滚动轴承

滚动轴承应用非常广泛。它是标准件，由专门的轴承厂生产。本章不是研究滚动轴承本身的设计，而是研究如何根据工作条件正确选用适合的滚动轴承类型和尺寸。因此，本章的重点学习内容是：滚动轴承的选择、寿命计算及组合设计。概述滚动轴承的构造：内圈innerring滚动体ballorroller保持架retainer外圈outerring轴承装配与滑动轴承相比滚动轴承的优缺点：优点：●摩擦阻力小、起动灵敏、效率高；●轴向结构紧凑、润滑简单；●运转精度较高；●不需要用有色金属；●标准化程度高，成批生产，成本较低。缺点：●抗冲击能力差；●安装不方便（不是剖分件，常需加热后安装）；●径向处尺寸大；●高速运转时振动及噪音较大；●寿命比液体摩擦滑动轴承低。●因滚动轴承不能剖分，位于长轴中间的滚动轴承安装较困难。滚动轴承的类型和选择基本类型：●按承载方向分：1.向心轴承——主要承受径向载荷（接触角0°≤α≤45°)α=0°α0°≤α≤45°)轴承套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴线的平面间的夹角称公称接触角。2.推力轴承——主要承受轴向载荷（45°＜α≤90°)45°＜α≤90°α=90°●按滚动体的形状分：2.滚子轴承:1.球轴承：球轴承圆柱滚子轴承球面滚子轴承圆锥滚子轴承滚针轴承螺旋滚子轴承●按工作时能否自动调心分：1.非自动调心轴承（刚性轴承）——不能适应轴承内、外圈轴线的偏斜的轴承。刚性轴承FFF轴与轴承中将产生附加载荷调心轴承FFF球面形滚道2.自动调心轴承——能适应轴承内、外圈轴线的偏斜的轴承。●按国标分（GB/T272-93）：α=0°1、深沟球轴承（类型代号：6）特点主要承受径向力,同时也可承受一定的轴向力,当高速而轴向力不大时可代替推力轴承。它结构紧凑，价格低廉，应用广泛。2、双列深沟球轴承（类型代号：4（0））特点主要承受径向力,同时也可承受一定的双向轴向力。它比深沟球轴承承载能力大。α3、角接触球轴承（类型代号：7）特点能同时承受径向力和单向的轴向力，极限转速较高，公称接触角α越大，轴向承载能力越强。应成对使用。可通过调整轴向游隙进行预紧以提高轴承的刚度，可用于运转精度较高的场合。4、双列角接触球轴承（类型代号：0）特点：相当于成对安装的背靠背的角接触轴承。能同时承受径向和双向轴向载荷。5、圆锥滚子轴承（类型代号：3）特点其特性与角接触球轴承（7型）相同，但承载能力较大。外圈可分离，装拆方便，调整间隙方便。成对使用，极限转速较低。6、调心球轴承（类型代号：1）特点:主要承受径向力,同时也可承受少量的轴向力。有双排球，外圈内表面是以轴承中点为心的球面，可调心。适用于多支点和变形较大的传动轴，以及不能精确对中的支承处。7、调心滚子轴承（类型代号：2）特点能承受较大的径向力和少量的轴向力。承载能力大，具有调心性能。8、推力调心滚子轴承（类型代号：2）特点能同时承受很大的轴向力和不大的径向力。滚子呈腰鼓形，外圈滚道是球面，故可调心。9、推力球轴承（类型代号：5）单列推力球轴承特点套圈与滚动体是分离的。（单列推力球轴承）有两个套圈，内径稍小的“紧圈”装载轴上，内径稍大的“松圈”则与轴保持一定的间隙，并被安放在机座中。可承受单向的轴向力。用于转速不高，轴向力较大的场合。双列推力球轴承（类型代号：5）特点双列推力球轴承有三个套圈，其中两个为“松圈”，一个为“紧圈”，可承受双向轴向力。10、推力圆柱滚子轴承（类型代号：8）特点能承受较大的单方向轴向力，但不能承受径向力，它比推力球轴承承载能力大。套圈分“紧圈”和“松圈”。极限转速低，适用于重载低速的场合。没有径向限位能力因此，不能单独组成支承。特点滚动体是短圆柱滚子。内圈或外圈上有凹槽。内圈或外圈一般可沿轴向作相对运动，故安装方便。能承受较大的径向力,不能承受轴向力。内外圈之间只允许有极小的相对偏转。适用于轴的刚性较大、轴孔对中性好的场合。11、圆柱滚子轴承（类型代号：N）双列圆柱滚子轴承（类型代号：NN）L具有轴向游动性能：12、滚针轴承（类型代号：NA）（无内圈）特点只能承受径向力，径向尺寸小，可不带内圈。价格低廉，用于受径向尺寸限制的场合。13、外球面球轴承（类型代号：U）特点外圈外表面为球面，与轴承座的凹球面相配，具有一定的自动调心作用。内圈可用紧定螺钉固定在轴上，装拆方便。14、四点接触球轴承（类型代号：QJ）特点具有双半内圈。球与滚道四点接触。内、外圈可分离。可承受径向力和双向的轴向力。提示：必须熟练掌握：●深沟球轴承（6）、●角接触球轴承（7）●圆锥滚子轴承（3）15、螺旋滚子轴承滚动轴承的选择：●载荷重载、冲击——滚子轴承中小载荷——球轴承推力调心滚子轴承（2）轴向力较小——深沟球轴承（6）只有轴向力只有径向力大小方向深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承（N）滚针轴承（NA）等推力球轴承（5）推力圆柱滚子轴承（8）径、轴向共同作用角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承（3）一般选用圆柱滚子轴承（N）组合轴承推力球轴承（5）推力圆柱滚子轴承（8）轴向力很大深沟球轴承（6）+●转速转速较高，要求旋转精度较高（载荷小）——球轴承转速低（载荷大或有冲击）——滚子轴承●轴的刚度好——可用滚子轴承差——球轴承太差——调心轴承●便于装拆和调整——优先选择内、外圈可分离的轴承（如圆锥滚子轴承）●经济性——深沟轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价贵。轴承精度愈高价格愈贵。选用时应注意有关价格表，在满足使用要求的前提下，尽可能降低成本。滚动轴承的代号国家标准规定(GB/T272-93)滚动轴承代号的构成为：五四三二一内径尺寸代号内部结构代号直径系列代号类型代号宽（或高）度系列代号前置代号基本代号后置代号轴承分部件代号尺寸系列代号密封与防尘结构代号保持架及其材料代号特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号提示：1、基本代号是轴承代号的核心，前置代号和后置代号是轴承代号的补充，只有特殊要求时才使用，若无特殊要求可以不标出。2、在基本代号中，“五、四、三”称组合代号；“四、三”称尺寸系列代号；组合代号●前置代号——用字母表示。L——表示套圈可分离；R——不带可分离内圈或外圈；K——表示滚动体与保持架为组件；WS、GS——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈、座圈。例如：K81107●基本代号例：7105表示：d=05×5=25mm○内径尺寸代号二一当轴承内径d=20~485mm（5的倍数，22、28、32除外）范围内时：d=“”×5（mm)（其它特大或特小的轴承内径查《手册》）二一（）例：61205直径系列为2（特轻系列）的深沟球轴承。○直径系列代号——即对结构相同、内径相同的轴承，有不同大小的外径、宽度和滚动体（承载能力不同）系列，供选用。三（）特轻系列100、000、800、900（700为超特轻）轻系列200中系列300重系列400○宽（或高）度系列（）——对结构相同，内、外径相同的轴承，有不同的宽（或高）度系列，供选用。四特低7000低9000正常1000、2000推力轴承：窄0000正常1000宽2000特宽3000、4000、5000、6000向心轴承：提示：对于多数轴承，当宽度系列为0系列（窄系列）或为1系列（正常系列）时，在代号中并不标出宽度代号0（或1），（具体哪类轴承可以不标出，祥见手册），但对调心轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承的宽（或高）度系列代号0（或1）应标出。例：61205宽度系列为1（正常系列）的深沟球轴承。宽度系列为0（窄系列）的角接触球轴承。注意：宽度系列0未标出例：7312○轴承类型代号五（）——一般用数字表示，对圆柱滚子轴承和滚针轴承等用字母表示（祥见手册）例：61205类型代号为6，深沟球轴承。●后置代号内部结构代号后置代号密封与防尘结构代号保持架及其材料代号特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号——用数字或字母表示轴承的特殊要求。（无特殊要求时可不标）○内部结构代号——表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号标出。如：接触角为15°——用C表示；接触角为25°——用AC表示；接触角为40°——用B表示；加强型——用E表示。剖分式轴承——用D表示例7312C表示内部结构代号，接触角α=15○公差等级代号公差等级24566X0代号/p2/p4/p5/p6/6Xp0（高级）（低级）注：（1）公差等级中，6X只用于圆锥滚子轴承；（2）0级为普通级，在轴承代号中不标出。例52410/p6公差等级代号，6级例61206公差等级代号，0级（普通级）○游隙代号径向游隙组别代号/C1/C2C0/C3/C4/C5注：（1）径向游隙中，0组是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出。例61206/C3游隙代号，3组常用轴承的径向游隙系列：1组2组0组3组4组5组（径向游隙有小到大）例61206游隙代号，0组○配置代号表示成对安装轴承的型式：/DB——背对背安装；/DF——面对面安装；/DT——串联安装。背对背（/DB）面对面（/DF）串联（/DT）注意：要求熟练记住：2、公差等级代号五四三二一1、基本代号内径尺寸代号直径系列代号类型代号宽（或高）度系列代号尺寸系列代号组合代号20~480mm★代号★结构深沟轴承（6）角接触轴承（7）圆锥滚子轴承（3）组合代号尺寸系列代号内径尺寸代号公差等级代号，0级（普通级）内径尺寸代号，d=30mm尺寸系列代号，直径系列2（轻系列）宽度系列1（正常系列）类型代号，深沟球轴承组合代号例试说明下列轴承代号的含义：612063315/p6公差等级代号，6级内径尺寸代号，d=75mm尺寸系列代号，直径系列3（中系列）宽度系列0（窄系列）类型代号，圆锥滚子轴承组合代号轴承尺寸系列、内径、公差等级的选择●尺寸系列——由载荷大小、结构要求确定。载荷较小，可用超轻或特轻系列；载荷较大，可用中或重系列；一般情况，可暂时选用轻系列或中系列，待校核后再根据具体情况进行调整。直径系列一般情况，选用正常系列；有特殊要求时，才选择其它系列。宽度系列●轴承内径——由轴颈直径初步确定（轴颈直径由轴的粗估时确定）。●公差等级一般情况，选用0级（普通级）有特殊要求时，才选择其它公差等级提示：由于设计的复杂性，轴承的选择不应指望一次选择成功，必须在选择、校核、结构设计的全过程中，反复比较、分析和修改，才能得到较好的方案。滚动轴承的失效形式及选择计算滚动轴承的计算准则：（1）中速轴承——针对疲劳点蚀进行寿命计算，并进行静强度计算；（2）高速轴承——针对疲劳点蚀进行寿命计算，并验算极限转速；（3）低速轴承（尤其是不转动或只是摆动的轴承）——只针对塑性变形进行静强度计算。滚动轴承的主要失效形式：●疲劳点蚀——由疲劳引起的（主要的失效）。●永久变形（塑性变形）——由载荷过大、冲击引起的。●磨损——由润滑不良、环境灰尘较大引起。轴承寿命：——轴承中任意元件（套圈或滚动体）出现疲劳点蚀前，所运转的总转数（或在一定的转速下，工作的小时数）。轴承寿命的离散性：——同一批相同类型的轴承，在相同的工作条件下，其各个轴承的寿命不是一样的，可相差几十倍。因此，对一个具体的轴承很难预知其确切的寿命，这就是轴承寿命的离散性问题。基本额定寿命：——一批相同型号的轴承，在相同的运转条件下，其中90%的轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命（单位：106转）。换言之，对一个具体的轴承，则意味着该轴承能达到或超过额定寿命的概率为90%。基本额定动载荷（C）：——轴承在额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。换言之，轴承在额定动载荷C作用下，可以工作106转而不发生疲劳点蚀，其可靠度为90%。由此可见，C是一个衡量轴承承载能力的指标。C值大，说明轴承承载能力强。C值由《手册》查到对向心轴承：C=Cr(径向基本额定动载荷）对推力轴承：C=Ca(轴向基本额定动载荷）（针对塑性变形）——在C0作用下，轴承受力最大的滚动体与套圈滚道接触处产生的塑性变形之和是滚动体直径的万分之一，这时认为轴承仍然可以正常工作。C0值可以由《手册》中查出。径向额定静载荷用C0r表示；轴向额定静载荷用C0a表示。