滑动轴承

滚动轴承的寿命计算2
滚动轴承的寿命计算
10 6 C L10 60n P
二、轴承寿命计算
P不等C L10=? C=? 式中：P－当量动载荷；

（13－4）
n－轴承的转速（r/min）；
ε－寿命指数， 球轴承：ε ＝3； 滚子轴承：ε ＝10/3 。 常以设备的中修期或大修期作为轴承的设计寿命。 各类机器中轴承的预期寿命参见表13－3
滚动轴承的寿命计算6
向心推力轴承的轴向载荷Fa也可按下述方法计算：
2）被“放松”轴承的 Fa=自身的内部轴向力；
1）根据三个轴向力的合力方向，判断轴承的 “放松”、“压紧”状态 ；
3）被“压紧”轴承的 Fa =除自身内部轴向力以外，其余各轴向力之和。 例如：
当Fd2＋Fae ＜ Fd1时，轴承 2 被“压紧” ，轴承 1 被“放松” 。 则， Fa2＝Fd2＋Fae， Fa1＝Fd1
20
10 5 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
L10 的可靠度 R＝90％。
3）基本额定动载荷： 指L10恰为 106 转时， 轴承所能承受的载荷，用 C 表示。
未失效轴承数量／ %
径向接触轴承的 C 是径向载荷，用 Cr表示。 向心角接触轴承的 C 是所受载荷的径向分量，也用 Cr 表示。 轴向接触轴承的 C 是中心轴向载荷，用 Ca表示。
三、当量动载荷
当量动载荷：是由轴承实际所受载荷转换得到的与基本额定动载荷 C 的确定条件及性质相同的假想载荷，用 P表示。
滚动轴承的寿命计算3
滚动轴承的寿命计算
P f p ( XFr YFa )
当量动载荷
式中：Fr 、Fa — 分别为轴承承受的径向载荷和轴向载荷；
X 、Y — 分别为轴承的径向载荷系数与轴向载荷系数 (查表13－5） f p — 载荷性质系数，用于计入冲击、振动对载荷的影响。
2）载荷大小； 载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。 转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。 轴向接触轴承不适宜高转速，可用6或7类代替。
3）转速高低；
4）调心要求； 轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。
5）经济性； 精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。
§13-2 滚动轴承的代号
(查表13－6）
a
四、向心角接触轴承的轴向载荷计算
1. 载荷计算中心 滚动体的载荷方向线与轴线的交点 o 即为 轴承的载荷计算中心（支反力的作用点）。 距离 a 可查轴承手册。 2. 内部轴向力 在径向力Fre作用下，各受载滚动体的轴向分力 Fre
o
Fae
Fdi
Fni
Fdi之和，即为轴承的内部轴向力 Fd。
系数 X、Y－按双列轴承选取。
六、不稳定载荷下的轴承寿命计算
将不稳定的载荷和转速，转化成平均当量动载荷和平均转速后，进行 计算。公式见P266。
滚动轴承的寿命计算8
滚动轴承的寿命计算
七、不同可靠度的轴承寿命
基本额定寿命Lh10的可靠度为90%。但是，重要机器中的轴承，往往对 可靠度有更高的要求。 某个可靠度下的寿命：
各种角接触轴承附加轴向力： 70000C 70000AC
15
Fs eFr
25
Fs 0.68Fr
40
Fs 1.14Fr Fs Fr
2 Y
e —— 判断系数 P374 表18.7 Y —— 轴向动载系数 P374 表18.7 ∵ Fs存在 ∴ 30000型、70000型轴承成对 使用，使FsⅠ与FsⅡ方向相反，使轴受力合理。
二、滚动轴承的类型
球轴承： 运转灵活，但承载能力低。 滚子轴承： 承载能力高，但运转不如球轴承灵活，。 刚性轴承： 允许内外圈偏转角很小的轴承。 调心轴承： 允许内外圈偏转角较大的轴承。 内、外圈可以分离的轴承，称为可分离型轴承
虚拟演示
构造和类型3
滚动轴承的构造和类型
◆ 按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：
第十三章 滚动轴承
§13-1 概述 §13-2 滚动轴承类型及其代号 §13-3 滚动轴承的工作情况分析 §13-4 滚动轴承的尺寸选择 §13-5 滚动轴承装置设计
§13-6 其它
§13-1 滚动轴承的构造和类型
§13-1 滚动轴承的构造和类型
滑动轴承概述1
轴承的作用： 用来支承轴。 滚动轴承： 按摩擦性质的不同分为： 滑动轴承 滚动轴承是标准件，主要掌握 合理选择 合理使用
2）塑性变形：
3）磨粒磨损、粘着磨损（胶合）： 多尘条件下工作的轴承，易产生
磨粒磨损。
润滑不良的高速轴承，易产生粘
着磨损（胶合） 。
计算准则：
磨损
胶合
更多的失效
1. 转速较高的轴承，主要失效形式为“点蚀”，需进行寿命计算。
2. 转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑性变形，需计算静强度。 3. 高转速轴承，主要失效形式为粘着磨损，需校核极限转速。
一、滚动轴承的构造
1. 构造 内圈： 装在轴上。 外圈： 装在轴承座孔中。 滚动体：在两套圈之间滚动并传递载荷。 保持架：将滚动体均匀隔开。 球
(各类滚动体)
外圈
滚动体
内圈 保持架
滚动体分为：
滚子： 圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等
构造和类型2
滚动轴承的构造和类型
实际中应用非常广泛。
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。 2. 材料 内、外套圈和滚动体： 用滚动轴承钢（GCr15、GCr15SiMn等）制造。 淬火后表面硬度可达58～66HRC。 保持架： 用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。
Fd 1 Fr1
Fre Fae
正装
详细分析
Fd 2
就某一个轴承而言：
1）按代数值计算另一轴承的内部轴
Fr2
向力与外部轴向力Fae的合力； 2）比较自身的内部轴向力与该合力
的大小，较大者为该轴承的轴向载荷。 即：
Fa1 max Fd1 , Fd 2 Fae
Fa 2 max Fd 2 , Fd1 Fae
公差为0级，游隙为0组；
7214AC/P4： 7─角接触球轴承，2─轻系列，内径d=70mm，公
差为4级，游隙为0组，公称接触角α=15°；
N105/P53： 圆柱滚子轴承，1─特轻系列，内径d=20mm，公
差为5级，游隙为3组；
注：遇到看不懂的代号时，查阅GB/T272-93。
§13-3 滚动轴承的
§13-4
滚动轴承的寿命计算
§13-4 滚动轴承的寿命计算
一、几个概念
1）滚动轴承的寿命：是指轴承中的滚动体或套圈首次出现点蚀之前， 两套圈的相对总转数或在一定转速下的运转小时数。
轴承的寿命/（106r）
轴承寿命的离散性是相当大的（见右图）。 2）基本额定寿命：指一批相同的轴承，在 相同的条件下运转，其中恰有90％的轴承尚未 产生点蚀时的寿命，用 L10 表示。
（Fae 与Fd2同向取“+”；反向取“－”） （Fae 与Fd1同向取“+”；反向取“－”）
滚动轴承的寿命计算
例如： 对轴承1：
当Fd2＋Fae＞Fd1时，Fa1＝Fd2＋Fae 当Fd2＋Fae ＜ Fd1 时， Fa1＝Fd1
对轴承2：
当Fd1－Fae＞Fd2时，Fa2＝Fd1－Fae 当Fd1－Fae ＜ Fd2时，Fa2＝Fd2
§13-2 滚动轴承的代号
用代号表示轴承的结构、尺寸、类型、精度等内容，并打印在轴承上。 滚动轴承代号构成：
前置代号 轴 承 组 件
L-可分离套圈 K-滚动体与保 持架组件
基 × ×
本 × 尺寸系 列代号 宽 直 度 径 系 系 列 列 代 代 号 号
代 ×
号 ×
后
置
代
号
类 型 代 号
内 径 代 号
Fa方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内
圈作用于轴上, 即“接触线箭头”方向。
简 3类： 化 画 法 Fa Fa Fa 6类：
Fa
=
Fa Fa
=
Fa
Fa
附加轴向力Fa是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。
工作情况2
滚动轴承的工作情况分析
对于转速很低或间歇摆动的轴承，会因过大的载荷或 冲击载荷，使滚动体或内、外圈滚道产生塑性变形，形 成不均匀的凹坑。
FR
FA
FR
FA
－接触角
径向接触轴承
主要用来承受径向力
轴向接触轴承 主要用来承受轴向力
向心角接触轴承 能同时承受径向力 和较大的轴向力
接触角α：滚动体的载荷方向线与轴承径向平面之间的夹角。 α↑，承受轴向力的能力↑。
滚动轴承的构造和类型
◆ 按结构形式不同，标准滚动轴承分为13类，最常用的有六类:
构造和类型4
代号3
滚动轴承的代号
7000C： α＝15°； 7000AC：α＝25°； 7000B： α＝40°；
◆ 内部结构代号：
◆ 配置代号：
/DF：面对面安装（正装） /DB：背对背安装（反装）
6308： 深沟球轴承，3─中系列，内径d=40mm，
公差为0级，游隙为0组；
30213：圆锥滚子轴承，2─轻系列，内径d=65mm，
工作情况分析1
§13-3 滚动轴承的工作情况分析
一、滚动轴承的载荷分布
滚动轴承工作时，在 FR 作用下通常只有 半圈滚动体受载。
FR
滚动体所受最大载荷为： 工作时，轴承中各个元件所受载荷及应力是变化的。
二、滚动轴承的失效形式和计算准则
主要失效形式有： 1）疲劳点蚀： 是最常见的失效形式。
滚动体和套圈滚道承受循环接触应力。 点蚀使轴承产生振动和噪音而失效。
0级省略
分为 /P0 、/P6 (/P6x) 、 /P5 、/P4 、 /P2 共五级。
低级
高级
从一个 极限位置到另一个极限位置的移动量。
◆
游隙代号：
游隙：指一个套圈相对于另一个套圈，沿径向或沿轴向，
游隙分为： /C1 、/C2、 0 、/C3 、/C4 、/C5 共六个组别。
游隙值：小 大
0组省略。
选择轴承类型时主要考虑以下问题： 只受 FR 时，选径向接触轴承（1、2、6、N）。
三、滚动轴ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类型的选择
1）载荷方向；
只受 FA 时，选轴向接触轴承（5、8）或选（7、3）类。 同时受 FR和 FA时，选向心角接触轴承（7、3）。 当FA较小时，可选 6类。
当FA很大时，选 6（N）＋5（8）组合使用。
Fmax
点蚀
二、角接触轴承中的附加轴向力Fs
70000型、30000型
由于“公称接触角α”存在：Fr作用 Fa
Fr
Fa
Fr2
Fd0 Fs 0
Fr Fr2
Fr1
Fr1 Fr0
Fa Fd Fr tan
α
Fr0
F0
滚动体法向反力FNi
径向分力Fri
F
ri
Fr
轴向分力Fdi Fd Fdi FNi tan （附加轴向力） 70000B 30000
类型代号
深沟球轴承（6）
向心角接 触轴承
成对使用， 反向安装
角接触球轴承（7）
径向接 触轴承
调心球轴承（1）
圆锥滚子轴承（3）
圆柱滚子轴承（N、NU） 调心滚子轴承（2） 滚针轴承（NA)
轴向接 触轴承
推力球轴承（5）
推力滚子轴承（8）
更多的滚动轴承
虚拟现实中的滚动轴承
构造和类型5
滚动轴承的构造和类型
内 部 结 构 代 号
密 封 与 防 尘 结 构 代 号
保 持 架 及 其 材 料 代 号
特 殊 轴 承 材 料 代 号
公 差 等 级 代 号
游 隙 代 号
承 配 置 代 号
其 它 代 号
一、基本代号
◆ 内径代号：
代号 内径 d
00 10
01 12
02 15
03 17
04～96 代号×5
代号2
滚动轴承的代号
滚动轴承的寿命计算7
滚动轴承的寿命计算
五、同一支点成对安装同型号向心角接触轴承的计算
此种情况按双列轴承计算，双列轴承的基本额定动载荷 CΣ 和基本额定 静载荷 C0Σ 为根据单个轴承的 C 和 C0 计算： 角接触球轴承：
C 1.625C C0 2C0
圆锥滚子轴承：
C 1.71C C0 2C0
滚动轴承的寿命计算4
滚动轴承的寿命计算
角接触球轴承（70000） Fd＝eFr
内部轴向力 Fd与径向力 Fr 成正比： 见表（13－7）。
圆锥滚子轴承（30000） Fd=Fr／(2Y)
Fd的方向：沿轴线由轴承外圈的宽边→窄边。
3. 轴向载荷计算
正装
反装
滚动轴承的寿命计算5
滚动轴承的寿命计算
由成对使用，反向安装的两个向心角接触轴承支撑的轴，共受三个轴 向力：Fd1、Fd2 和外部轴向力 Fae 。 已知三个轴向力的大小和方向时， 可按下列方法计算轴承的轴向载荷 Fa。 1 2
◆ 尺寸系列代号：
尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径
（直径系列）和不同的宽度（宽度系列）。 直径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列为正常宽度时，代号为“0”，省略不标。
◆ 类型代号：常用轴承有：6、7、3、5、N等类型，详见表13－1。
二、后置代号
◆ 公差等级代号：