13第十三章 滚动轴承

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第二节 滚动轴承的类型、代号及选择
一、滚动轴承的类型
接触角 α
滚动体和外圈接触处的法线 nn与轴承的径向平面的夹角。
α
α α
α=0 (a) 向心轴承
径向力
0<α≤45° (b) 向心角接触轴承
径向力（主要） 轴向力
45°<α<90° (c) 推力角接触轴承
径向力 轴向力 （主要）
α=90° (d) 推力轴承
3、调心性能的要求
对于因支点跨距大而使轴刚性较差、或因轴承座孔的同轴 度低等原因而使轴挠曲时，为了适应轴的变形，应选用允许内 外圈有较大相对偏斜的调心轴承，例如10000系列和20000系列 的调心球轴承可以在内外圈产生不大的相对偏斜时正常工作。 在使用调心轴承的轴上，一般不宜使用其它类型的轴 承，以免受其影响而失去了调心作用。 滚子轴承对轴线的偏斜最敏感，调心性能差。在轴的刚 度和轴承座的支撑刚度较低的情况下，应尽可能避免使用。
角接触球轴承 公称接触角 α＝40º 圆锥滚子轴承 接触角加大 32310B
加强型（即内部结构设计改进，增大轴承承载能力） N207E
（2）轴承公差代号
代号
含义和示例
公差等级符合标准规定的 0级，代号中省略不标 6203 公差等级符合标准中的6级 6203/P6 公差等级符合标准中的6X级 6203/P6X 公差等级符合标准中的5级 6203/P5 公差等级符合标准中的4级 6203/P4 公差等级符合标准中的2级 6203/P2
/P0 /P6 /P6X /P5 /P4 /P2
其精度等级按上表中的顺序依次提高。
（3）游隙代号 游隙是指一个座圈固定时，另一个座圈不受外加载荷 时，沿径向或轴向从一个极限位置到另一个极限位置的最 大移动量。 标准规定轴承径向游隙基本游隙组分1、2、0、3、4、5 共6个组别。其中0组游隙组最常用，故无代号；其他组别 的代号对应为/C1、/C2、/C3、/ C4、/ C5。 当公差等级代号与游隙代号同时表示时，取公差等级代 号加上游隙代号组合表示（去掉游隙代号中的/C）。如 /P63表示公差等级为6级，径向游隙为3组。
二、滚动轴承的材料
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滚动轴承的性能和可靠性在很大程度上取决于内、外圈及 滚动体的材料，它要求具有高的接触疲劳强度，良好的耐 磨及耐腐蚀性。 一般采用含铬的高碳钢（如GCr9、 Gcr15、GCr15SiMn等）经淬火制成，硬度HRC61以上。 其工作表面须经磨削和抛光。 冲压式保持架一般用低碳钢板冲压后铆接或焊接而成，它 与滚动体间有较大间隙；实体式保持架常用铜合金、铝合 金或工程塑料经切削加工而成，它具有良好的定心作用， 适用于高速轴承。
轴承内、外圈上都开有凹槽滚道，它起着降低接触应力 及限制滚动体轴向移动的作用。 保持架的作用是把滚动体均匀地相互隔开，避免相邻滚动 体之间的接触，防止滚动体脱落，改善轴承内部载荷分配 及引导滚动体运动。保持架有冲压式和实体式两种。
滚动轴承已经标准化，并由专门的轴承厂大 量生产。设计人员的任务主要是熟悉标准、 正确选用。在机械设计中，我们的主要工作 就是根据具体的工作条件正确的选用轴承的 类型和尺寸，并进行轴承安装、调整、润滑、 密封等轴承组合的结构设计。
4、拆装方便等其它因素
选择轴承类型时，还应考虑到轴承装拆的方便性、安装空间尺寸的 限制以及经济性问题。 在轴承的径向尺寸受到限制的时候，就应选择同一类型、相同内径 轴承中外径较小的轴承，或考虑选用滚针轴承。 在轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸时，应优先选择内、 外圈可分离的轴承。 3、7两类轴承应成对使用，对称安装。 球轴承比滚子轴承便宜，在能满足需要的情况下应优先选用球轴承。 同型号不同公差等级的轴承价格相差很大，故对高精度轴承应慎重 选用，等等。
第十三章 滚动轴承 (Rolling-contact Bearings)
一、轴承的功用
1、支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度 2、减少转轴与支承之间的摩擦与磨损
二、轴承的类型
按工作时的摩擦性质分为 滑动轴承和滚动轴承
一.
教学目标Hale Waihona Puke Baidu
1.了解滚动轴承的构造和材料； 2.熟悉滚动轴承常用类型的结构特点及应用场合， 掌握类型选择的基本原则； 3.识别滚动轴承的类型代号，并熟记其中的部分内 容； 4.掌握滚动轴承选择的方法，能进行寿命计算等； 5.重点掌握滚动轴承的装置设计方法。
二.
重点和难点
重点：1.掌握滚动轴承类型选择的基本原则； 2.掌握滚动轴承的尺寸选择计算及组合结构计算。 难点：角接触轴承轴向力的计算。
第一节 概述
一、滚动轴承的结构
外圈 (outer race) 内圈 (inner race) 滚动体 (roller) 保持架 (retainer)
核心元件为滚动体，其形状、大小及数量直接影响轴承 的承载能力。
2、轴承的转速
在一般转速下，转速的高低对类型选择不发生什么影响，只有当转 速较高时，才会有比较显著的影响。在轴承样本中列入了各种类型、各 种尺寸轴承的极限转速 nlim值。这个极限转速是指载荷 P ≤ 0.1C （C为 基本额定动载荷），冷却条件正常，且为0级公差时的最大允许转速。所 以，一般必须保证轴承在低于极限转速条件下工作。 （1）球轴承比滚子轴承的极限转速高，所以在高速情况下应选择球轴承。 （2）当轴承内径相同，外径越小则滚动体越小，产生的离心力越小，对 外径滚道的作用也小。所以，外径越大极限转速越低。 （3）实体保持架比冲压保持架允许有较高的转速。 （4）推力轴承的极限转速低，所以当工作转速较高而轴向载荷较小时，可 以采用角接触球轴承或深沟球轴承。 若工作转速超过了轴承极限转速nlim，可以用提高公差等级、适当增 大游隙、选用循环冷却等方法。
类 型 代 号 0
类 型 代 号 1
类 型 代 号 2
类 型 代 号 2
类 型 代 号 3
类 型 代 号 4
类 型 代 号 5
类 型 代 号 6
类 型 代 号 7
类 型 代 号 N
类 型 代 号
NA
二、滚动轴承的代号(code of rolling-contact bearing)
基本代号（数字、字母）
（二）滚动轴承类型的选择 1、轴承所受的载荷（大小、方向和性质）
在同样外廓尺寸的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和抗冲击能力要大。 受纯径向载荷时应选用向心轴承（如 60000、N0000、NU0000型等）。 受纯轴向载荷应选用推力轴承（如 50000型）。 对于同时承受径向载荷 R和轴向载荷 A 的轴承，应根据两者（A/R ）的比值 来确定。 （ 1）若 A相对于 R较小时，可选用深沟球轴承、或接触角不大的角接触球 轴承（70000C型）及圆锥滚子轴承（ 30000型）； （2）当 R相比较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承（70000AC型或 70000C型）； （ 3）当 A比 R大很多时，则应考虑采用向心轴承和推力轴承的组合结构， 以分别承受径向载荷和轴向载荷。
2、前置代号(pre code)、后置代号(post code)
前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变 时，在基本代号左右添加的补充代号。
前置代号用字母表示，用以说明成套轴承部件的特点, 一般轴承无需作此说明，则前置代号可以省略。
L、R、NU、K、WS、GS L－可分离轴承的可分离内圈或外圈，如 LN207。 R－不带可分离内圈或外圈的轴承，如 RNU207（NU表示内圈无 挡边的圆柱滚子轴承）。 K－滚子和保持架组件，如 K81107。 WS－推力圆柱滚子轴承的轴圈，如 WS81107。 GS－推力圆柱滚子轴承的座圈，如 GS81107。
后置代号用字母和字母—数字的组合来表示，按不同的 情况可以紧接在基本代号之后或者用“－”、“/”符号隔 开。 （1）内部结构代号
代号 C AC B E 含义及示例 角接触球轴承 公称接触角 α＝15º 调心滚子轴承 C型 23122C 角接触球轴承 公称接触角 α＝25º 7210C 7210AC 7210B
五 ∣ 类 型 代 号 四 三 ∣ 尺寸 系列 代号 ∣∣ 宽直 度径 系系 列列 代代 号号 二 一 ∣ 内 径 代 号 ∣ 内 部 结 构 代 号
前置代号 （字母）
∣ 轴 承 分 部 件 代 号
后置代号(字母+数字)
∣ 密 封 与 防 尘 代 号 ∣ 保 持 架 及 材 料 代 号 ∣ 特 殊 轴 承 材 料 代 号 ∣ 公 差 等 级 代 号 ∣ 游 隙 代 号 ∣ 配 置 代 号 ∣ 其 他 代 号
【例】试说明轴承代号 6206、32315C、51410/P6及7315AC/P63的含义。 6206： 6代表深沟球轴承；
2为尺寸系列代号，宽度系列为 0 （省略）、直径系列为 2； 公差等级为0级。 06表示轴承内径为 30mm； 32315C： 3代表圆锥滚子轴承； 23为尺寸系列代号，宽度系列为 2、直径系列为 3； º；公差等级为 0级。 15表示轴承内径为 75mm； C表示公称接触角α＝15 15º 51410/P6： 5代表双向推力轴承； 14为尺寸系列代号，宽度系列为 1、直径系列为 4；10表示轴承直径为 50mm；公差等级为6级。 7315AC/P63： 7代表角接触球轴承； 3为尺寸系列代号，宽度系列为 0（省略）、直径 系列为3；15表示轴承直径为 75mm；公差等级为 6级；径向游隙组别为 3组。
第三节
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滚动轴承的设计计算
滚动轴承的设计计算要解决的问题可以分为两类： 1）对于已选定具体型号的轴承，求在给定载荷下不 发生点蚀的使用期限，即寿命计算； 2）在规定的寿命期限内和给定载荷情况下选取某一 具体轴承的型号，即选型设计。 滚动轴承尺寸选择的基本理论是通过对轴承在实际使 用的破坏形式进行总结而建立起来的，所以首先我们必须 了解滚动轴承的失效形式。
同，而宽（高）度为一系列不同尺寸。 6次序递增（推力轴承的 用基本代号右起第四位数字表示。依 8、0、1…… ……6 高度依 7、9、1、 2顺序递增）。当宽度系列为0系列时，多数轴承在代号 中可以不予标出（但对调心轴承需要标出）。
（3）类型代号(type number)用数字或字母表示，参见表 13-1，代号为“0”(双列角接触球轴承)则省略。
1、基本代号(basic code)
（1）内径代号(inner diameter number)是用两位数字表 示轴承的内径。
内径代号 轴承内径 （mm）
00 10
01 12
02 15
03 17
04～96
代号数×5
当轴承的内径为除上表之外的其他值时，其直径代号直接用公 称内径毫米数表示，并在其与尺寸系列代号之间用“/”分开。 如：618/2.5，表示d＝2.5mm； 618/5，表示d＝5mm； 62/22，表示d＝22mm； 230/500，表示d＝500mm。
三、滚动轴承类型的选择
（一）影响轴承承载能力的参数
1、游隙u 游隙对轴承的载荷分布、摩擦、寿命、温升、振动和噪声等有很 大影响，故是轴承的一个重要参数，应结合使用条件合理选择。游隙越 大，滚动轴承的寿命就越短，轴承回转的精度就越低。 2、极限转速 滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。 滚动轴承转速过高会使摩擦面间产生高温，使润滑失效，从而导致滚 动体回火或胶合而产生破坏。各类轴承的极限转速比较 参见P309表13-1。 3、偏位角δ 安装误差或轴的变形都会引起轴承内外圈中心线发生相对倾斜，其 倾斜的角度称为偏位角。 4、接触角α
（2）尺寸系列代号(dimension number) 直径系列代号(diameter number)表示同一类型、相同内径的轴承
在外径和宽度上的变化系列。 用基本代号右起第三位数字表示（滚动体尺寸随之增大），即按 7、8、9、 0、1、2、3、4、5顺序外径尺寸增大。
宽度系列代号 (width number) 是指轴承的结构、内径和直径都相
轴向力
按滚动体形状分为： 球 轴 承 ——承载能力低，极限转速高 滚子轴承——承载能力高，极限转速低 常用滚动轴承的类型，参见P309－P311表13-1 最常用的几种类型 —— 3 ①圆锥滚子轴承(tapered roller bearing) bearing)—— ——3 6 ②深沟球轴承（向心球轴承deep groove bearing）—— ——6 —— 7 ③角接触球轴承(angular contact bearing) bearing)—— ——7