滚动轴承基本知识及应用

O
n
n
Fs Fsi Qi tg Fr tg
i 1
i 1
FrR Ri
tg Fs Fa tg
Fr Fr
Fa Fr tg
轴向力 > 单个滚动体受载产生的派生轴向力
Si F
Qi
——多个滚动体受载的条件
结论：
1）角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在Fr和Fa的联合 作用下工作，或成对使用对称安装。
Fr较大，Fa较小时 ——深沟球轴承
Fa较大，Fr较小时 ——深沟球轴承+推力球轴承 推力角接触轴承
2、 n高，载荷小，旋转精度高→ 球轴承 n低，载荷大，或冲击载荷→ 滚子轴承
3、要求n<nlim——极限转速 6、7、N——nlim较高 5——nlim较低
4、轴的刚性较差，轴承孔不同心——调心轴承
（1）对只能承受径向载荷Fr的轴承（N、NA轴承） 后，才将能轴和承P基所=本受F额的r 定实动际载载荷荷进换行算比成较与。实换验算条后件的相载同荷的是载一荷
（2个）等对效只的能假承想受载轴荷向，载称荷为Fa当的量轴动承载（荷5和8）
P = Fa （3）同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承
P = X Fr +Y Fa
（3）基本额定动载荷C
基本额定寿命为一百万转（106）时轴承所能承受 的恒定载荷。
即在基本额定动载荷作用下，轴承可以工作106 转而 不发生点蚀失效，其可靠度为90%。基本额定动载荷大， 轴承抗疲劳的承载能力相应较强。（由试验得到）
（4）基本额定静载荷（径向C0r，轴向C0a）： 是指轴承在静止状态时与滚动体及滚道的总永久变形
单向推力球轴承只能承受单向轴向载荷，两个套圈的内孔不一样大，
内径较小的是紧圈，与轴配合，内孔较大的是松圈，与机座固定在一起。
极限转速较低，适用于轴向力大而转速较低的场合。
双向推力球轴承可承受双向轴向载荷，中间套圈为紧圈，与轴配合，
另两套圈为松圈。高速时，由于离心力大，球与保持架因摩擦而发热严重，
寿命较低。常用于轴向载荷大、转速不高处。
（2）轴向载荷对载荷分布的影响 ① 当只有最下面一个滚动体受载时
F
FrR
Ri
Qi
tg Fs Fa tg
Fr Fr
——载荷角，Fa与Fr的合力F与径向平面的夹角
② 受载滚动体增多时
在同样Fr作用下，派生轴向力FS↑
多个滚动体受载派生的轴向力的合力 S
FaA
> 只有一个滚动体受载时派生的轴向力
（1）内部结构代号（36页表2－11） C、AC、B——角接触球轴承的接触角
15 25 40
（2）密封、防尘与外部形状变化代号
（3）轴承的公差等级 （36页表2－12）
公差等级 ： 0 6 6X 5 4 2 代 号： /P0 /P6 /P6X /P5 /P4 /P2
精 度： 低
高
0级为普通级，其代号可省略
X——径向载荷系数 Y——轴向载荷系数
X、Y由42页表2-16查得
3）寿命校核计算公式
P(N)
命 载L荷与实P之基验间本表的动明关载，系荷基根为、根相本据P当据关额轴=量轴手定X承动承册寿F型r动查号+载得Y由荷FCa型计号算由P L10=常数
1）基本概念
（1）轴承寿命： 轴承中任对一于元向件心出轴现承疲，劳是剥在落纯扩径展向迹载象荷前下运行转的总
转数或一的定寿转命速实下验的，工故作称小径时向数基。本额定动载荷 （2）基本额定（寿C命r）L1；0 对于推力轴承，是在纯轴向载荷
同一下批行轴的承寿在命相实同验工，作故条称件为下轴工向作基，本其额中定90动%的 轴承在产载生荷疲（劳C点a）蚀前所能运转的总转数L10（以106 为单位）或一定转速下的工作时数 Lh
含铬合金钢（GCr15、GCr6、 GCr15SiMn、GCr9等），热处理 后硬度可达HRC61-65。
保持架：低碳钢板冲压而成， 高速轴承多采用有色金属（如黄铜） 或塑料保持架。
（三）滚动轴承的游隙、接触角和调心性能
1、滚动轴承的游隙
径向游隙： 轴向游隙：
2、滚动轴承的接触角（公称接触角α）
滚动体和外圈接触处的法线nn与轴承径向平面的夹 角α称为公称接触角
（6）滚针轴承
这类轴承采用数量较多的滚针作滚动体，一般没有保持 架。径向结构紧凑，且径向承载能力很强，价格低廉。缺点 是不能承受轴向载荷，滚针间有摩擦，旋转精度及极限转速 低，工作时不允许内、外圈轴线有偏斜。常用于转速较低而 径向尺寸受限制的场合。
（7）角接触球轴承（图9－3j）
能同时承受径向载荷与单向的轴向载荷，公称接触 角α有15°、25°、40°三种。α越大，轴向承载能力也越 大。通常成对使用，对称安装。极限转速较高。适用于转 速较高、 同时承受径向和轴向载荷的场合。
（8）推力调心滚子轴承
可以承受很大的轴向载荷和一定的径向载荷。滚子为 鼓形，外圈滚道为球面，能自动调心，允许轴线偏斜 2°～3°，转速可比推力球轴承高，常用于水轮机轴和起 重机转盘等。
（五）滚动轴承的代号
前置代号 （字母）
∣ 轴 承 分 部 件 代 号
基本代号（数字、字母）
后置代号
一 二 三 四五
α越大，轴承承受轴向载荷的能力越大
轴承套圈传递给滚动体的合力与轴承径向平面的夹 角β称为接触角，又称载荷角
3、滚动轴承的调心性能
（四）滚动轴承的类型、特点和应用
1、按接触角
=0
0<≤45°
45°<<90°
=90°
向心(a)轴承 向心角(b接) 触轴承 推力(c角) 接触轴承 推(d力) 轴承
径向力
（4）轴承的径向游隙 （5）保持架代号
二、滚动轴承类型和公差等级的选择
合理选择：轴承的类型、公差等级和尺寸应选择得当 选择方法：经验法并考虑下列因素：工作载荷、转速、 支承刚性、安装精度 1、主要受Fr → 向心轴承
主要受Fa，n不高时→推力轴承 同时受Fr和Fa均较大时
——角接触球轴承7类（n较高时） ——圆锥滚子轴承3类（n较低时）
2）为使更多的滚动体受载应使 Fa Fr tg
3）Fr不变时，Fa由最小值（一个滚动体受载）逐渐 增大（即载荷角增大），则受载滚动体数↑
当时 tg 1.25tg，下半圈滚动体受载
4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，∴安装3 和7类轴承不能有较大的轴向窜动量。
2、滚动轴承的失效形式和计算准则
量相对应的径向静负荷（或中心轴向静负荷）。 在设计中常用的三个基本参数：
满足一定疲劳寿命要求的基本额定动载荷Cr（径向） 或Ca（轴向）
满足一定静强度要求的基本额定静强度C0r（径向） 或C0a（轴向）各种轴承性能指标
控制轴承磨损的极限转速N0。
值C、C0、N0等可查有关手册。
2）滚动轴承的当量动载荷P（实际计算载荷）
5、便于装拆和间隙调整——内、外圈不分离的轴承 6、3和7两类轴承应成对使用，对称安装 7、旋转精度较高时——较高的公差等级和较小的游隙 8、优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承
三、滚动轴承的尺寸选择
根据载荷的大小、方向、性质及使用寿命要求，通过计 算，选出尺寸（型号）合适的轴承
1、滚动轴承的受力情况
(3)组合式密封
在油沟密封区内的轴上装上一个甩油环，当油落在环上时可靠离心
力的作用甩掉再导回油箱。在高速时密封效果好
动载荷系数X、Y查找方法与步骤 1、根据轴i 为承滚型动号体由列相数关手册查得Cr、C0r 2、计算iFA/ C0r ，并根据计算结果查相应的 e值 3、计算出FA/ FR ，与e值进行比较，可由表2-16查得相应
（4）圆柱滚子轴承
（5）调心球轴承
只能承受径向载荷， 不能承受轴向载荷。承受 载荷能力比同尺寸的球轴 承大，尤其是承受冲击载 荷能力强，极限转速较高。
用于承受径向载荷，也能承受 少量的双向轴向载荷。外圈滚道为 球面，具有调心性能，内外圈轴线 相对偏斜允许0.5°～2°，适用于 多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难 于精确对中的支承。
1）受轴向载荷Fa
R n
各滚动体平均分担
2）受径向载荷Fr
上半圈滚动体不受力 —— 非承载区
下半圈滚动体受力
—— 承载区
Qmax
3）角接触轴承同时受 Fr 和 Fa
（1）角接触轴承的派生轴向力FS
FS≈1.25Fr tgα
S
FaA
O
FS方向——有使内、外圈分离的趋势。 故要成对使用、对称安装
Si
的X、Y值
内容提要
滚动轴承的结构、特性、类型和代号 滚动轴承的类型和公差等级选择 滚动轴承的尺寸选择 滚动轴承的组合结构设计
一、滚动轴承的结构、特性、类型和代号
（一）滚动轴承的基本结构
保持架 外圈
内圈 滚动体
保持架
滚动体的形状
（二）滚动轴承的材料
滚动体与内外圈：要求高的硬 度和接触疲劳强度、良好的耐磨性 和冲击韧性。
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。
面对面安装
背对背安装
Pr P
Fr1
FF'S1 NhomakorabeaPa
F S1即为派生轴向力,或称内部轴向力
由图可知，轴承1、轴承2所受的轴向 力取决于派生轴向力S1、 S2和轴向力 Pa
两端单向固定
一端双向固定、一端游动
两端游动
滚动轴承的密封
滚动轴承的密封
非接触式密封：这类密封没有与轴直接接触，多用于速度较高的场合
(1)油沟式密封 在轴与轴承盖的通孔壁间留0.1～
0.3mm的窄缝隙，并在轴承盖上车出 沟槽，在槽内充满油脂。结构简单， 用于v<5～6m/s的场合
(2)迷宫式密封 将旋转和固定的密封零件间的
间隙制成迷宫形式，缝隙间填入润 滑油脂以加强密封效果。适合于油 润滑和脂润滑的场合。
表3-1图
（2）圆锥滚子轴承（图示）
能承受较大的径向载荷和
单向的轴向载荷，极限转速较
低。 内外圈可分离，故轴承游
隙可在安装时调整，通常成对
使用，对称安装。适用于转速
不太高、轴的刚性较好场合
（3）推力轴承
单推力轴承
双推力轴承
<90°
=90°
) 推力球轴承的套圈(d与) 滚动体多半是可分离的。有单向和双向之分。
主要失效形式： 1）疲劳点蚀
安装润滑和维护良好
滚动轴承的主要失效形式
2）塑性变形
转速很低（小于10r/min） 或作间歇摆动
3）磨损
润滑不良、 密封不严、 多尘条件
计算准则： 一般轴承：疲劳寿命计算（针对点蚀)
静强度计算
低速或摆动轴承：只进行静强度计算
高速轴承：进行疲劳寿命计算、校验极限转速
3、滚动轴承的动载荷和寿命计算
（2）尺寸系列代号： 基本代号左起第二、三位（如 表2－8）
宽度系列——左起第二位
数字 0 ~ 9
0系列（正常宽度）可省略
有时1系列也可省略 见35页表2-8
直径系列——左起第三位
数字 0 ~ 9
（3）轴承的内径代号：基本代号左起四五位数字35页表2－9
a) d=10, 12, 15, 17mm 时： 代号 00 01 02 03
毡圈密封
接触式密封
皮碗密封
将矩形剖面的毡圈放在轴承盖 上的梯形槽中，与轴直接接触。 结构简单，但磨损较大，主要用 于v<4～5m/s的脂润滑场合。
皮碗放在轴承盖槽中并直接压在轴 上，环形螺旋弹簧压在皮碗的唇部用来 增强密封效果。唇朝内可防漏油，唇朝 外可防尘。安装简便，使用可靠，适用 v<10m/s的场合。
（字母+数字）
∣∣∣ ∣ 类宽直 内 型度径 径 代系系 代 号列列 号
代代 号号
∣∣ ∣∣∣∣ ∣ 密保 特公内游 其 封持 殊差部隙 他 与架 轴等结代 代 防及 承级构号 号 尘材 材代代 代料 料号号 号代 代
号号
1、基本代号
（1）轴承类型代号： 基本代号左起第一位 （见表2－7第一栏）
1 —调心球轴承 3 —圆锥滚子轴承 5 —推力球轴承 6 —深沟球轴承 7 —角接触球轴承 N —圆柱滚子轴承
b) d= 20 ~ 480mm 时： d=代号×5(mm)
c) d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm 时
代号 = 内径尺寸
直径代号 / 内径代号
2、前置代号
基本代号左边，表示轴承的分部件，用字母表示 L、K、R、NU、WS、GS GB/T272－1993
3、后置代号
基本代号右边，用字母或数字表示轴承的结构、公差、 游隙及材料的特殊要求等（36页表2－10）
径向力（主要） 径向力
轴向力
轴向力
轴向力 （主要）
2、按滚动体形状：
球 轴承 ——承载能力低，极限转速高 滚子轴承——承载能力高，极限转速低
常用滚动轴承的类型 教材P32 表2—7
3、最常用几种 ：
（1）深沟球轴承（向心球轴承）（图示）
主要承受径向载荷，也可同时承受少量 双向轴向载荷，工作时内外圈轴线允许偏 斜8′～16′。 摩擦阻力小，极限转速高，结 构简单，价格便宜，应用最广泛。但承受 冲击载 荷能力较差。适用于高速场合，在 高速时，可能来代替推力球轴承。