1、13滾動軸承,132 滾動軸承的主要類型及其代號,134 滾動軸承的工作情況,135滾動軸承尺寸的選擇,136滾動軸承裝置的設(shè)計,137其他,131 概述,133 滾動軸承類型的選擇,滾動軸承是以相對滾動形式支撐并承受載荷的部件。 滾動軸承的功用一是支承軸及軸上零件并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，二是減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。 主要介紹滾動軸承的類型、特點和代號，滾動軸承的失效形式和選擇計算，滾動軸承的組合設(shè)計。,13-1 概述,雙列角接觸球軸承（0）型調(diào)心球軸承（1）型,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,雙列角接觸球軸承（0）型與調(diào)心球軸承（1）型。,1. 滾動軸承的主要類型、性能與特點,調(diào)心

2、滾子軸承（2）型與雙列推力球軸承（5）型。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,調(diào)心滾子軸承（2）型雙列推力球軸承（5）型,推力球軸承（5）型，用于承受軸向載荷。,1. 滾動軸承的主要類型、性能與特點,圓錐滾子軸承(3) 型,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,圓錐滾子軸承在圓錐齒輪軸上的應(yīng)用,圓錐滾子軸承(3)型 （GB/T292-1993）,圓錐滾子軸承，用于承受徑向與軸向載荷。,1. 滾動軸承的主要類型、性能與特點,深溝球軸承（6）型（GB/T292-1993）,B,0.5B,0.5A,0.5A,A,60,角接觸球軸承(7)型 （GB/T292-1993）,13-2 滾動軸承的主要類

3、型及其代號,深溝球軸承（6）型與角接觸球軸承(7)型。,深溝球軸承，用于承受徑向載荷。角接觸球軸承，用于承受徑向與軸向載荷。,1. 滾動軸承的主要類型、性能與特點,圓柱滾子軸承（N）型,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,圓柱滾子軸承（N）型 （GB/T292-1993）,圓柱滾子軸承（N）型,圓柱滾子軸承，僅用于承受徑向載荷。,1. 滾動軸承的主要類型、性能與特點,減速器中應(yīng)用的滾動軸承。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,1. 滾動軸承的主要類型、性能與特點,調(diào)心球軸承10000,調(diào)心滾子軸承20000,圓錐滾子軸承30000,單向推力球軸承51

4、000,雙向推力球軸承52000,深溝球軸承60000,角接觸球軸承70000,推力圓柱滾子軸承80000,圓柱滾子軸承N0000,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,表13-2 滾動軸承代號的構(gòu)成,1) 基本代號 基本代號表明軸承的內(nèi)徑、直徑系列、寬度系列和類型。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,1) 基本代號 基本代號表明軸承的內(nèi)徑、直徑系列、寬度系列和類型。,(1) 內(nèi)徑代號基本代號用右起第一、二位數(shù)字表示。內(nèi)徑d20495 mm的軸承，將內(nèi)徑除以5得到商，如05表示d25 mm，如23表示d115 mm。對于內(nèi)徑為10 mm、12 m

5、m、15 mm和17 mm軸承，內(nèi)徑代號依次為00、0l、02和03。對于內(nèi)徑d10 mm和d495 mm的軸承，內(nèi)徑表示方法參見GBT272-1993。,(2) 直徑系列代號用基本代號右起第三位數(shù)字表示，反映了結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列。直徑系列代號為7、8、9、0、1、2、3、4、5，外徑尺寸依次遞增。例如，對于向心軸承和向心推力軸承，0、1表示特輕系列；2表示輕系列；3表示中系列；4表示重系列。與向心軸承的表示一致。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,(3) 寬度系列代號用基本代號右起第四位數(shù)字表示，反映了內(nèi)徑和外徑都相同的軸承在寬度方面

6、的變化系列，系列代號為8、0、1、2、3、4、5、6。推力軸承是指高度系列，代號為7、9、1、2。,(4) 類型代號用基本代號右起第五位數(shù)字或字母表示。,圖13-4直徑系列尺寸對比,(2) 直徑系列代號,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,2) 后置代號,后置代號是用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料等。,(1) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母緊跟著基本代號表示。如接觸角15、25和40的角接觸球軸承分別用C、AC和B表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同。,(2) 公差等級代號表示不同的公差等級，用P2、P4、P5、P6、P6x和P0表示，分別對應(yīng)公差等級為2 級

7、、4 級、5 級、6 級、6x 級和0 級，公差等級依次由高級到低級。公差等級中，6x 級僅適用于圓錐滾子軸承；0 級為普通級，在軸承代號中不標(biāo)出。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,2) 后置代號,后置代號是用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料等。,(3) 徑向游隙組別代號表示徑向游隙的大小，用C1、C2、C0、/C3、C4、C5表示，分別對應(yīng)徑向游隙系列為1 組、2 組、0 組、3 組、4組和5 組，徑向游隙依次由小到大。0 組游隙是常用的游隙組別，在軸承代號中不標(biāo)出。 GB/T272-1993。,3) 前置代號 前置代號用于表示軸承的分部件，用字母表示。如用

8、L表示可分離軸承的可分離套圈；K表示軸承的滾動體與保持架組件等。,2) 后置代號,P2相當(dāng)于IT3(IT2) P4相當(dāng)于IT3(IT2) ； P5相當(dāng)于IT4(IT3)； P6相當(dāng)于IT5(IT4) ； P0相當(dāng)于IT6(IT5)。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,后置代號中的公差與圖。,滾動軸承的公差,滾動軸承的配合,例1：7211C/P5 7(1)211C/P5(0),角接觸球軸承（7）、正常寬度(1)、輕系列(2)、內(nèi)徑55 mm、接觸角15 （C）、 5 級精度（P5）；常用游隙（0）。,13-2 滾動軸承的主要類型及其代號,2. 滾動軸承的代號,例2：N4

9、08/P5 N(0)408/P5(0),圓柱滾子軸承（N）、寬度為窄(0)、外圈無擋邊(4)、內(nèi)徑40 mm、 5 級精度（P5）；常用游隙（0）。,13-3 滾動軸承類型的選擇,1. 軸承的載荷,2. 軸承的轉(zhuǎn)速,3. 軸承的調(diào)心性能,4. 軸承的安裝與拆卸,軸承承受載荷的大小與方向決定采用什么軸承。,依轉(zhuǎn)速從高到低依次選用特輕系列；輕系列；中系列；重系列。,調(diào)心球軸承10000,調(diào)心滾子軸承20000,深溝球軸承60000,依轉(zhuǎn)速從高到低依次選用球軸承；圓柱軸承。,內(nèi)外圈公差的選擇。,內(nèi)外圈階梯尺寸的選擇。,13-4 滾動軸承的工作情況,1. 滾動軸承載荷分析,圖139 軸承中徑向載荷的分

10、布,設(shè)內(nèi)圈將下沉一個距離0，亦即在載Fr作用線上的接觸變形量為0。不在載荷Fr作用線上的其他各點，雖然也下沉0，但其有效的變形量將不是0，而是近似等于0與通過該點的半徑和載荷Fr作用線間夾角的余弦的乘積。 10cos，20cos(2)等。,04.37 Fr /Z（點接觸軸承） (131) 04.08 Fr /Z（線接觸軸承） （132）,13-4 滾動軸承的工作情況,FrF02F1cos2Ficos(i) 2Fncos() (a) 在載荷Fr作用下，內(nèi)圈下沉0。假定內(nèi)外圈本身不變形，則各球的徑向變形為 i0 cos(i) (b) 據(jù)赫茲公式，已知球的變形與作用力Fr 的關(guān)系是 r2/3,設(shè)F0

11、、F1、Fi、Fn是各球所受的力，是各球間的中心角， 根據(jù)平衡條件可得,1. 滾動軸承載荷分析,13-4 滾動軸承的工作情況,Cr2/3，0(/C)3/2,i(i/C)3/2 0cos(i)/C3/2 F0 cos 3/2 (i) (c),將式(c)式代入式(a)得,Fr 12cos5/22cos5/2(i)2cos5/2(n） (d),用 代表球的總數(shù)，則360/，由上式得F0為,0(Fr/)/12cos 5/22cos 5/2 (i) 2cos 5/2 (n) (e),1. 滾動軸承載荷分析,F04.37Fr / Z（球軸承）同理得圓柱軸承的力關(guān)系為04.08Fr /（柱軸承）,13-5滾

12、動軸承尺寸的選擇,1. 滾動軸承的失效形式及基本額定壽命,1) 疲勞點蝕 在正常使用條件下，由于脈動循環(huán)接觸變應(yīng)力的反復(fù)作用，正如齒輪的齒面那樣，滾動體或內(nèi)外圈滾道上出現(xiàn)的疲勞點蝕，是滾動軸承的常見失效形式。,2) 塑性變形 在過大的靜載荷和沖擊載荷作用下，當(dāng)滾動體和內(nèi)外圈滾道表面接觸處的局部應(yīng)力超過材料的屈服極限時，將會在接觸處產(chǎn)生塑性變形凹坑。這種失效多發(fā)生在低速重載的情況下。,4) 磨損 滾動軸承因密封不良導(dǎo)致灰塵或金屬屑末進入，或者由于潤滑不良產(chǎn)生干摩擦，都會引起各零件表面磨損。轉(zhuǎn)速愈高，磨損愈嚴(yán)重。,3) 膠合 在載荷較大、轉(zhuǎn)速較高時，滾動體與座圈滾道表面產(chǎn)生膠合。,5) 裂紋和斷裂

13、由于材料缺陷或熱處理不當(dāng)，配合過盈量過大或軸承組合設(shè)計不當(dāng)引起應(yīng)力集中等，都會使座圈或保持架出現(xiàn)裂紋，甚至斷裂。,13-5滾動軸承尺寸的選擇,1. 滾動軸承的失效形式及基本額定壽命,軸承在一定的載荷和工作條件下運轉(zhuǎn)，軸承中任一零件出現(xiàn)疲勞點蝕前，一個座圈相對另一個座圈所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)L，或在一定轉(zhuǎn)速n下所經(jīng)歷的工作小時數(shù)Lh，稱為該軸承的壽命。,圖13-11 軸承的壽命分布曲線,13-5滾動軸承尺寸的選擇,1. 滾動軸承的失效形式及基本額定壽命,圖13-11 軸承的壽命分布曲線,可靠度，就是一批軸承在規(guī)定的工作條件下，在規(guī)定的使用期限內(nèi)不出現(xiàn)失效的概率，用R 表示。 隨著壽命的增加，軸承的可靠度

14、下降，失效率(1R )卻隨之上升。 將軸承可靠度為90（即失效概率為10）時的壽命定義為軸承的基本額定壽命，用L表示，單位為（106 r）。 R 90 時，L = 1 （106 r） R 50 時，L = 5 （106 r）,13-5滾動軸承尺寸的選擇,圖13-12為滾動軸承在可靠度為90下載荷與壽命關(guān)系的實驗曲線。其曲線方程為PL常數(shù)，當(dāng)L1(106)時，PC。因PL C，故得,圖13-12軸承的載荷壽命曲線,在L106 轉(zhuǎn)時，滾動軸承承受的載荷稱為基本額定動載荷。,2. 滾動軸承的基本額定動載荷,3. 滾動軸承疲勞壽命的計算公式,壽命實驗指數(shù)， 對于球軸承，3； 對于滾子軸承，103。,1

15、3-5滾動軸承尺寸的選擇,3. 滾動軸承疲勞壽命的計算公式,溫度系數(shù)ft,4. 滾動軸承的當(dāng)量動載荷,滾動軸承壽命計算公式中的當(dāng)量動載荷P，是一種假想載荷。在它的作用下，軸承的壽命與實際載荷作用（可能同時有徑向載荷、軸向載荷）下的壽命相同。對向心軸承為徑向當(dāng)量動載荷Pr；對推力軸承為軸向當(dāng)量動載荷Pa。當(dāng)量動載荷與軸承的實際載荷Fr、Fa 之間的關(guān)系為,式中X、Y分別為徑向載荷系數(shù)、軸向載荷系數(shù)，其值由表13-5查得。只承受純徑向載荷時，PFr；只承受純軸向載荷A 時，PFa。界限系數(shù) e 反映了軸向載荷對軸承承載能力的影響。,13-5滾動軸承尺寸的選擇,引入載荷系數(shù)fp得,4. 滾動軸承的當(dāng)

16、量動載荷,13-5滾動軸承尺寸的選擇,表13-5 當(dāng)量動負荷的X、Y系數(shù),滾動軸承的當(dāng)量動載荷系數(shù)X、Y見表13-5所示。,13-5滾動軸承尺寸的選擇,4. 滾動軸承的當(dāng)量動載荷,表13-5 當(dāng)量動負荷的X、Y系數(shù),13-5滾動軸承尺寸的選擇,表13-6 載荷系數(shù)fp,4. 滾動軸承的當(dāng)量動載荷,1) 角接觸向心軸承的派生軸向力Fd,角接觸向心軸承，由于滾動體與滾道接觸處存在著接觸角，如圖13-13 所示，當(dāng)軸承承受徑向載荷R 時，作用于載荷區(qū)第 i 個滾動體的法向力Ni并不指向半徑方向。,R 可以分解成一個徑向力Fr和一個軸向分力Fd，各個滾動體的軸向分力之和即為軸承的派生軸向力Fd，按一半

17、滾動體受載分析，得到角接觸球軸承和圓錐滾子軸承受派生軸向力分別為,5. 角接觸軸承與圓錐滾子軸承的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa,圖13-13 角接觸向心軸承的派生軸向力,13-5滾動軸承尺寸的選擇,1) 角接觸向心軸承的派生軸向力Fd,5. 角接觸軸承與圓錐滾子軸承的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa,圖13-13 角接觸向心軸承的派生軸向力,13-5滾動軸承尺寸的選擇,表13-7 約有半數(shù)滾動體接觸時派生軸向力S的計算公式,e為界限系數(shù)，查表13-5。,13-5滾動軸承尺寸的選擇,接觸角 ：角接觸球軸承、圓錐滾子軸承滾動體與外圈接觸處的法線與半徑方向的夾角。,載荷角 ：軸承實際承受的徑向載荷F 與軸向

18、載荷A的合力 R 與半徑方向的夾角。,角接觸球軸承(7)型 （GB/T292-1994）,圓錐滾子軸承(3)型 （GB/T292-1994）,圓錐滾子軸承(3)型 （GB/T292-1994）,2) 接觸角與載荷角,3) 角接觸軸承成對使用的軸向載荷計算,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,圖13-13 角接觸向心軸承軸向載荷的分析 (反安裝),13-5滾動軸承尺寸的選擇,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,3) 角接觸軸承成對使用的軸向載荷計算,如果80012001000 則總軸向力A1 2000 N；A2800 N,圖13-13

19、 角接觸向心軸承軸向載荷的分析 (反安裝),13-5滾動軸承尺寸的選擇,如果60012002000 則總軸向力A1 2000 N；A2800 N,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,3) 角接觸軸承成對使用的軸向載荷計算,圖13-13 角接觸向心軸承軸向載荷的分析 (正安裝),13-5滾動軸承尺寸的選擇,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,3) 角接觸軸承成對使用的軸向載荷計算,圖13-13 角接觸向

20、心軸承軸向載荷的分析 (正安裝),13-5滾動軸承尺寸的選擇,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd2Fae；A2Fd2,如果Fd2FaeFd1 則總軸向力A1 Fd1；A2Fd1 Fae,如果60012001000 則總軸向力A1 1800 N；A2600 N,如果60012002000 則總軸向力A1 2000 N；A2800 N,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,1. 支承構(gòu)件有足夠的剛性,軸承孔附近實體加厚，離軸承孔較遠處實體加筋板。,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,2. 兩端支承孔的同軸度要高,兩端支承孔的直徑相同，在一次定位中一次進刀加工出來。,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,2. 兩端支

21、承孔的同軸度要高,3. 兩端支承都為單向固定,圖13-16 深溝球軸承的支承結(jié)構(gòu),13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3. 兩端支承都為單向固定,圖13-14 錐齒輪軸的支承結(jié)構(gòu)之一,圖13-15 錐齒輪軸的支承結(jié)構(gòu)之二,錐齒輪軸的支承結(jié)構(gòu)采用套杯以方便安裝與調(diào)整錐頂重合。,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3. 兩端支承都為單向固定,圖13-14 錐齒輪軸的支承結(jié)構(gòu)之一,錐齒輪軸的支承結(jié)構(gòu)采用套杯以方便安裝與調(diào)整錐頂重合。,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,4. 一端支承雙向固定、另一端支承雙向游動,圖13-17 一端雙向固定、另一端游動,適用于中心距較大、溫升較大導(dǎo)致軸向變形量較大的場合。,13-6滾動軸承裝

22、置的設(shè)計,圖13-18 一端雙向固定、另一端游動,4. 一端支承雙向固定、另一端支承雙向游動,適用于中心距較大、溫升較大導(dǎo)致軸向變形量較大的場合。,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,圖13-19 一端雙向固定、另一端游動,4. 一端支承雙向固定、另一端支承雙向游動,適用于軸向力、中心距與溫升均較大導(dǎo)致軸向變形量較大的場合。,P2相當(dāng)于IT3(IT2) P4相當(dāng)于IT3(IT2) ； P5相當(dāng)于IT4(IT3)； P6相當(dāng)于IT5(IT4) ； P0相當(dāng)于IT6(IT5)。,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,圖13-23 軸承內(nèi)、外徑公差帶,圖13-24 軸承內(nèi)、外徑配合公差帶,1)

23、滾動軸承自身的公差,2) 滾動軸承的配合,向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,滾動軸承的推薦配合，內(nèi)徑相對較緊；外徑相對較松。,向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾

24、動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,向心軸承和軸的配合 軸公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,向心軸承和外殼的配合、孔公差帶代號（GB/T 2751993）,5. 滾動軸承的配合,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,3) 滾動軸承的推薦配合,7. 滾動軸承的潤滑,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,滾動軸承必須在合適的潤滑條件下才能承受不超過額定載荷的工作載荷，因此，必須選擇合適的潤滑劑

25、與潤滑方式。,滾動軸承潤滑方式與轉(zhuǎn)速n(r/min)以及軸徑d(mm)相關(guān)，推薦的關(guān)系如表13-10所示。,表13-10 滾動軸承的潤滑方式與dn允許值 單位：(105) mmr/min,1) 滾動軸承的潤滑方式選擇,2) 滾動軸承潤滑油的選擇,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,滾動軸承潤滑油的選擇取決于轉(zhuǎn)速n(r/min)、軸徑d(mm)與油的工作溫度，推薦的關(guān)系如圖13-26所示。,圖13-26潤滑油運動黏度選擇線圖,8. 滾動軸承的密封,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈 （GB/T 9877.1-1988）,氈圈油封密封 （JBZQ 4606-1986,氈圈油封與內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封。,8. 滾動軸承的密封,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,擋油環(huán)密封,氈圈油封型式和尺寸（JB/ZQ 4606-1986 ）,油溝式密封槽（JB/ZQ 4245-1986）,9. 滾動軸承的預(yù)緊,13-6滾動軸承裝置的設(shè)計,1) 螺母預(yù)緊,2) 不等長套筒預(yù)緊,例題與參考解答