 组 3 组 4 组 / C1 / C2 常用的游隙组别，不标出 / C3 / C4
尺寸系列代号
后置代号
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。
圆锥滚子轴承 α=10 º~ 18° 30000 大锥角圆锥滚子轴承 α =27 º~ 30° 30000B
角接触球轴承 α =15° 70000C α =25° 70000AC α =40° 70000B
a．改变轴承系列； b．改变轴承类型（把球轴承改为滚子轴承），若还不满足要 求，应加大轴颈。
四、 向心推力轴承的载荷计算**
1．Fr1、Fr2的确定 根据力的径向平衡条件，当Fr的大小、作用点已知时， Fr1、Fr2可确定。 2．Fa的确定 a、径向轴承(6 、 1 、 2类) 两端固定→Fae指向者受力 Fa1= Fae , Fa2=0 一端固定、一端游动→固定端受力
Fd1 Fd2
跨距减少
②反安装（ O型、背对背）→ 两轴承外圈的宽边相对→Ｆd背对背
Fd1 Fd2
跨距增大
说明：轴承支点（压力中心）偏移，但为方便计
算，仍取轴承宽度中点为支点
(3) 角接触轴承的轴向载荷Fa1、 Fa2
轴上外载荷Fae 轴向载荷 轴承的派生轴向力Fd 分析： Fd1 +Fae与 Fd2比较 ⑴当Fd1 +Fae ＞ Fd2 →右边压紧→S2 Fa＝？
一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布
当轴承承受径向力Fr时， 上半圈不受载下半圈受载
向心轴承中径向载荷的分布图
二
轴承元件上的载荷及应力变化
固定圈：滚动体滚过便受力，
大小不变→稳定的脉动循环载
荷
（图b）
滚动体、动圈：在承载区，载
荷零逐渐增大到最大，再逐渐
减少到零 （图a）
轴承元件上的载荷及应力变化图
三
寿命准则）；
2．当n≤10r/min时，用静强度准则，通过静强度计
算，选择轴承尺寸。
注：高速轴承，寿命计算，校验极限转速。
几个重要的概念
1．轴承的寿命：轴承在运转时，其中任一元件出现疲劳
点蚀前所经历的转数（以106r为单位）或工作小时数。
2．基本额定寿命L10
一批相同型号的轴承，在相同运转条件下，其中有10%的
轴承出现疲劳点蚀时，轴承所经历的转数为该批轴承的
基本额定寿命L10.
物理意义：表示轴承达到基本额定寿命时，出现疲劳点蚀
的概率为10%。
3．基本额定动载荷C 使轴承的基本额定寿命恰好为10^6转时，轴承所能承 受的载荷值，用字母C表示。
①C反映了轴承承载能力的大小，即承受外载荷的极限值（不同型
号轴承的C不同，C值查标准，C是通过大量的试验确定）。 ②C的确定（与外载荷性质有关） 对向心轴承：指的是纯径向载荷，径向基本额定动载荷Cr； 对推力轴承：指的是纯轴向载荷，轴向基本额定动载荷Ca； 对向心推力轴承：指的是使套圈间产生纯径向位移的载荷的径向 分量。
3．轴承游动
当一根轴的两个支承距离较远，或工作前后有较大的温差时， 为适应轴和外壳不同热膨胀的影响，防止轴承卡死，只需把一端 的轴承轴向固定，而另一端的轴承使之可以轴向游动。 游动轴承：深沟球轴承“6”和圆柱滚子轴承“N”；向心推力 轴承 “7”和“3”类不能作游动轴承。
4．选用向心推力轴承“3”或“7”类，应考虑成对使用。
式中 X、Y分别为径向、轴向动载荷系数。 引入载荷系数fP，则
P f P ( XFr YFa )
三、滚动轴承寿命的计算公式
1．目的 ①已知轴承的型号、P、n等，求轴承的实际寿命Lh； ②已知轴承的转速n、P、预期计算寿命L‘h，求选用具有多大的 基本额定动载荷C的轴承。 2．寿命计算公式 ①第一类问题计算公式 6 10 C Lh 60n P 式中 ε为试验常数，对于球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3； 公式的物理意义：已知型号的轴承，在一定工作条件下的实际寿 命。
1 Fae
1
2
Fae
Fa 1=0
, Fa 2= Fae
2
b、角接触轴承 (3、7类) (1)派生轴向力F
d
∵α＞０，∴在Fr作用下→Fd →内外圈分离 ∴成对使用 Fd的大小→查表(13-7)

Fd
(2)安装型式（成对使用）
角接触轴承应成对使用→ 以抵消派生轴向力和避免轴 产生轴向窜动
①正安装（ X 型、面对面）→ 两轴承外圈的窄边相对→Ｆd面对面
轴向载荷对轴承元件载荷分布的影响
结论：
角接触轴承承受轴向载荷时→受载滚动体数 目增多→承载能力提高→宜承受联合载荷
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
一、 滚动轴承的失效形式及其基本额定寿命
失效形式：主要是滚动体或内、外圈滚道上的点蚀破坏。 1．疲劳点蚀：安装得当、设计合理、润滑、密封良好，
n>10r/min的轴承主要是疲劳点蚀破坏；
1、定义：为了计算轴承寿命，将实际载荷换算成当量动载荷P， 它是一个与实际载荷效果相当的假想载荷。 2、当量动载荷P的确定 ①对于向心轴承“N”、“NA”，P=Fr ②对于推力轴承“5”，P=Fa ③对于“3”、“7”类向心推力轴承及“6”类深沟球轴承、 调心轴承如“1”、“2”等，
P XFr YFa
§13-1 概述
一、滚动轴承的基本结构
由外圈、内圈、滚动体和保持架等组成，外圈与轴承座装 配，内圈与轴颈装配，随轴旋转。
滚动体：实现滚动摩擦，减小零件磨损。
保持架：把各滚动体分开，保持滚动体在内、外圈之间作有规律 运动。 外 圈 内 圈 保持架
滚动体
内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢，硬度60 HRC
③球轴承的极限转速较高，高速时，应优先选用球轴承； ④转速高、载荷小，宜选用较小直径的球轴承（因为较 小直径的球轴承，它们的滚动体较小，工作时离心力 较小）；
⑤转速高、载荷大，可采用同一支承同时用 2个球轴承。
三、调心性能 当轴的中心与支座孔的中心不同心时，或轴因受力
变形时，轴承内圈中心线与外圈中心线会产生偏位角θ，
正装：面对面安装； 反装：背靠背安装。
成对使用原因：向心推力轴承均有接触角，当只有径向
载荷作用时，轴承内部会产生一个派生轴向力S，使得滚动
体、内圈和轴沿轴向移动，造成承受载荷的滚动体数目减
小，因而轴承承载能力减小，因此应采用成对向心推力轴
承，以便平衡派生轴向力，提高轴承承载能力。
§13-4 滚动轴承的工作情况
代号: 组成 前置代号 (字母) 成套 轴承 分部 件 基本代号 数字（五位） 5 4 3 2 1 类 宽 直 内 型 度 径 径 代 系 系 代 号 列 列 号 ＼／ 后置代号 字母(＋数字) 内 公 部 差 结 等 构 级
尺 寸 系 列
前置代号：为轴承分部件代号，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等。
保持架：低碳钢、铜、铝、塑料。
二、设计时所要解决的主要问题
①轴承本身设计（主要任务）：根据工作条件， 选择类型及尺寸； ②滚动轴承的组合设计（装置设计） 轴承组合：指与滚动轴承安装、调整、润滑、密 封等有关的零件组合； 组合设计：考虑以上问题所进行的设计。
§13-2 滚动轴承的主要类型及其代号
常用标准滚动轴承的名称、代号及性能特点：
一、滚动轴承的主要类型、性能与特点(表13-1）
4
1
2
3
5
6
7
29
N
NA
1、按承受载荷方向分类 向心轴承：主要承受径向载荷Fr 深沟球轴承（6） 圆柱滚子轴承（N） 调心球轴承（1） 推力轴承：只能承受轴向载荷Fa 推力球轴承（5） 向心推力轴承：Fr + Fa 角接触球轴承（7） 圆锥滚子轴承（3）
→ Fd1 +Fae ＝ Fd2 + S2┌ Fa1 = Fd1 └ Fa2 = Fd2＋S2 ＝ Fd1＋Fae
S2
Fae
Fd1
Fd2
左边压紧→S1 （附加轴向力） ⑵当Fd1 +Fae ＜ Fd2 → → Fd1 +Fae ＋S1＝ Fd2
容易造成滚动体工作不正常，甚至卡住。这时宜采用有
一定调心性能的调心球轴承如“1”类或调心滚子轴承
如“2”。
四、安装、拆卸要求
1．若进行轴向安装，轴承座没有剖分面时，应优先 选用内、外圈可分离的轴承，如圆柱滚子轴承“N” 类和圆锥滚子轴承“3”类； 2．若轴较大，且轴承安装在轴的中部，可采用带锥
孔的轴承。
③确定C的试验条件
内圈旋转、外圈固定，寿命为106r，不发生点蚀破坏的
概率为90%、载荷平稳，正常温度t=1250C。
注：在较高温度下工作的轴承（t>1250C时），应引入温
度系数ft修正基本额定动载荷。
Ct f t C
式中 Ct为高温轴承的基本额定动载荷， ft为温度系 数。
二、滚动轴承的当量动载荷
②第二类问题的计算公式
60nLh CP 106

公式的物理意义：表明在一定工作条件下以及预定寿命，应选用多
大基本额定动载荷的轴承。
3．说明 ①计算实际寿命时，应使
Lh Lh
C计 C表
②选择轴承型号时，应使计算基本额定动载荷值小于等于从标准中 选取型号轴承的基本额定动载荷，即
③若Lh<L‘h，C计>C表，可采用下述方法：
5 组
/ C5
例：6 3 05 (/P0) ││ │ └ 0级公差(不标) ││ └内径d=25mm │ └直径系列为3(中),宽度系列为0(不标)
└深沟球轴承 例：7 2 12 C ││ │└ =15 ││ └ 内径d =60mm │└ 直径系列为2(轻),宽度系列为0(不标) └ 角接触球轴承
§13-3 滚动轴承类型的选择
依据：①工作条件（载荷大小、方向及性质）；
②转速的高低；
③调心性能的要求；
④安装、拆卸要求；
⑤经济性要求； ⑥其它要求。
一、轴承的载荷
1、载荷方向：①若承受纯径向载荷，宜选用向心轴
承，如深沟球轴承“6”、圆柱滚子轴承“N”或滚
针轴承“NA”； ②只承受纯轴向载荷：选推力轴承，如“5”； ③既承受径向载荷Fr，又承受轴向载荷Fa： Fa/Fr较小：选用深沟球轴承“6”或接触角α较 小的角接触球轴承“7”或圆锥滚子轴承“3”； Fa/Fr较大：选用α较大的“7”、“3”，或在一
轴承的功用和分类 1．功用：用于支承轴，并且实现轴的旋 转运动（承受载荷和相对运动） 2．根据摩擦性质分为 -滑动摩擦轴承（滑动轴承） -滚动摩擦轴承（滚动轴承）
第十三章
滚动轴承
主 要 内 容
滚ห้องสมุดไป่ตู้轴承的类型及代号 滚动轴承的寿命计算 滚动轴承组合结构设计 本章重点 滚动轴承的类型选择和寿命计算 本章难点 滚动轴承组合结构设计
2．塑性变形：不转或转得很慢，n<10r/min，承受较大载
荷的轴承，主要是塑性变形破坏；
3．磨损：维护、保养不好的轴承，会造成滚动体和滚道
过度磨损；
4．安装不当，会引起内、外圈、保持架的断裂。
内 圈 点 蚀
内 圈 断 裂
内 圈 深 度 点 蚀
外 圈 胶 合
滚动轴承的计算准则
1．当n>10r/min时，用接触疲劳强度准则（或疲劳