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1、第九章第九章 滚动轴承滚动轴承东北大学国家工科机东北大学国家工科机械基础课程教学基地械基础课程教学基地2 目录9-1 概述9-2 滚动轴承的主要类型、代号及选择9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式9-4 滚动轴承的寿命计算9-5 滚动轴承的静强度计算9-6 滚动轴承的组合设计9-8 滚动轴承例题分析3 9-1 概述概述（Introduction）一、一、滚动轴承的结构特点滚动轴承的结构特点4 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 一、一、滚动轴承的类型滚动轴承的类型 一、滚动轴承的类型一、滚动轴承的类型径向平面径向平面接触点法线接触点法线径向支反力径向支反力R RN N支点总
2、反力支点总反力S S轴向支反力轴向支反力接触角接触角载荷角载荷角2.2.载荷角载荷角：总载荷：总载荷N N与径向平面的夹角与径向平面的夹角1.1.接触角接触角：滚动体与外圈轨道接触点的法线：滚动体与外圈轨道接触点的法线 与轴承径向平面的夹角与轴承径向平面的夹角5 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 一、一、滚动轴承的类型滚动轴承的类型 径向接触径向接触轴承轴承向心角接向心角接触轴承触轴承轴向接触轴向接触轴承轴承轴向角接轴向角接触轴承触轴承各类滚动轴承的特点见表各类滚动轴承的特点见表14-114-16 二、滚动轴承代号二、滚动轴承代号（GB272/T-93）前置代号前置代号 基
3、本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承承的的分分部部件件代代号号内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其它它代代号号五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号滚动轴承代号构成滚动轴承代号构成：32309/C2/P232309/C2/P2代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等前置代号前置代号表示轴承的分
4、部件。表示轴承的分部件。基本代号基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号后置代号表示轴承的精度与材料的特征。表示轴承的精度与材料的特征。9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、二、滚动轴承的代号滚动轴承的代号7 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号二、滚动轴承的代号1.1.基本代号基本代号五五四四三三二二一一类型代号类型代号尺寸系列代号尺寸系列代号内径代号内径代号宽度系列代号宽度系列代号直径系列代号直径系列代号(1)(1)内径代号内径代号(右起一二位右起一二位)内内径尺寸径尺寸内径代号内径代号
5、000001010202030304049696内径尺寸内径尺寸1010121215151717代号代号5=(205=(20480mm)480mm)(2)(2)尺寸代号尺寸代号(右起三四位右起三四位)内内径相同、外径宽度不同径相同、外径宽度不同a.a.直径系列直径系列(右起第三位右起第三位)结构结构内内径相同、外径宽度变化径相同、外径宽度变化向心及向心推力轴承：向心及向心推力轴承：0 0、1-1-特轻、特轻、2-2-轻、轻、3-3-中、中、4-4-重系列重系列；b.b.宽度系列宽度系列(右起第四位右起第四位)结构结构内内径外径相同、宽度变化径外径相同、宽度变化 正常宽度正常宽度0 0不标不标（
6、对对圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承(3类类)和和调调心心滚滚子子轴轴承承(2类类)不不能能省省略略“0”）8 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号二、滚动轴承的代号(3)(3)类型代号类型代号(右起五位右起五位)轴承类型（表轴承类型（表9-19-1）常用：常用：3 30209-0209-圆锥滚子、圆锥滚子、6 63710-3710-深沟球、深沟球、7 71915-1915-角接触球角接触球6 6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3 3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力
7、滚子轴承1调心球轴承7 7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型9 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号二、滚动轴承的代号2.2.后置代号（字母或数字）后置代号（字母或数字）-基本代号的补充：表示结构、尺寸、公差、材料特殊性基本代号的补充：表示结构、尺寸、公差、材料特殊性(1)(1)内部结构代号内部结构代号-同类轴承，内部结构不同同类轴承，内部结构不同例：例：7310C7310C（ACAC、B B）-接触角分别为接触角分别为15、25、40(2)(2)公差等级代号公差等级代号共共5 5个级别个级别序号序号新标准精度等级新标准精度等级标
8、注代号标注代号旧标准精度等级旧标准精度等级备注备注 1 12 2 精度高精度高/P2/P2B B标注示例：标注示例：72310C/P272310C/P22 24 4/P4/P4C C3 35 5/P5/P5D D4 46 6（6X6X）/P6/P6（/P6X/P6X）E E仅用于圆锥滚子轴承仅用于圆锥滚子轴承5 50 0 精度低精度低/P0/P0G G普通级普通级/P0/P0不标不标(3)(3)径向游隙系列径向游隙系列径向游隙组径向游隙组:(游隙小游隙小)1、2、0、3、4、5（游隙大）（游隙大）标标 注注 方方 法：法：/C1、/C2、（0组常用，不标注）、组常用，不标注）、/C3、/C4、
9、/C510 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号二、滚动轴承的代号3.3.前置代号（字母）前置代号（字母）-表示轴承的分部件表示轴承的分部件(1)L-(1)L-可分离轴承的内外圈可分离轴承的内外圈例：例：LNU207-内圈无档边圆柱滚子轴承的内圈内圈无档边圆柱滚子轴承的内圈(2)K-(2)K-滚动体与保持架组件滚动体与保持架组件滚动轴承代号示例：滚动轴承代号示例：6305-3中系列深沟球，正常宽度系列，正常结构，中系列深沟球，正常宽度系列，正常结构，0级公差，级公差，0组游隙组游隙7210C/C3/P4-2轻系列角接触球，正常宽度，正常结构，轻系列角
10、接触球，正常宽度，正常结构，4级公差，级公差，3组游隙组游隙 接触角接触角15 30310/P6-2中系列圆锥滚子轴承，正常宽度，正常结构，中系列圆锥滚子轴承，正常宽度，正常结构，6级公差，级公差，0组游隙组游隙11 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 三、滚动轴承的选择三、滚动轴承的选择三、滚动轴承的选择三、滚动轴承的选择-原则：原则：轴承特性与工作条件匹配轴承特性与工作条件匹配1.1.类型选择类型选择(1)(1)承载情况承载情况方向：纯轴向载荷方向：纯轴向载荷轴向接触轴承（推力轴承）轴向接触轴承（推力轴承）纯径向载荷纯径向载荷径径向接触轴承（向心轴承）向接触轴承（
11、向心轴承）径向径向+轴向载荷轴向载荷-角接触轴承角接触轴承(2)(2)转速要求（转速要求（nnnnmaxmax）高速、要求旋转精度高，优先采用球轴承高速、要求旋转精度高，优先采用球轴承,低速可选滚子轴承低速可选滚子轴承 。(3)(3)调心性调心性长轴（刚度低）或多支点，要求轴承具有调心性长轴（刚度低）或多支点，要求轴承具有调心性调调心轴承心轴承大小：载荷大、有冲击大小：载荷大、有冲击滚滚子轴承；载荷小子轴承；载荷小球轴承球轴承12 9-2 9-2 滚动轴承类型代号与选择滚动轴承类型代号与选择 三、滚动轴承的选择三、滚动轴承的选择内外圈可分离内外圈可分离 圆圆锥滚子，圆柱滚子锥滚子，圆柱滚子长轴
12、上安装长轴上安装 内锥内锥孔与紧定套轴承孔与紧定套轴承(6)(6)价格价格-球轴承低，滚子轴承高球轴承低，滚子轴承高(5)(5)装拆方便装拆方便2.2.尺寸选择尺寸选择选择型号：内径、外径、宽度系列选择型号：内径、外径、宽度系列 选选定类型、初定型号、验算寿命定类型、初定型号、验算寿命(4)(4)空间限制空间限制径径向尺寸受限，滚针轴承向尺寸受限，滚针轴承滚针轴承滚针轴承带内锥孔与紧带内锥孔与紧定套轴承定套轴承圆锥滚子圆锥滚子轴承轴承13 9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式滚动轴承内部载荷分布与失效形式 一、内部载荷分布一、内部载荷分布一、内部载荷分布一、内部载荷分布纯轴向载荷：滚动体均匀
13、受载纯轴向载荷：滚动体均匀受载受径向载荷：滚动体受载不均受径向载荷：滚动体受载不均 （承载与非承载区）（承载与非承载区）二、轴承元件上的应力二、轴承元件上的应力-变应力变应力14 9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式滚动轴承内部载荷分布与失效形式 三、失效形式三、失效形式三、滚动轴承的失效形式三、滚动轴承的失效形式四、滚动轴承设计准则四、滚动轴承设计准则1.1.点蚀点蚀交变接触应力作用导致元件点蚀（轴承主要失效形式）交变接触应力作用导致元件点蚀（轴承主要失效形式）2.2.塑变塑变过大静载或冲击载荷致局部塑变（低速轴承失效形式）过大静载或冲击载荷致局部塑变（低速轴承失效形式）3.3.胶合、磨损
14、、套圈或保持架断裂胶合、磨损、套圈或保持架断裂维护不当、润滑不良维护不当、润滑不良1.1.转速转速n10r/minn10r/min轴承：点蚀失效，验算寿命轴承：点蚀失效，验算寿命2.2.转速转速n10r/minn120 t120,轴承寿命降低）轴承寿命降低）nn轴承转速轴承转速 r/min r/min 寿命指数，球轴承寿命指数，球轴承3 3，滚子轴承，滚子轴承10/310/3 PP当量动载荷当量动载荷 N N18 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 三三.当量动载荷当量动载荷P P三三.当量动载荷当量动载荷P P(1(1）基本额定动负荷）基本额定动负荷C C性质：向心轴承性质：向心轴承-
15、径向负荷径向负荷 推力轴承推力轴承-轴向负荷轴向负荷P:P:假想载荷，轴承在假想载荷，轴承在 P P 的作用下与实际载荷作用下的寿命相当的作用下与实际载荷作用下的寿命相当 (2(2）寿命计算公式中：）寿命计算公式中：P P应与应与C C同性质同性质,可比计算可比计算(3(3）实际受载：径向）实际受载：径向+轴向轴向 径向载荷、轴向载荷系数（查表径向载荷、轴向载荷系数（查表9-69-6）轴承承受的径向和轴向载荷轴承承受的径向和轴向载荷(支承反力支承反力)动载荷系数（查表动载荷系数（查表9-59-5）力矩载荷系数，力矩大时力矩载荷系数，力矩大时=2=2，力矩小时，力矩小时=1.5=1.519 9-
16、4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算四、轴承的轴向力四、轴承的轴向力A A计算计算(A(A由轴系结构固定方式和轴上外载荷方向决定由轴系结构固定方式和轴上外载荷方向决定)游动端游动端固定端固定端单支点双向定位单支点双向定位F FA A双支点单向定位双支点单向定位1.1.深沟球轴承的轴向力深沟球轴承的轴向力A A计算计算20 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算2.2.向心角接触轴承的轴向力向心角接触轴承的轴向力A A计算计算(1)(1)派生轴向力派生轴向力S S由向心角接触轴承的结构决定，由向心角接触轴承的结构决定，轴承受径向载荷轴承受径向载荷
17、R,R,就产生派生轴就产生派生轴向力向力S S（对轴的推力）。（对轴的推力）。外圈对滚动体的支反力外圈对滚动体的支反力N Ni i a.Sa.S的数值的数值:取决于轴承的结构和径向外载荷取决于轴承的结构和径向外载荷R R，与轴向外载荷无关与轴向外载荷无关;b.Sb.S的方向的方向:由外圈的宽边指向窄边方向由外圈的宽边指向窄边方向(对轴的推力方向对轴的推力方向)c.Sc.S计算式计算式:表表9-89-821 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算(2)A(2)A的计算公式的计算公式轴系承受的轴向和径向轴系承受的轴向和径向外载荷外载荷（已知）（已知）轴承承受的径向载荷（径
18、向支反力）轴承承受的径向载荷（径向支反力）轴承承受的轴向载荷轴承承受的轴向载荷（轴向反力（轴向反力-待求）待求）正安装：外圈窄边相对，正安装：外圈窄边相对，S S相对相对反安装：外圈宽边相对，反安装：外圈宽边相对，S S相背相背22 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算正安装向心角接触轴承轴向力分析：正安装向心角接触轴承轴向力分析：正安装：外圈窄边相对，正安装：外圈窄边相对，S S相对相对23 9-4 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算轴向力计算通式：轴向力计算通式：寿命计算：寿命计算：支反力支反力查表查表正安装：外圈窄边相对，正安装：外圈窄边
19、相对，S S相对相对24 9-5 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算 一.基本额定静负荷一、静强度计算原则一、静强度计算原则二、二、基本额定静负荷基本额定静负荷C C0 0三、三、当量静载荷当量静载荷P P0 0四、四、静强度计算静强度计算1、低速轴承：、低速轴承：n10r/min塑塑变失效变失效2、冲击载荷过大，疲劳、静强度均验算、冲击载荷过大，疲劳、静强度均验算C C0 0：受力最大滚动体与滚道接触处受力最大滚动体与滚道接触处,永久变形量的总和达永久变形量的总和达到滚动体直径的到滚动体直径的0.00010.0001时时,轴承上所加载荷。轴承上所加载荷。C C0 0性质：性质：向心轴承
20、：径向负荷向心轴承：径向负荷 推力轴承：轴向负荷推力轴承：轴向负荷25 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定一、一、轴承的轴向固定轴承的轴向固定要求：保证轴系轴向定位和适当热膨胀空间要求：保证轴系轴向定位和适当热膨胀空间1.全固式（双支点单向固定）全固式（双支点单向固定）(1)每个支点限定一个方向运每个支点限定一个方向运动动(2)温度补偿间隙温度补偿间隙0.20.4mm(3)适用小跨度、温升小轴适用小跨度、温升小轴双支点单向固定双支点单向固定2.固游式固游式(单支点双向固定单支点双向固定)(1)固定端限定轴系双向运动固定端限定轴系双向运动(3)适用大跨度、温升高轴适用大
21、跨度、温升高轴单支点双向固定单支点双向固定26 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定3.轴承内圈、外圈定位方法轴承内圈、外圈定位方法27 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定二、轴承的轴向位置及游隙调整二、轴承的轴向位置及游隙调整28 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定三、轴承的配合与装拆三、轴承的配合与装拆1.1.配合要求配合要求:轴承标准件，内圈与轴基孔制；外圈与孔基轴制；轴承标准件，内圈与轴基孔制；外圈与孔基轴制；（1 1）转动圈（内圈）配合紧，）转动圈（内圈）配合紧
22、，n6,k6n6,k6（2 2）固定圈（外圈）配合松，）固定圈（外圈）配合松，H7,J7H7,J7（3 3）游动端外圈与孔配合松）游动端外圈与孔配合松-有利于轴向移动有利于轴向移动注：滚动轴承内圈与轴的配合较常规公差配合紧注：滚动轴承内圈与轴的配合较常规公差配合紧29 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定内径与轴的配合内径与轴的配合外径与孔的配合外径与孔的配合30 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定2.2.装拆：温差法与压入法装拆装拆：温差法与压入法装拆（1 1）温差法：）温差法：加热轴承或冷却轴
23、加热轴承或冷却轴（2 2）压入法装拆：）压入法装拆：专用工具，正确施压专用工具，正确施压31 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定四、预紧：四、预紧：保证旋转精度、刚度、降噪保证旋转精度、刚度、降噪32 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定五、保证支撑刚度：五、保证支撑刚度：避免支撑变形引起内外圈轴线偏斜，影响轴承寿命与旋转精度避免支撑变形引起内外圈轴线偏斜，影响轴承寿命与旋转精度（1 1）适当加大壁厚、加支撑筋）适当加大壁厚、加支撑筋（2 2）轴承座悬臂尽可能短）轴承座悬臂尽可能短（3 3）提高两
24、轴承座孔同轴度（一次镗孔加工）提高两轴承座孔同轴度（一次镗孔加工）33 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定六、润滑：六、润滑：减少摩擦磨损，冷却、吸振、防锈、降噪减少摩擦磨损，冷却、吸振、防锈、降噪七、密封：七、密封：（1 1）接触式密封）接触式密封 （2 2）非接触式密封）非接触式密封（1 1）脂润滑：轴承空间充填润滑脂）脂润滑：轴承空间充填润滑脂（2 2）油润滑：）油润滑：油浴润滑：轴承部分浸油，油面不超过滚动体中心油浴润滑：轴承部分浸油，油面不超过滚动体中心飞溅润滑：利用传动零件溅油润滑轴承飞溅润滑：利用传动零件溅油润滑轴承喷油润滑：高速重载轴承，利用压力喷油润滑喷油润滑：高速重载轴承，利用压力喷油润滑（3 3）固体润滑：二硫化钼等）固体润滑：二硫化钼等34 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定（1 1）接触式密封）接触式密封35 9-6 9-6 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计 二二.轴承的轴向固定轴承的轴向固定（2 2）非接触式密封）非接触式密封36 本章结束本章结束