第十三章_滚动轴承计算与选择

大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸 系列较小的轴承则反之。
2．尺寸的限制 当对轴承的径向尺寸有较严格限制时，可选用滚针轴承。
3．转速的限制 球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的
轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。 4．调心性要求
调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。
注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。 具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。
第十三章 滚动轴承
§13-1 概述 §13-2 滚动轴承的主要类型和代号 §13-3 滚动轴承的类型选择 §13-4 滚动轴承的工作情况 §13-5 滚动轴承尺寸的选择 §13-6 轴承装置的设计
第十三章 滚动轴承
§13-1 概述 §13-2 滚动轴承的主要类型和代号 §13-3 滚动轴承的类型选择 §13-4 滚动轴承的工作情况 §13-5 滚动轴承尺寸的选择 §13-6 轴承装置的设计
§13-4 滚动轴承的工作情况
一、工作时轴承元件上的载荷及应力的变化
Fr δ
◆ 向心轴承受径向载荷Fr时，上半圈 滚动体不受力；
圆锥滚子轴承
接触角加大
E 加强型 ,改进结构设计, 增大承载能力
7210C
7210AC 7210B 32310B NU207E
5.公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别 。
高级
低级
以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。
6.游隙代号：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六个组别。
轴承工作 温度℃
100
125
150 200
250
300
温度系数 ft
1
0.95 0.90 0.80 0.70
0.60
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
基本额定寿命计算式
L10
(C ) P
106 r
Lh
106 60n
ftC P
－验算公式
C P 60nLh ft 106
－设计公式
P/kN
C P1 P2
承受的载荷值，用字母C表示。
载荷－寿命曲线(6208)
P(KN) 30 C 25 20
15 P 10
5
P L10 C 常数
L10
(C ) P
106 r
寿命指数：
球轴承＝3 滚子＝10 / 3
1 2 3 4 5 L10 10
15
L10(106转)
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
基本额定寿命计算式
P fP (XFr YFa )
载荷性质 无冲击或轻微冲击
中等冲击或中等惯性力
强大冲击
载荷系数 f p 1.0～1.2
1.2～1.8
1.8～3.0
举
例
电机、汽轮机、通风机、水泵等
机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿
机、冶金机械、卷扬机械等
碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等
§13-4 滚动轴承的工作情况
通常不标注。
但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚
子轴承(2类)不能省略“0”。
000 200 300 400
外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
3.内径代号
轴承内径 d/(mm)
10 10~17 12
15 17
内径代号
00 01 02 03
20~480
度时轴承的寿命，用L10表示。
10
图中：
寿命为1百万转时. 可靠度为90%
5
寿命为5百万转时. 可靠度只有50%
100
50
0
未失效轴承数量／ %
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
基本额定寿命：具有90％可靠
度时轴承的寿命，用L10表示。
基本额定动载荷：使轴承的基
本额定寿命恰好为106转时，轴承所能
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§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
一、滚动轴承的分类
◆ 按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；
在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击 能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。
前置代号
基本代号
后置代号
五四三二一内密保特公游多其
轴 承 的 分 部 件 代 号
尺寸系
列代号 类宽直 型度径 代系系 号列列
代代
号号
内 径 代 号
部封持殊差隙轴它
结与架轴等代承代
构防及承级号配号
代尘其材代
置
号结材料号
代
构料代
号
代代号
号号
基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。
后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。
Fr
Fr
β
Fa=0 β=0 Fa
Fr β
Fa
Fa
Fr β Fr = 0 β=90º
Fa
◆向心推力滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。滚动体同时受载的 程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同 时受载为宜。
第十三章 滚动轴承
§13-1 概述 §13-2 滚动轴承的主要类型和代号 §13-3 滚动轴承的类型选择 §13-4 滚动轴承的工作情况 §13-5 滚动轴承尺寸的选择 §13-6 轴承装置的设计
7214AC/P4：7─角接触球轴承，2─轻系列，14─内径d=70mm，公差等级为4级， 游隙组为0组，公称接触角α=25°；
30213： 3─圆锥滚子轴承，2─轻系列，13─内径d=65mm，0─正常宽度(0不可 省略)，公差等级为0级，游隙组为0组；
6103： 6─深沟球轴承，1─特轻系列，03─内径d=17mm，公差等级为0级， 游隙组为0组；
这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
二、滚动轴承的寿命计算
单个轴承的寿命－－轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转 数或相应的运转小时数。
材料相同、尺寸相同、同一批产
20
品，寿命都相差非常大。零件数
目多，精度有差异
15
轴承的寿命/（106r）
基本额定寿命：具有90％可靠
第十三章 滚动轴承
§13-1 概述 §13-2 滚动轴承的主要类型和代号 §13-3 滚动轴承的类型选择 §13-4 滚动轴承的工作情况 §13-5 滚动轴承尺寸的选择 §13-6 轴承装置的设计
§13-1 概述
滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动 接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
◆ 按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；
座圈
Baidu Nhomakorabea
轴圈
Fr
Fa
Frβ Fa
N
Nα
夹角α：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之 间的夹角叫作轴承的接触角； 夹角β：即载荷角。
接触角α↑ → 轴向承载能力 ↑
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
一、滚动轴承的失效形式
滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：
更多的失效
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
一、滚动轴承的失效形式
滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：
疲劳点蚀：
塑性变形：
磨损：
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
P/kN
L10
(C ) P
106 r
C P1
或 Lh
106 ftC 60n P
(h)
P2
其中： （3 球轴承）； 10（滚子轴承）；
3 P－轴承所承受的当量动 载荷；
n－轴承的工作转速 (r / min)。
1 L1
L2 L10/(106r)
当 t>100℃ 时， → C ↓ 引进温度系数 ft 进行修正。
§13-1 概述
滚动轴承组成：内圈、外圈、滚动体、保持架。
内圈：与轴颈相配； 外圈：与轴承座相配； 滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦； 保持架：防止滚动体直接接触。
常见的滚动体有六种形状：
球
圆柱滚子 圆锥滚子 非对称球面滚子 球面滚子 滚针
§13-1 概述
轴承材料 内圈、外圈和滚动体 ——硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性。 常用材料：GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等 工作表面：经磨削抛光 保持架 ——较软材料，易成形，减摩 常用：低碳钢、铜合金、铝合金、工程塑料等
附加特殊元件或特殊结构：无内圈或外圈、防尘密封、止动环等。
滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。
本章主要内容：
滚动轴承的类型和代号（认识轴承）； 滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）； 滚动轴承的装置设计。 考虑轴承的装拆、固定、调试、润滑、密封等。
第十三章 滚动轴承
用内径除以5所得的商数表示。
示例
深沟球轴承 6201 内径 d=12mm
深沟球轴承 6210 内径 d=50mm
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
4.内部结构代号 代号
示例
C 角接触球轴承 AC 角接触球轴承
公称接触角 α =15º 公称接触角 α = 25º
B 角接触球轴承
公称接触角 α = 40º
套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式，
是作为滚动轴承寿命计算的依据－－滚动轴承寿命计算。 除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如： 转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤； 润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损； 装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等。
下半圈滚动体受力大小方向各不相同。
Fmax
§13-4 滚动轴承的工作情况
滚动体、运转的外圈或内圈上的某一点应力变化情况。
FNi σH
O
t
通过承载区的时间 通过非承载区的时间
固定的外圈或内圈上在承载区内某一点应力变化情况。
FNi σH
O
t
§13-4 滚动轴承的工作情况
二、向心推力轴承 轴向载荷对载荷分布的影响
§13-3 滚动轴承的类型选择
一、滚动轴承选择的一般过程
选择轴承的类型和直径系列 按轴径确定轴承内径
对有较严格要求的轴承
对没有严格要求的轴承
不合格
进行承载能力验算 合格
可不进行承载能力验算 END
§13-3 滚动轴承的类型选择
二、滚动轴承类型选择应考虑的问题 1．承受载荷情况 方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承 用于承受径向力和轴向力联合作用。
◆ 按轴承的结构形式不同分类： 在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国
家标准中分为13类，其中，最为常用的轴承大约有下列６类:
深沟球轴承
圆柱滚子轴承
推力球轴承
角接触球轴承 更多的滚动轴承
圆锥滚子轴承
调心球轴承
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
二、滚动轴承的代号方法
代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。 滚动轴承代号构成：
四、 角接触轴承中的派生轴向力Fd
向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生派生轴向力
Fri Fr Fdi Fd ——派生轴向力
派生轴向力使内外圈分离，故角接触轴承应同时承 受径向载荷和轴向载荷。且为了能承受双向轴向载荷， 最好成对配置（面对面或背对背）。
Fd Fr
Fdi
α FNi Fri
Fre
前置代号——表示轴承的分部件。
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
1. 类型代号
轴承类型 调心球轴承 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承 推力球轴承
代号 1 2 3
51
轴承类型 深沟球轴承
角接触球轴承 圆柱滚子轴承
代号 6
7 N
2.尺寸系列代号
表达相同内径但宽度和外径不同的轴承。
宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，
1 L1
L2 L10/(106r)
§13-5 滚动轴承尺寸的选择
三、滚动轴承的当量动载荷
在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承
C值的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。
P XFr YFa
式中：Fr与Fa－轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷 X、Y－轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数(查表） 为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 f p 。
游隙值：小
大
以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5为代号，0组不标注。
§13-2 滚动轴承的主要类型和代号
三、轴承代号示例
6308： 6─深沟球轴承，3─中系列，08 ─内径d=40mm， 公差等级为0级，游隙 组为0组；
N105/P5：N─圆柱滚子轴承，1─特轻系列，05─内径d=25mm，公差等级为 5级，游隙组为0组；
Fre
1
2
O1
O2
Fae
2
1
O2
O1
Fae
§13-4 滚动轴承的工作情况
四、 角接触轴承中的派生轴向力Fd
向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生派生轴向力
Fri Fr Fdi Fd ——派生轴向力
当约有半圈滚动体受载时，Fd计算如下：
圆锥滚子轴承