第16章 滚动轴承

一、滚动轴承的润滑 润滑脂 --- 常用 润滑剂 润滑油 --- 高速、高温 固体润滑剂 用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件: 当dn <(1.5~2) ×105 mm· r/min时，采用脂润滑，否则用 油润滑。 脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。 油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用。
第16章 滚动轴承
组成
内圈 外圈
滚动体
保持架
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。
滚动轴承已经标准化，并由轴承厂大批生产。
§16-1 滚动轴承的基本类型和特点
公称接触角：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
种内径相同而外径和宽度不同的变化系列称为尺
寸系列。 GB/T272-93 规定轴承的尺寸系列代号由 基本代号左起第二、三位数字表示。 它表示的是内径和外径相同的 ( 同类 ) 轴承，在宽
左起的第二位数字代表轴承的宽 ( 高 ) 度系列，
(高)度方面的变化。
左起第三位数字代表轴承的直径系列，它表
示的是内径相同的同类轴承，在外径和宽度方面
向心轴承： P=Fr
见表6-11
推力轴承： P=Fa
五、角接触向心轴承轴向载荷的计算
受力分析：
Fs Fr
Fsi
α
Fi = Fsi +Fri Fs= ∑ Fsi ----内部轴向力
角接触向心球轴承
轴承类型 角接触向心球轴承
Fri
Fi
α= 15˚ α= 25˚ eFr 0.68Fr
α= 40˚ 1.14Fr
圆锥滚子轴承 Fa >e 的轴向系数 Y是 Fr
Fs
Fr / (2Y)
为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应: 成对使用，对称安装。
1.若 FA+ Fs2 >Fs1
压紧端：Fa1 = FA+ Fs2 放松端：Fa2 = Fs2
Fa 1 2 O2 F’2 F’1 O1 a2 a1 Fr2 Fr1 外圈窄边相对安装 (正装)
道为较深的沟槽，除主要承受径向载荷外，也能承 受一定量的双向轴向载荷。
2. 极限转速
滚动轴承转速过高会使摩擦面间产生高温，润滑
失效，从而导致滚动体回火或胶合破坏。
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。 如果轴承极限转速不能满足要求，可采取提高轴 承精度、适当加大间隙、改善润滑和冷却条件、 选用青铜保持架等措施。
为90％。
当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万
转时，轴承所能承受的载荷，称之为基本额定动
载荷，用C表示。
对于向心轴承，基本额定动载荷是在纯径向载荷
下进行寿命试验的，所以称其为径向基本额定动 载荷，记作Cr；
对于推力轴承，基本额定动载荷是在纯中心轴向
载荷下进行试验的，故称之为轴向基本额定动载
的变化。
③ 内径代号 表示轴承公称内径的大小，用基本代号左起 的第四、五两位数字Βιβλιοθήκη Baidu示，按表16-5的规定标注。
对于内径小于10mm和大于500mm的轴承，内径表示方法另有 规定，可参阅 GB/T292-93。
(2) 前置代号
轴承的前置代号表示成套轴承的分部件，用字母
表示。如：L表示可分离轴承的可分离内圈或外圈； K表示轴承的滚动体与保持架组件等。 (3) 后置代号
角，简称接触角。
分类：
1、按照承受载荷的方向或公称接触角的不同：
1)向心轴承、主要用于承受径向载荷，其公称 接触角α 从0°到45° 2)推力轴承，主要用于承受轴向载荷，其公称 接触角α 从大于45°到90°
2、按照滚动体形状：
1）球轴承
2）滚子轴承
滚子又分为圆柱滚子，圆锥滚子，球 面滚子和滚针。
10 C Lh 60n P
6

h
当 t>100℃ 时， → C ↓ 工作中冲击振动 → C ↓
引进温度系数 ft 进行修正。 引进载荷系数 fP 进行修正。
10 f t C 修正结果：Lh 60n f P P
6

h
1/
f P P 60n 或：C 6 Lh f t 10
基本额定寿命：
一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度
为 90 ％时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿 命，记作 L( 单位为百万转，即 106 r) 或 Lh[ 单位为 h(小时)]。
换言之，即 90 ％的轴承在发生疲劳点蚀前能达到
或超过的寿命，称为基本额定寿命。
对单个轴承来讲，能够达到或超过此寿命的概率
轴承的后置代号表示轴承的内部结构、密封、材
料、公差、游隙等特性要求，用数字和字母表示。 后置代号共分5组，排列顺序见表16-3。
例 16-1 试 说 明 轴 承 代 号 61208 、 7315AC/P5 、 7206CJ/P63的含义。 解： ① 61208——表示内径为 40mm，轻直径系列，正 常宽度结构的深沟球轴承， 0 级公差， 0 组游隙； ② 7315AC/P5——表示内径为75mm，中系列角接 触球轴承，接触角为250，5级公差，0组游隙。 ③7206CJ/P63——表示内径30mm 的轻窄系列角接 触球轴承，α=15°，6级公差等级，3组径向游隙， J则表示酚醛胶布实体保持架。
在安装时用某种方法使轴承中产生并保持一个
相当大的轴向力，以消除轴承的轴向游隙。 预紧的目的是： ①提高支承刚性； ②减少振动和噪音； ③提高旋转精度。
方法
加金属垫片 磨窄套圈
3. 轴承组合位置的调整 目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。 例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。 对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。
(1)基本代号
基本代号包括类型代号、尺寸系列代号和内径代号
三部分，通常由 5 位数 ( 字母 ) 组成，分别表明轴承 的类型、宽度、外径、内径。
① 类型代号
代表轴承的类型，用基本代号左起 的第一位数字或字母表示，代号的意义见表16-2第 一栏。
② 尺寸系列代号
为了满足不同承载能力的需要，
把同一内径的轴承，做成不同的外径和宽度。这
二、滚动承的密封 滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、 温度、密封表面的圆周速度有关。 毛毡圈密封 接触式 密封圈密封 间隙密封 非接触式 迷宫式密封 组合式密封 ---毛毡迷宫式密封
分类
接触式密封：
防漏油
防灰尘
毛毡圈密封
(a)
密封圈密封
(b)
适用场合： 脂润滑，要求环境清洁， 轴颈圆周轴速度v<4~5 m/s，工作温度不超过90℃
§16-3 滚动轴承的选择计算
滚动轴承的选用，首先是轴承类型的 选择。正确地选择出合适的轴承类型，首 先必须熟悉各类轴承的特点，然后考虑机 械设备对轴承的要求。
选择轴承类型总的原则是：选择轴承
性能特点与要求相符合的类型。
一、滚动体的受力分析
受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同； 受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不 受力； 下半圈各滚动体受力大小方向均不 同。
方法：套杯+调整垫片
轴承组合位置调整的方法： 套杯+调整垫片
锥顶点不重合！ 锥顶点重合！
三、 轴承组合的配合 内圈孔----轴 → 基孔制 → 轴公差：k6、m6 配合类型 外圈----轴承座孔 → 基轴制 → 孔公差： H7、J7、Js7 游动支点：G7 一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定 套圈紧。
Fmax 径向载荷的分布 Fr δ
可以导出：
Fmax
5 Fr z
二、滚动轴承的失效形式
1）疲劳点蚀 安装润滑和维护良好
2）塑性变形
转速很低或作间歇摆动
3）磨损、胶合、 润滑不良、 密封不严、 多尘条件
三、轴承寿命
轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一
个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套
3. 角偏差
轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈 中心线发生相对倾斜。其倾斜角θ称为角偏差。
§16-2

滚动轴承的代号
国家标准GB/T292-93中规定，轴承的代号用字母加数字表示
，由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。
基本代号是轴承代号的基础和核心，前置及后置代号都是对 基本代号的补充。
荷，记作Ca；
大量试验表明，滚动轴承的基本额定寿命L
(106r)与基本额定动载荷 C (N)、当量动载荷 P(N)间
的关系为
C L P
式中：

10 r
6
ε为寿命指数，对于球轴承ε=3，对于滚子轴承ε=10/3。
C为基本额定动载荷，对向心轴承为Cr，对推力轴承为Ca 。
当量动载荷 P 是一假想载荷，在这一假想 的当量动载荷 P 作用下，轴承的寿命与实际载 荷作用下的寿命相等。 也可以说当量动载荷 P 是一个与实际载荷 对轴承的疲劳影响等效的假想载荷。 实际计算时，用小时表示轴承寿命比较方 便，用小时数表示的轴承寿命为
四、轴承的拆装 内圈： 轴肩高度 < 内圈外经
结构不合理
外圈： 应留拆卸高度，或留螺孔。
h1 h1
2.若
FA+Fs2 < Fs1
放松端： Fa1 = Fs1
压紧端： Fa2 = Fs1 - FA
结论： 放松端轴承的轴向载荷 = 内部轴向力 压紧端轴承的轴向载荷 = 其余轴向力的代数和
§16-4
滚动轴承的润滑和密封
润滑目的--减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。 密封目的--防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。
N
以上两式是设计计算时常用的轴承寿命计算式，
由此可确定轴承的寿命或型号。
各类机器中轴承预期寿命 Lh 的参考值列于表 16-
10中。
四、当量动载荷的计算
含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重 影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定 动载荷相当。 计算公式： P=X Fr+Y Fa X----径向动载荷系数； Y----轴向动载荷系数。
1
3
1. 承载能力
在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴
承的1.5~3倍。
角接触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。
轴向接触(α=90°)推力轴承只能承受轴向载荷。
径向接触 (α=0°) 向心轴承，当以滚子为滚动体时，
只能承受径向载荷；当以球为滚动体时，因内外滚
圈的总转数，或在某一转速下的工作小时数，
称为轴承的寿命。 一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百 分率，称为轴承寿命的可靠度。
L/(1×10-6 r) 20 15 10 5 100 50
R(%) 轴承的寿命曲线
0
滚动轴承的寿命 长短与要求的可靠度 高低有关，要求的可 靠度愈高，轴承的寿 命愈短。 如图所示，当寿 命L为1×106r(转)时， 可靠度R为90％；L 为5×106r时，可靠 度R为50％。
预留补偿间隙 C=0.2~0.3 mm
两端固定支承
2. 一端固定、一端游动 一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。 适用于温度变化较大的长轴。
L
固定支承
游动支承
游动支承
二、 轴承组合的调整 1. 轴承间隙的调整 加减垫片的厚度 方法： 螺钉调整 调整垫片
加减垫片
螺钉调整
2. 轴承的预紧 为了提高轴承装置的刚性，对于成对并列安装 使用的角接触球轴承和圆锥滚子轴承，常采用预紧 轴承。
适用场合： 脂或油润滑，轴颈圆周轴 速度v<4~5 m/s，工作温 度: -40~100℃
δ=0.1~0.2 mm
δ
δ=1.5~2 mm δ
(a)
迷宫式封圈
(b)
适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用 脂的滴点。密封效果可靠。
组合式密封：
组合封圈
适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。
§16-5 滚动轴承的组合设计
为保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺
寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理好轴承与其周
围零件之间的关系。也就是要解决轴承的轴向位置固定、
轴承与其他零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一 系列问题。
一、轴承的固定
固定方式
两端固定 一端固定、一端游动。