第十六章 滚动轴承

深沟球轴承(6)
圆柱滚子轴承(N)
推力球轴承(5)
角接触球轴承(7)
圆锥滚子轴承(3)
调心球轴承(1)
更多的滚动轴承
虚拟现实中的滚动轴承
§16-2 滚动轴承的代号
一、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：
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1的轴向力为Fa1＝FS1
轴承2的轴向力为Fa2＝FS2－FA
滚动轴承尺寸的选择
向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为： 由内部轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松”或被 “压紧”的轴承；
确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；
被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身内部的轴向力后其余各 轴 向力之合力。
P XFr YFa 式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷
X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数(查表16-11） 表中Fa为轴向载荷，C0r为径向额定静载荷，e为界限值。
深沟球轴承和 C系列角接触球轴承按照 Fa 计算的值 , C0r
如果表中没有则采用线 性插值法取 e
滚动轴承尺寸的选择
五、滚动轴承的静承载能力
对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴
承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力
过大而产生的过大的塑性变形。
在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应
超过的载荷界限—基本额定静载荷，用C0表示。 轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0
2. 转速的限制(极限转速） 球轴承和轻系ຫໍສະໝຸດ Baidu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。 3. 调心性要求(角偏差）
调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。
4. 尺寸的限制 当对轴承的径向尺寸有较严格的限制时，可选用滚针轴承。
滚动轴承的工作情况
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（如右图所示）。
轴
尺寸系
部封持殊差隙轴它
承
列代号
结与架轴等代承代
的
类宽直 内 构防及承级号配号
分
型度径 径 代尘其材代
置
部
代系系 代 号结材料号
代
件
号列列 号
构料代
号
代
代代
代代号
号
号号
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。
前置代号——表示轴承的分部件。
滚动轴承的代号
◆ 类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，
详 细代号查阅类型代号表。
◆ 尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。
外径系列代号： 7、8、9、0、1、…、5代表外径递增的系列 。
宽度系列代号：宽度系列代号： (8、0、1、…、6）一般正常 宽度为“0”，通常不标注。一般正常宽度为“0”，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”。
FS=Fr／(2Y)
FS=eFr
FS=0.68Fr
FS=1.14Fr
向心推力轴承实际承受的轴向力Fa取决于产生内部轴向力FS和外加 于轴承的轴向力FA
滚动轴承尺寸的选择
滚动轴承尺寸的选择取决于轴承承受的载荷、对轴承寿命 要求以及可靠性的要求等。
滚动轴承的载荷有动载荷与静载荷之分，不同的载荷对应着 不同的失效形式。载荷及失效形式的分析是本节的重要内容。
百分率，称为轴承寿命的可靠度。
10
基本额定寿命：具有90％可靠度时轴承
的寿命，用L或Lh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，轴承所能承受的载荷
值，用字母C表示，见P322附录。
5
1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
未失效轴承数量／%
滚动轴承尺寸的选择
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；
工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是 时时变化的，而固定套圈受载最大处的工作状态最 为恶劣。
向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生内部轴向力FS。当约有半 圈滚动体受载时，FS计算如下：
圆锥滚子轴承
角接触球轴承 70000C(a=15º) 70000AC(a =25º) 70000B(a =40º)
基本额定寿命计算式
L C P
(106r )
或
Lh
L 60n
106
60n
C P
其中： 称为寿命指数 =3 (球轴承)； 10 (滚子轴承)；
3 P为轴承所承受的当量动载荷；
(h) n为轴承的工作转速(r/min)
考虑轴承工作温度与工作中的冲击和振动对轴承寿命的影响，引入温 度系数ft (表16-8)和载荷系数fP (表16-9) ，修正后寿命计算式为：
滚动轴承尺寸的选择
二、滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的寿命是指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。滚动轴承寿命通常是指滚动轴承的疲劳寿命。
轴承的寿命/（106r ）
与一般结构件的疲劳寿命一样，滚动轴 20
承的疲劳寿命的离散性也是相当大的（见右
图）。
一组相同轴承能达到或超过规定寿命的
滚动轴承的寿命主要是指轴承的疲劳寿命，由于疲劳寿命 与概率密切相关，因此轴承的寿命必然与可靠性问题相关。
本节从以下方面讲述滚动轴承尺寸的选择：
滚动轴承的失效形式 滚动轴承的当量动载 荷滚动轴承的静承载能 力
滚动轴承的寿命计算 向心推力轴承的轴向力计 算滚动轴承尺寸选择的过程
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：
点蚀
磨损
胶合
断裂
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。
低速运转条件下的轴承可能的失效形式主要为过大的塑性变形。
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。 这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。
滚动轴承的构成：
内圈、外圈、滚动体、保持架等
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。抗冲击能力差， 高速时有噪声，寿命较液体滑动摩擦短。
§16-1 滚动轴承的主要类型和特点
一、滚动轴承的分类
◆ 按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承； ◆ 按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；
即：
P0=X0Fr+Y0Fa
式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系 数，可由轴承手册查取。
按轴承静承载能力选择轴承的公式为：
C0 S0 P0
式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。
向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：
就一个支点的轴承而言，对比其本身内部轴向力与外加轴向力 （另一支点的内部轴向力与外加轴向力之合力），其较大者为 该轴承的轴向力。
即： Fa1 max FS1 , FS 2 FA FA与FS2同向取“+” Fa2 max FS 2 , FS1 FA FA与FS1同向取“+”
游隙值：小
大
以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5为代号，0组不标注。
滚动轴承的代号
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=20mm，公差等
级为5级，游隙组为0组；
向心推力轴承的内部轴向力
向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生内部轴向力FS。当 约有半圈滚动体受载时，FS计算如下：
圆锥滚子轴承 FS=Fr／(2Y)
角接触球轴承
70000C(a=15º) 70000AC(a =25º) 70000B(a =40º)
FS=eFr
FS=0.68Fr
FS=1.14Fr
滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面间的
夹角α叫作轴承的（公称）接触角； 轴承承受的径向载荷与总载荷的夹角β叫作载荷角。
滚动轴承的主要类型和特点
◆ 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:
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
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（承载能力） 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。 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。
向心推力轴承实际承受的轴向力Fa取决于产生内部轴向力FS 和外加于轴承的轴向力FA
滚动轴承尺寸的选择
四、向心推力轴承的轴向力计算
2
1
FS2 FA FS1
a2 Fr2
Fr1 a1
Fr2 FA Fr1
1
FS1
FA
Fr1 a1
Fr2
FA
2
FS2
a2 Fr2
Fr1
当FA＋FS2＞FS1时，相当于轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，
FA+FS2=FS1
由于FS1和FS2是按公式计算的，不一定恰好满足上述关系式，有两种情况： 当FA＋FS2＞FS1时，相当于轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，
轴承1的轴向力为Fa1＝FA＋FS2 轴承2的轴向力为Fa2＝FS2
当FA＋FS2＜FS1时，相当于轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”，
◆ 内径代号：内径代号×5=内径，如：08表示轴承内径d=5×08=40mm。
特殊情况 ： 内径 10
12
15
17
d
◆ 公差等级代号代：号公差分020、4、50、1 6(6x)、020级，共03五个级别。
高级
低级
以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。
◆ 游隙代号：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六个组别。
第十六章 滚动轴承
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点 §16-2 滚动轴承的代号 §16-3 滚动轴承的选择计算 §16-4 滚动轴承的润滑与密封 §16-5 滚动轴承的组合设计
第16章 滚动轴承
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）。
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。
滚动轴承主要类型代号表
轴承类型 双列角接触球轴承 调心球轴承 调心滚子轴承
推力调心滚子轴承 圆锥滚子轴承 双列深沟球轴承 推力球轴承 深沟球轴承
代号
轴承类型
0 角接触球轴承
Lh
106
ft C
60n fP P
(h)
1
或
C
fP P ft
60n
10
6
Lh
(N)
对于向心轴承C为Cr，推力轴承C为Ca
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的当量动载荷（用 字母P表示）。 各类轴承的当量动载荷可按下式计算：
1 推力滚子轴承
2 推力圆锥滚子轴承
29 圆柱滚子轴承
3 滚针轴承
4 外球面球轴承
5 直线轴承
6
代号 7 8 9
N NA U L
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滚动轴承的类型选择
滚动轴承是标准零件，在机械设计过程中，根据使用的要求较 合理地选择滚动轴承的类型与规格。 一、滚动轴承选择的一般过程如下：
选择轴承的类型和直径系列
按轴径确定轴承内径
轴承1的轴向力为Fa1＝FA＋FS2
轴承2的轴向力为Fa2＝FS2
当FA＋FS2＜FS1时，相当于轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”，
轴承1的轴向力为Fa1＝FS1
轴承2的轴向力为Fa2＝FS1－FA
滚动轴承尺寸的选择
四、向心推力轴承的轴向力计算
角接触向心轴承的轴向载荷Fa与轴承的内部轴向力FS和轴上所受的轴向载荷FA有 关。取轴和与其向配合的轴承内圈为分离体，当达到轴向平衡时，应满足