第十四章 滚动轴承

第十四章 滚动轴承

讨论题

14-1 解：

滚动轴承类型选择的基本原则是：①承载能力。轴承所受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要根据，同时也应考虑极限转速。如转速较高，载荷较小，要求旋转精度较高时，宜选用球轴承；转速较低，载荷较大或有冲击载荷时应选用滚子轴承。以径向载荷为主时，首选深沟球轴承，当径向载荷较大时，可用圆柱滚子轴承。而只受轴向力时可选用推力球轴承。同时受径向载荷与轴向载荷的作用，可选用角接触球轴承和圆锥滚子轴承等。在内径相同条件下，外径愈小，极限转速愈高，故轻型比重型要高。②调心性。当两个轴承座孔不同轴线或轴承载后变形大等，轴承内、外圈会发生相对偏斜时，应选用调心轴承。③安装与拆卸。装拆频繁的轴承选用分离型轴承为好。④经济性。一般球轴承比滚子轴承价廉，选择高精度轴承须慎重，对旋转精度有严格要求的高速轴，才选用高精度，一般的机械传动中可用普通精度等级的轴承。 （1）电动机转子轴n =1450r/min ，用深沟球轴承 （2）吊架装置中：滑轮轴用深沟球轴承 吊钩用单列推力球轴承 （3）通过计算I 轴上的轴向力为F a1=425 N

II 轴上的轴向力为F a3-F a2=1088-426=662 N III 轴上的轴向力为F a3=1088 N 由于β=8°6′34″较小，产生的轴向力不大，考虑到经济性以及使用维护的方便可均采用深沟球轴承。

（4）蜗轮上的轴向力19779

10975

.882000200011t 2a =⨯⨯==

=d T F F N ，可采用单列圆锥滚子轴承，蜗杆轴须采用一端固定，一端游动的支承，轴向力F a1=8898 N ，固定端

用一对圆锥滚子轴承，游动端可用深沟球轴承。

14-2 解：

（1）查GB/T276-1994得

（1）滚动轴承的基本元件有内圈、外圈、滚动体、保持架。内外圈及滚动体一般采用轴承钢如GCr15、GCr15SiMn 等，淬火硬度不低于60HRC ，并磨削抛光，因为保证轴承强度、韧性，刚度等方面的要求。材料须高的硬度，高的强度，良好的耐磨性和冲击韧性，保持架一般用较软的材料如低碳钢、铜合金、铝合金、工程塑料等，主要作用是隔开滚动体，使其均匀分布在座圈内，须为一些冲压件或焊接件，且减摩性要好。 （2）第1组轴承是同一种类型（深沟球轴承）同一内径（公称尺寸均为40mm ）同一宽度系列（窄系列）。但不同直径系列的轴承。其承载能力不同，轻系列承载能力最低，其次为中系列，重系列承载能力最高。第2组轴承表示同一公称尺寸（内径d =30mm ）同一直径系列（轻系列）同一宽度系列（窄系列，推力轴承为正常系列）但不同类型的轴承。它们的外形尺寸相同，但由于滚动体不同，承载能力不同。滚子轴承的承载能力大于球轴承的承载能力。深沟球轴承（6206）主要承受径向力，也可同时承受小的双向轴向力。圆柱滚子轴承（N201）用于承受较大的径向力，不能承受轴向力。7206C 和30206能同时承受径向力及单向的轴向力。51206轴承只能承受轴向力。 （3）圆锥滚子轴承因滚动体为圆柱，与座圈为线接触，故摩擦因数大，摩擦阻力大发热量大，所以极限转速较低；推力轴承，高速时离心力大、钢球与保持架磨损发热严重、寿命低、故极限转速低。 （4）角接触求轴承（7206C ）及圆锥滚子轴承（30206）常成对使用，反方安装。因这两类轴承在结构上存在接触角α，在承受径向载荷时要产生内部轴向力，内部轴向力将使内、外圈互相分离，为使内部轴向力平衡，避免轴向窜动，通常成对使用，反向安装。 （5）圆锥滚子轴承为可调游隙的轴承，可通过调整轴承内外圈的相互位置得到所需的轴向游隙，它又是内外圈可分离的，安装时能通过调整垫片的厚度，便轴承端盖压紧轴承外圈，从而得到所需的游隙。

14-3 解：

滚动轴承的寿命计算公式：ε

⎪⎭

⎫ ⎝⎛=P C

L 61010

式中： C ——轴承的基本额定动载荷（N ） P ——轴承的当量动载荷（N ） ε——轴承的寿命指数。球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3 L 10——轴承的基本额定寿命（106 r ） 当轴承的工作转速为n (r/min)，则：

n L L 6010h =，ε

⎪⎭

⎫ ⎝⎛=P C n L 16670h

（1）对于6207轴承转速一定时，P 增大为2P ，寿命将下降为L h /8

（2）P 一定，n 增大为2n ，寿命将下降为L h /2

（3）6207轴承的极限转速高寿命低，N207轴承的C r大寿命高，因为6207轴承的滚动体为球，而N207的滚动体为滚子，球轴承与座圈为点接触，摩擦因数小，摩擦阻力小，发热量小，旋转精度高，故极限转速高但承载能力低，抗冲击能力差，反之滚子与座圈为线接触，承载能力高，但极限转速低。

思考题及习题

14-1 解：

基本额定寿命L10：一批同样型号的轴承在同样的条件下运转，其中90%的轴承能达到的寿命。可用寿命公式（14-31）计算确定。

基本额定动载荷C：当轴承的基本额定寿命为106转时，轴承所受的载荷值。当轴承型号一定时，查轴承标准可确定。

基本额定静载荷C0：受载最大的滚动体和滚道接触中心处的接触应力达到一定值（如球轴承为4200MPa调心球轴承为4600MPa，滚子轴承为4000MPa）的载荷。轴承型号已知时查标准可知。

当量动载荷P：它为一假想载荷，在它作用下轴承的寿命与实际联合载荷作用（径向载荷与轴向载荷联合作用）下寿命相同，其一般计算公式为

P=XF R+YF A

式中：

X、Y——分别为径向、轴向载荷系数其值查表14-7；

F R、F A——轴承所受的名义径向载荷，轴向载荷（N）。

14-2 解：

滚动轴承的失效形式有：①滚动体或座圈工作表面产生疲劳点蚀；②轴承元件的工作表面发生塑性变形而出现凹坑；③磨损。

其设计准则是：

①一般工作条件的回转轴承，针对疲劳点蚀，进行疲劳强度（寿命）计算（按基

本额定的动载荷计算）；

②低速轴承或受冲击载荷，重载的轴承，针对塑性变形，进行静强度计算（按基

本额定静载荷计算）；

③高速轴承，针对磨损，烧伤等，须验算极限转速。

14-3 解：

向心角接触轴承由于结构上存在公称接触角α，在承受径向载荷F R时，要产生内部轴向力S。可见《机械设计》教材图14-8，S为轴承承受载荷时各滚动体产生的轴向分力F i sinα之和，可用近似公式S≈1.25F R tanα计算。内部轴向力使两轴承受轴向载荷情况发生了变化，使一端轴承“压紧”，其轴向力增大（外部的轴向力和内部轴向力的代数和），另一端轴承“放松”，其轴向力等于它本身的内部轴向力。为此在计算轴承的寿命时，轴承的轴向载荷应把内部轴向力考虑进去。

由以上分析，可知计算轴承的轴向载荷时，首先判明外来轴向力和内部轴向力合力的指向，确定“压紧”端轴承，“压紧”端轴承的轴向力等于除其本身的内部轴向力外其它轴向力的代数和，另一端轴承的轴向力等于它本身的内部轴向力。

14-4 解：

滚动轴承组合设计时应考虑以下问题：