滚动轴承的特点及类型

5 Fr z
δ
Fr
Q2 Q1 Q1
Q2
4.6 Fr z
因此：
Qmax
滚动体与套圈滚道接触点的接触应力是变应力， 可看成脉动循环变应力。
二、滚动轴承的失效形式
1、疲劳点蚀 —— 最主要的失效形式
滚动体表面、套圈滚道都可能发生点蚀。 防止点蚀破坏，是计算滚动轴承的主要目的。
2、塑性变形 —— 低速轴承的主要失效形式 接触应力过大，元件表面出现较大塑性变形。 原因是载荷过大或冲击载荷作用。
3、磨损、胶合、保持架断裂等 使用维护不当而引起的，属于非正常失效。
三、设计准则 一般转速的轴承 — 进行寿命计算，防止点蚀破坏 转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 — 按静强度计算，防止塑性变形 四, 滚动轴承的寿命计算公式 (一)、基本概念 ● 轴承寿命 轴承中任一元件 出现疲劳点蚀 前所经历的总转数 或总工作小时数。
要同时考虑轴向外载 F A和派生轴向力 S 。
① 轴承正装时：
圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）： 2 1 FA 合力 S2 Fr2 S2′
S1 Fr1
● 若 S1 + FA > S2 轴向合力向右，轴有向右移动的趋势， 但外圈被固定， 右轴承被压紧，会产生反力S2′， 使轴向力平衡， 使得 S1 FA S2 S2 即：Fa1=S1 （放松端） S2 和 SF′ 都是右轴承所受的力，故： Fa 2 S2 S2 S1 FA 2 =S ＋ F （压紧端）
滚动轴承的主要类型： 1、按承载方向和公称接触角分为：
滚动体与套圈接触处的法线 与轴承的径向平面之间的 夹角，称为公称接触角。
向心轴承：0°≤α≤45°，主要承受径向载荷； 径 径向接触轴承——α＝0 °的向心轴承；
向 接 触 轴 承
向心角接触轴承—— 0°<α≤45°的向心轴承；
向 心 角 接 触 轴 承
归纳如下： 根据排列方式判明派生轴向力 S 1、S2 的方向； 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向， 分析哪端轴承被“压紧”，哪端轴承被“放松”； “放松”端的轴向载荷等于自身的内部轴向力， “压紧”端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和。 对于能够承受少量轴向力而α＝0 的向心轴承： （如深沟球轴承）
纯径向载荷－选深沟球轴承（6）、圆柱滚子轴承（N)
纯轴向载荷－选推力轴承（5 或 8 ） 径向、轴向载荷－角接触球轴承(7)或圆锥滚子轴承(3)
轴向载荷不大时，可用深沟球轴承
(3)、根据转速的高低 转速高－选球轴承； 转速低－选滚子轴承；
(4)、根据回转精度 精度要求高－选球轴承； (5)、根据调心性能
两轴承外圈的窄边相对， 问题：两个角接 即内部轴向力指向相对。 触轴承朝一个方 ● 反装 － 背靠背安装 向布置行吗？ 两轴承外圈的宽边相对， 即派生轴向力指向相背。 正装时跨距短，轴刚度大； 反装时跨距长，轴刚度小；
FA S1 S2
FA S1 S2
3、角接触轴承的轴向载荷Fa
Fr1
Fr2
当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的 轴向载荷 Fa ＝？
实际工作条件下，需引入载荷系数 fp 修正 P： P f p ( XFr YFa )
或：
P f pFr
P f p Fa
(四)、向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算 径向载荷 Fr 的计算见轴系受力分析，即： FT 2 2 Fr RH RV 而： Fa FA ? 1、角接触轴承的派生轴向力 S RV1 RH1 Fr RV2 RH2
a2 1 A
而左轴承被放松， 故： Fa1 S1
1 S1′ FA 合力
2
S1
S2
● 若 S1 + FA < S2 轴向合力向左，轴有向左移动的趋势， 左轴承被压紧，会产生反力S1′， 使轴向力平衡： S1 FA S1 S2 S1 和 S1′ 都是左轴承所受的力，故：
Fa1 S1 S1 S2 FA
● 基本额定动载荷 规定轴承在 基本额定寿命L10 为 106 转 时，所 能承受的最大载荷，用 C 表示。 即：在C 的作用下，运转 106 转 时，有10％的 轴承出现点蚀，90％的轴承完好。
额定动载荷越大
轴承的承载能力越大
对于具体轴承，C 为定值，按手册查取。 C r － 向心轴承的基本额定动载荷，称为径向基本额定动载荷。
角 接 触 球 轴 承
FR FA
O － 支反力作用点，即法线与轴线的交点。
向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚 子轴承）受纯径向载荷作用后，会产生派 S 生轴向分力 S 。 O 派生轴向力：S 1.25Fr tg 注意 S 的 方向 表11－12给出了S 的近似计算方法。
α
Si Ri
Qi
2、角接触轴承的排列方法 为简化计算，认 为使 S 得到平衡，角接触轴承必须成对使用。 为支反力作用于 一般有两种安装形式： 轴承宽度的中点。 ● 正装 － 面对面安装
§11-4 滚动轴承的特点及类型
滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产。 故学习本章的目的主要解决三个问题：
1、如何选择滚动轴承的类型； 2、滚动轴承的寿命计算； 缺点： 3、滚动轴承组合设计； ●抗冲击能力较差；
滚动轴承的主要特点：
● ● ● ● 摩擦阻尼小，启动灵活； 可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构； 径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高； 互换性好，易于维护。 ●高速时噪声大，寿命较低； ●径向尺寸大。
C a － 推力轴承的基本额定动载荷，称为轴向基本额定动载荷。
(二)、寿命计算
目的 — 根据工作条件和设计要求，选择合适的轴承尺寸。 P 轴承的疲劳曲线 载荷与额定寿命的关系曲线：
P L10 常数
式中：P 为当量动载荷； L10为P 作用下的额定寿命。 ε为寿命指数，球轴承ε ＝3，滚 子轴承ε ＝10/3 。
后置代号：用于表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求， 由轴承的宽度系列和直径系列代号 用字母或数字表示；如：接触角为150、250和400的角接触球 （2位数字）组成。 代号 用数字或字母表示内径尺寸 轴承，分别用C、AC和B表示内部结构的不同。 宽度系列： 直径系列：
3, 滚动轴承类型的选择 (1)、根据载荷的大小及性质 载荷大或冲击大－选滚子轴承（线接触）； 载荷小或冲击小－选球轴承（点接触） ； (2)、根据载荷的方向
推力轴承： 45°<α ≤90° ，主要承受轴向载荷； 推力角接触轴承—— 45°<α< 90°的推力轴承 轴向接触轴承——α＝90°的推力轴承 2、按滚动体的种类可分为：球轴承和滚子轴承
滚动轴承代号： 前置代号 基本代号 后置代号
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
10 00 1—调心球轴承 0—窄； 01 3—圆锥滚子轴承 12 又如：轴承的公差等级分别为2级、4级、5级、0—特轻； 6级（6x） 1—正常； 02 1—特轻； 15 5—推力球轴承 和0级，共5个级别，依次由高级到低级，其代号分别为： 2—宽； 2—轻； 17 03 6—深沟球轴承 /P2、/P4、/P5、/P6（ /P6x ）和/P0。d/5 3、4—特宽； 3—中； 7—角接触球轴承 20~500 5、6—特宽。 4—重。 22、28、32及500以上 /内径 N—圆柱滚子轴承
Fr
当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴 承的作用与实际载荷的作用等效。用 P 表示。
计算式： P XFr YFa X － 径向系数 查表11－10
Y － 轴向系数
X、Y 的作用是将Fr、Fa 折合成当量动载荷。 X、Y 取决于：Fa/Fr 和参数 e 。 若： Fa/Fr ＞ e X ≠ 0、Y ≠ 0 若： Fa/Fr ≤ e X ＝ 1、Y ＝ 0 参数 e 根据 Fa/C0 确定，它反映了轴承承受轴向载荷的能力。 对于只能承受径向力的向心轴承（如圆柱滚子轴承）： P Fr 基本额定 对于只能承受轴向力的推力轴承（如推力球轴承）： 静载荷 P Fa
寿命计算时，应满足： Lh Lh 或： C C (三)、当量动载荷 P 的计算 所选轴承的 所需的额 计算寿命 预期寿命 额定动载荷 定动载荷 对于向心轴承，C 为径向载荷； 对于推力轴承，C 为轴向载荷。 但轴承可能同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷 Fa。 为了与 C 在相同的条件下进行比较，引入 Fa 当量动载荷的概念。
重点：轴承的固定方法和调整。 一、滚动轴承的轴向固定 实际上是对整个轴系起固定作用，承受轴向力， 防止轴系发生轴向蹿动。 常用三种固定方法：
两端固定
一端固定、一端游动
两端游动
1、两端固定
这是最常见的固定方式。 两个轴承外圈都在单方向用轴承盖进行固定。 适合于工作温升不高的短轴（跨距 L ≤ 400 mm） 考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C 。 对于深沟球轴承： C 0.2 ~ 0.4 mm 图上可省略不画。 对于向心角接触轴承： 其轴向间隙可在轴承内部调整， 其值比深沟球轴承小得多。 2、一端固定、一端游动 适合于工作温升高的长轴（跨距 L ＞ 400 mm） 固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力。
而右轴承被放松， 故： Fa 2 S2 即： Fa1 S2 FA （压紧端）
Fa 2 S2
（放松端）
② 轴承反装时：
1 S1′ S1 ● 若 S2 + FA > S1 FA
2
S2
轴向合力向右，轴有向右 移动的趋势，
左轴承被压紧，会产生反 力S1′， 使轴向力平衡：
S1 S1 S2 FA
轴刚性差、轴承座孔同轴度差或多点支承 —— 选调心轴承（ “1” 类 或 “2” 类 ）；
§11-5 滚动轴承的寿命计算 一、滚动轴承的载荷分析 各滚动体上的受力情况如何？ 当轴承仅受到纯轴向力 Fa 作用时： 载荷由各滚动体平均分担，即： Qi ＝ Qj Fa Qi