16 滚动轴承V2.docx

1、16 滚动轴承V216滚动轴承16.1 概 述16.1.1滚动轴承的基本结构图16-1 滚动轴承的基本结构图15-1给出了滚动轴承的结构原理，它仅在轴与孔之间加入滚动体。由图可知，滚动体与孔和轴之间是点接触，局部压力很大。为了保护轴与孔的表面，分别设计了内圈和外圈，同时，为了避免滚动体间相互发生摩擦，用保持架将各滚动体均匀隔开。滚动轴承的基本结构如图16-1所示，由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。图16-2 滚动轴承的常用滚动体滚动轴承常用的滚动体如图16-2所示，有：(a)球；(b)圆柱滚子；(c)滚针；(d)圆锥滚子；(e)球面滚子；(f)非对称球面滚子；(g)螺旋滚子等多种。多数

2、滚动轴承的内、外圈上有内凹的滚道，以限制滚动体的侧向移位。滚动轴承类型很多，有的无外圈、有的无内圈、有的无保持架，但是无论哪一种类型的滚动轴承，都必须有主要元件滚动体。16.1.2 滚动轴承的材料由于滚动轴承的滚动体与内、外圈是点或线接触，它们表面的接触应力很大，所以内、外圈和滚动体的材料应具有良好的接触疲劳强度和冲击韧性，一般采用轴承钢，经热处理后，表面硬度达HRC6165。保持架多用低碳钢板冲压而成，实体式保持架用有色金属或塑料制成。常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。16.2 滚动轴承的主要类型性能和特点16.2.1 滚动轴承的主要类型滚动轴承

3、按滚动体类型不同可分为球轴承和滚子轴承。图16-3不同类型轴承的承载情况滚动轴承按所能承受的外载荷不同，分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类。图16-3为三种轴承承载情况的示意图。向心轴承主要承受径向载荷，其中有几类向心轴承也可以承受一定的轴向力。推力轴承只能承受轴向载荷，轴承中与轴颈紧套在一起的套圈称为轴圈，与机座相联的套圈称为座圈。向心推力轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷。向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点（线）处法线NN与半径方向的夹角称为轴承的接触角。轴承实际所受的径向载荷与轴向载荷的合力与半径方向的夹角称为载荷角。滚动轴承的类型名称、代号、简图、性能特点列表如表16.1所示。

4、表16.1常用滚动轴承的类型、性能和特点类型代号轴承名称，简图,受力方向示意图轴承性能特点基本额定动载荷比极限转速比价格比允许角偏斜1调心球轴承双排钢球，外圈滚道为内球面形，具有自动调心性能。主要承受径向载荷0.60.9中1.832调心滚子轴承与调心球轴承相似。双排滚子，有较高承载能力。允许角偏斜小于调心球轴承1.84低4.412.52推力调心滚子轴承外圈滚道是球面，调心性能好。能承受轴向载荷为主的径向、轴向载荷联合作用1.72.2中1.52.53圆锥滚子轴承能同时受径向和单向轴向载荷，承载能力大。内、外圈可分离，安装时可调整游隙。成对使用。允许角偏斜小1.52.5中1.724双列深沟球轴承能

5、同时受径向和轴向载荷。径向刚度和轴向刚度均大于深沟球轴承1.62.3中8165推力球轴承只能受单向轴向载荷。回转时，因钢球离心力与保持架摩擦发热，故极限转速较低。套圈可分离1低1.105双列推力球轴承能受双向的是轴向载荷。其他同推力球轴承1低1.806深沟球轴承结构简单。主要受径向载荷，也可承受一定的双向轴向载荷。高速轻载装置中可用于代替推力轴承。极限转速高，价廉。应用最广1高18167角接触球轴承能同时受径向载荷和单向轴向载荷。接触角有15，25和40三种，轴向承载能力随接触角增大而提高。需成对使用11.4高2.1210N圆柱滚子轴承能承受较大的径向载荷。内外圈间可作自由轴向移动，不能承受轴

6、向载荷。滚子与套圈间是线接触，只允许有很小的角偏斜1.53高224注：表中基本额定动载荷比、极限转速比、价格比都是指同一尺寸系列的轴承与深沟球轴承之比（平均值）。极限转速比（脂润滑、0级公差组）比值90%为高，60%90为中，e判断系数e12.3Fa/C0rXYXY调心球轴承100001（Y1）0.67（Y2）（e）调心滚子轴承200001（Y1）0.67（Y2）（e）圆锥滚子轴承30000100.4（Y）（e）深沟球轴承600000.172100.562.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.3801.450.302.0701.310.

7、343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.44角接触球轴承70000C0.178100.441.470.380.3571.400.400.7141.300.431.071.230.461.431.190.472.141.120.503.571.020.555.351.000.567.141.000.5670000AC100.410.870.6870000B100.350.571.14注：C0式轴承的基本额定静载荷。括号内的系数Y、Y1、Y2和e的值应查轴承手册，不同型号的轴承，有不同的值。实际上，在许多支承中还会出现一些附加载荷，如冲击力、不平衡力、惯性力以

8、及轴挠曲或轴承座变形产生的附加力等等，为此，可对当量动载荷乘上一个根据经验而定的载荷系数fp，这样计算公式为：（16-6）载荷系数fp如表16.6所示。表16.6 载荷系数载荷性质载荷系数应用举例无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.21.8车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶金机械、选矿机、卷扬机和机床等强大冲击1.83.0破碎机、轧钢机、钻探机、振动筛等16.4.5 角接触轴承的轴向载荷计算图16-8径向载荷产生的轴向力角接触球轴承和圆锥轴承由于结构上存在接触角，承受径向载荷时，要产生轴向反力，如图16-8所示。图中FNi是作用于第i个滚动体的反力，

9、FNi可以分解为径向分力FNi和轴向分力Fdi，所有滚动体轴向分力的总和Fd称为轴承的派生轴向力。派生轴向力的大小与轴承上受载的滚动体的数目有关，为了保证这类轴承正常工作，应保证至少有半圈滚动体受载，此时派生轴向力的计算公式为：其近似值见表16.7所示。表16.7 向心角接触轴承派生轴向力Fd轴承类型向心角接触球轴承圆锥滚子轴承152540FdeFr0.68Fr1.14FrFr /(2Y)注：表中，e为判别系数，由表16.5查出；Y为表16.5中Fa/Fr e的轴向载荷系数。图16-9角接触轴承正装 图16-10角接触轴承反装为了保证角接触轴承的正常工作，通常是成对使用的，且需要预紧的，以防止

10、其轴向窜动。角接触轴承的安装有正装和反装两种形式。所谓正装是指角接触轴承的两外圈窄边相对的安装形式，如图16-9所示，又称为面对面式安装。所谓反装是指角接触轴承的两外圈宽边相对的安装形式，如图16-10所示，又称为背对式背安装。根据力的径向平衡条件，很容易由径向力Fre计算出两个轴承上的径向载荷Fr1、Fr2，当Fre的大小及作用位置固定时，径向载荷Fr1、Fr2也就固定了。由径向载荷派生的轴向力Fd1、Fd2的大小可按表16.7中公式（保证半圈滚动体受载时的派生轴向力）计算。把派生轴向力的方向与外加轴向力载荷Fa的方向一致的轴承标为2，另一个标为轴承1。如过到平衡时，应满足Fae + Fd2

11、 = Fd1如计算求出的Fd1和Fd2不满足上面的关系式时，就会出现下面两种情况。当Fae + Fd2 Fd1时，则轴有向左窜动的趋势，相当于轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”。但如前所述，为了保证角接触轴承正常工作，应保证至少有半圈滚动体受载，所以被“放松”的轴承2的轴向力与其本身派生轴向力Fd2相等，即Fa2=Fd2而被压紧的轴承1所受的总轴向力Fa1必须与Fae + Fd2相平衡，即Fa1=Fae + Fd2当Fae + Fd2 e，由表16.5查得，径向系数X=0.56，轴向系数Y由线性插值法求得：有轻微冲击，查表16.6取fP=1.1，由式(166)得轴承的当量动载荷：（2）计算轴承寿命由于没有特别声明，工作温度认为正常，ft取1.0，由式（164）得滚动轴承的寿命为16.5 轴承装置的设计轴承装置的设计主要是正确解决轴承的安装、配合、紧固、调节、润滑、密封等问题。16.5.1 滚动轴承的配置合理的轴承配置应考虑轴在机器