《滚动轴承》PPT课件

例题 30208轴承的额定动载荷Cr=34000N。求：1）当量动 载荷P=6200N，工作转速n=730rpm时，轴承的寿命L
h是多少？2）P=6200N，若要求Lh≥104小时，允许的
最高转速是多少？3）工作转速n=730rpm，要求Lh≥1
04小时，允许的最大当量动载荷 P是多少？（取ft=1.0）
➢ 对常用内径d=20～480mm的轴承，内径一般为5的倍数， 这两位数字表示轴承内径尺寸被5除得的商数；
➢ 对于内径为10 mm、12 mm、15mm和17 mm的轴承， 内径代号依次为00、01、02和03。
▪轴承的直径系列（即结构相同、内径 相同的轴承在外径和宽度方面的变化 系列）用基本代号右起第三位数字表 示。
推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过 大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力， 发热大，极限转速较低。
（三）轴承的调心性能
➢ 由于安装误差或轴的变形等都会引起轴 承内外圈中心线发生相对倾斜，其倾斜 角称为角偏差。
➢ 角偏差较大时会影响轴承正常运转，应 采用调心轴承。
调心轴承的外圈滚道表面是球面，能自动 补偿两滚道轴心线的角偏差，从而保证轴 承正常工作。
轴承代号小结
内圈 L 外圈 保持架 K 滚动体
基本代号
五 四 三 二一
后置代号
类型 0
内径：20～48
特殊材料 特殊结构
直径系列：2轻3中4重 C15 AC25
宽度系列：多数正常系列可不标 B 40
公差/P2、4、5、6、6x、0
例：71211C/P5
游隙/C1、2、0、3、4、5
——角接触球轴承、正常宽度、轻系列、直径55mm、 接触角15、5级精度；常用游隙。
时，外壳上的轴承孔仍成一次 的变形都要阻滞滚动体的滚
镗出，这时可利用衬筒来安装 动而使轴承提前损坏。
尺寸较小的轴承。当两个轴承 ➢ 外壳及轴承座孔壁应有足够
孔分在两个外壳上时，则应把 两个外壳组合在一起进行镗孔。
的厚度，壁板上的轴承座的 悬臂应尽可能地缩短，用加 强肋来增强支承部位的刚性。
（二）轴承的配置
当量动载荷计算：既承受径向载荷，又 承受轴向载荷的轴承。
L10
( Cr ) P
①层
轴承寿命计算：所有轴承
例题 一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。L1＝40mm，
L2＝200mm，轴端作用有轴向力Fa＝800N，径向力Fr＝ 1500N。试计算两轴承的径向载荷R及轴向载荷A。（注：
轴承的派生轴向力为0.68 Fr ）。
机械设计中常以机器的中修、大修年限作为轴承的设计寿命。
Lh
106 60n
(
ftC ) fpP
C
fpP ft
60n 106 Lh
例题 已知某球轴承，当它的转速为n1，当量动载荷P1= 25
00N时，其寿命为8000小时。试求：（1）若转速保 持不变而当量动载荷增加到P2=5000N时，其寿命应为 多少？（2）若转速增加一倍，即n2=2n1，而当量动 载荷保持不变时，其寿命应为多少小时？
（三）滚动轴承的基本额定动载荷
基本额定动载荷——使轴承的基本额定寿命等 于106转的载荷值，用符 号C表示。
➢对于向心轴承、角接触球轴承或圆锥滚子轴承—— 径向基本额定动载荷Cr
➢对推力轴承——轴向基本额定动载荷Ca
L10
(C ) P
106 r
Lh
106 60n
( C ) P
60n C P 106 Lh
解： 由
Lh
106 60n
( C ) P
有①
Lh
106 60 730
(
34000
10
)
3
6200
6639.86
h
②
Lh
106 60n
(
34000
10
)
3
6200
104
h
n 484.71 rpm
③
Lh
Fra Baidu bibliotek
106 60 730
(
34000
10
)
3
P
104
h
P 5483.3 N
滚动轴承的当量动载荷
L10
图 图 图
向心轴承——4、1、2、6、N、NA
向心推力轴承——3、7
推力轴承——5 推力向心轴承——2 9
不能承 受轴向 载荷
4
1
2
3
5
6
7
29
N
NA
代号
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
返回
（二） 滚动轴承的代号（GB/T272—1993）
内径代号：基本代号的右起第一、二位数字表示。
滚动轴承的材料
内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15等， 硬度60～65HRC
保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料等
保持架的作用：均布滚动体，避免滚动体直接接触， 减少发热和磨损。
§02 滚动轴承的主要类型及其代号
（一） 滚动轴承的主要类型、性能和特点
向心轴承——主要承受径向载荷Fr的轴
滚
承。
动 轴 承
§03 滚动轴承类型的选择
（一）轴承的载荷
方向
径向R 轴向A R+A
1、2、6、N、NA 5 3、7、6、1、2
大小 滚子轴承的承载能力优于球轴承。
➢滚子轴承主要元件间是线接触，宜用于承受较 大的载荷，承载后的变形也较小。
➢球轴承主要为点接触，宜用于承受较轻的或中 等的载荷，在载荷较小时，应优先选用球轴承。
压紧！
放松！
Fr1
轴承的派生轴向力
F1 '
Fr2 F2 '
解：
由
Fr Fr1
Fr1 L2
Fr 2 Fr
L1
得
FFrr21
300 N 1800 N
FF21
' '
0.68 0.68
300 204 N 1800 1224
N
因 Fa F1' F2 '
轴有向右运动的趋势！
Fa1 F2 'Fa 1224 800 424 N
(C ) P
P =？
① 既承受径向载荷，又承受轴向载荷的轴承
P X Fr Y Fa
X——径向载荷系数 Y——轴向载荷系数
② 仅承受径向载荷的轴承 P Fr
③ 仅承受轴向载荷的轴承 P Fa
如图可知，深沟球 轴承、C系列角接 触球轴承的轴向承 载能力取决于轴向 载荷的相对大小！
向心推力轴承轴向载荷Fa的确定
▪直径系列代号有0、1、2、3、4，对 应于相同内径轴承的外径尺寸依次递 增。
▪ 轴承的宽度系列（即结构、内径和直径系列都相同的轴承， 在宽度方面的变化系列）用基本代号右起第四位数字表示。
▪ 当宽度系列为0系列时可不标，但对于调心滚子轴承和圆锥 滚子轴承，宽度系列代号0应标出。
后置代号
➢轴承的公差等级分为2级、4级、5级、6级、6x级 和0级，共6个级别。依次由高级到低级，其代号 分别为/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。
tg
Fr
tg
Fr FN 1 FN 2 FN 3 FN 1 FN 2 FN 3
①角接触球轴承及圆锥滚子轴承总是在径向力Fr和轴向力Fa
的联合作用下工作。为了使较多的滚动体同时受载，应使
Fa比Frtgα大一些； ②在同样的径向力Fr作用下，当轴向力Fa由最小值逐步增大
时，同时受载的滚动体数目逐渐增多，与轴向力Fa平衡的 派生轴向力Fd也随之增大。
§06 轴承装置的设计
（一）支承部分的刚性和同心度
对于一根轴上两个支承的
轴承座孔，必须尽可能地保持
同心，以免轴承内外圈间产生
过大的偏斜。最好的办法是采
用整体结构的外壳，并把安装 ➢ 轴和安装轴承的座孔、轴承
轴承的两个孔一次镗出，如在 装置中的其它受力零件，必
一根轴上装有不同尺寸的轴承 须有足够的刚性，这些零件
2~4’
8~16’
2~3°
（四）轴承的安装与拆卸 （五）经济性：球比滚子便宜，精度适宜。
§04 滚动轴承的工作情况
（一）轴承工作时轴承元件上的载荷分布
轴承工作时，各个 滚动体、套圈不同 位置的载荷是不一 样的。
（二）轴承元件上的载荷及应力的变化
载荷
轴向力由滚动体平均分担
受最大径向载荷的滚动体负载为
脂润滑 rpm 5600 5000 5300 3600 2800
油润滑 rpm 7000 6300 7000 4500 3600
对高转速的轴承：
1、优先选用球轴承（减小润滑的阻力）； 2、轻系列轴承优于中、重系列（减小离心力）； 3、实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减
小摩擦）； 4、提高公差等级、改善润滑条件等。
面对面安装
背对背安装
➢向心推力轴承在受到径向载荷Fr作用时会产生派 生轴向力F’。故，向心推力轴承必须成对使用。
➢在外部轴向力FA和派生轴向力F1’、F2’的联合作用 下，应该根据力的平衡确定每个轴承受到的轴向
力Fa。
保证半圈滚动体受载时派生轴向力F’1、F’2的计算
根据轴的受力平衡的条件，可有如下结论： ①根据派生轴向力F’1、F’2及外加轴向载荷FA判断
解： （1）当量动载荷增加到P2= 5000 N
时 由
Lh
106 60n
( C ) P
106 ( C ) ( C )
Lh1 Lh 2
60n P1 106 ( C ) 60n P2
(
P1 C
)
P2
( P2 ) P1
( 5000 )3 8 2500
得：Lh2=1000 小
时 （2）同理，若转速增加一倍时，其寿命应为4000小时。
§05 滚动轴承尺寸的选择
（一）滚动轴承的失效形式
① 疲劳点蚀：一般轴承的主要失效形式。 ② 塑性变形：转速很低的轴承的失效形式。
磨损、元件回火、元件破裂：破坏正常工作 条件引起的失效。
设计准则
➢转速大于10r/min，进行寿命计算； ➢转速小于10r/min，进行静强度计算； ➢高速轴承，寿命计算，校验极限转速。
轴承承载方向举例
（二）轴承的转速
极限转速 nlim ：载荷P0.1C，冷却正常，0级公
差时轴承的最大允许转速。
轴承型号 6212
额定动载荷 Cr（KN）
41.0
额定静载荷 C0 （KN）
31.5
6312
64.1
49.4
7212AC
43.1
39.6
30212
60.4
58.5
30312
115.0
115.0
出哪个轴承被“压紧”，哪个轴承被“放松”。 ②被“放松”轴承的轴向力等于其自身的派生轴向
力； 被“压紧”轴承的轴向力等于除其自身派生轴向 力外，其它各轴向力的代数和。
滚动轴承计算回顾
根据轴向外载荷FA和内部
派生轴向力F’确定Fa
③层
轴向力计算：向心推力轴承，
3和7
Fa=？
P=？
P X Fr Y Fa ②层
（二）轴承寿命
单个轴承，其中一个套圈或滚 动体材料首次出现疲劳扩展之 前，一个套圈相对于另一个套 圈的转数称为轴承的寿命。
在相同的运转条件下，一组轴承中10％的轴承发生点 蚀破坏，而90％的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以 106为单位）或小时数作为轴承的寿命，并将这个寿 命称为基本额额定寿命（L10）。
➢公差等级中，6x级仅适用于圆锥滚子轴承。0级为 普通级，在轴承代号中不标出。
➢常用的轴承径向游隙系列分为1组、2组、0组、3 组、4组和5组，共6个组别。径向游隙依次由小到 大。
➢0组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出， 其余的游隙组别在轴承代号中分别用/C1、/C2、/
前置代号
轴承分部件代号
F0
5 z
Fr
滚动体、转动 套圈上的应力
变化
固定套圈上的 应力变化
轴向载荷对载荷分布的影响
当只有一个滚动体受载
时，派生轴向力Fd是：
Fd Frtg
轴向载荷越大，同时 受载的滚动体越多！
设，有三个滚动体受载 Fd Fd 1 Fd 2 Fd 3
时，总派生轴向力Fd是：
(FN 1
FN 2
FN 3 )
1、双支点各单向固定
2、一支点双向固定，另一端支点游动
（三）滚动轴承的轴向紧固
（四）轴承游隙及轴上零件位置的调整
（五）滚动轴承的配合
滚动轴承是标准件，为便于轴承的互换和生产，规定： ①轴承内孔与轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为
轴承
本章内容: • 滚动轴承 • 滑动轴承 本章重点：滚动轴承的基本类型的特点和选
用、动压润滑的基本原理 本章难点：熟悉轴承代号
滚动轴承
❖滚动轴承依靠主要元 件间的滚动接触来支 承转动零件的。
❖与滑动轴承相比，滚 动轴承具有摩擦阻力 小，功率消耗少，起 动容易等优点。
§01 概述
球轴承
滚子轴承
1、内圈 2、外圈 3、滚动体 4、保持架
推力轴承——只能承受轴向载荷Fa的
轴承。
向心推力轴承——能同时承受径向载荷 和轴向载荷的轴承。
▪ 向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点（线）
处的法线N-N与半径方向的夹角α叫做轴承的接
触角。
▪ 轴承实际所承受的径向载荷Fr与轴向载荷Fa的合
力与半径方向的夹角β，叫做载荷角。
图 图
图
图 图
图 图 图
Fa2 F2 ' 1224 N
滚动轴承的静载荷
➢慢速摆动或转速极低的轴承失效形式是塑性变形。
➢基本额定静载荷C0r：使受载最大的滚动体与滚道 接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷。
当量静载荷P0： P0 X 0 Fr Y0 Fa
静载荷计算：
C0 P0
S0
S0 ——静强度安全系数
S0 1？