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滚动轴承朱文军docx
第二节滚动轴承
§2-1概述
滚动轴承由于是滚动摩擦，•••摩擦阻力小，发热量小，效率高，起动灵敏、维护方便，并且已标准化，便于选用与更换，因此使用十分广泛。
一、滚动轴承的构造
典型的滚动轴承构造如图，由四部分组成
1内圈2外圈3滚动体4保持架
一般内圈随轴一起回转，外圈固定（也有相反）内外圈上均有凹的滚道，滚道一方面限制滚动体的轴向移动，另一方面可降低滚动体与滚道间的接触应力。
保持架能使滚动体均匀分布以避免滚动体相互接触引起磨损与发热。
二、滚动轴承的材料
滚动轴承内、外圈和滚动体用强度高、耐磨性好的铬锰高碳钢制造。
如：
GCr9GCr15GCrl5SiMn等，G——表示滚动轴承钢。
淬火后硬度应不低于61〜65HRC,工作表面要求磨削抛光。
保持架不承受载荷，常用的材料有：
低碳钢板、铝合金、铜合金、酚醛层压布板、工程塑料等
三、滚动轴承的优缺点（与滑动轴承比较）
与滑动轴承相比，滚动轴承的优点
与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点：
1、一般条件下，滚动轴承的效率和液体动力润滑轴承相当，但较混合润滑轴承要咼一些；
1、承受冲击载何能力较差；
2、径向游隙比较小，向心角接触轴承可用预紧可
用预紧力消除游隙，运转精度高；
2、高速重载载荷下轴承寿命较低；
3、对于同尺寸的轴径，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，可使机器的轴向结构紧凑；
3、振动及噪声较大；
4、大多数滚动轴承能冋时受径向和轴向载何，故
轴承组合结构简单；
4、径向尺寸比滑动轴承；
5、消耗润滑剂少，便于密封，易于维护；
6、不需要有用有色金属；
7、标准化程度咼，成批生产，成本低；
§2-2滚动轴承的类型和选择
一、滚动轴承的分类
1.按轴承承受载荷的方向分
向心轴承：
——径向接触轴承
——向心角接触轴承
推力轴承：
一一轴向接触轴承
——推力角接触轴承
2.按滚动体形状分一一球轴承
滚子轴承
3.按滚动体列数（排数）分——单列
双列
4.按国家的标准GB分一一93年国家标准，将轴承分为14类，并且用规定的代号
来表示。
▲常用滚动轴承的类型名称、性能和特点表2-1
类型
轴承名称
极限
允许
性能特点
代号
标准号
转速比
角偏差
双排钢球，外圈滚道为内球面形，具有自动调心性能。
GB281
GB3OI
GB301
主要承受径向载荷，也能承受不大的双向轴向载荷
GB4221
GB4663
子耙承
用以受较大的径向载荷。
内、外圈间可作自由轴向移动，不能受轴向载荷。
滚子与套圈间是线接触，只允许有很小角位移
NAOOO
0
1
衮针轴承
只能承受径向载荷，承载
能力大，径向尺寸特小
n
」」
低
不允许
議针釉卓
无内圈iS针
、滚动轴承的基本类型、性能和特点
▲基本概念
1）游隙：
滚动体与内、外圈滚道之间的间隙
2）接触角a――滚动体与外圈滚道接触点的法线与径向平面间的夹角
3）角偏差0
由于轴承内圈轴线与外圈轴线不重合，发生相对倾斜的现象称为角偏差，其夹
倾斜角的情况下正常工作，则
把轴承具有的这种性能成为调心性能，具有调心性能的轴承称为调心轴承
4）、极限转速nlim
指轴承在一定的载荷及润滑条件下，轴承所允许的最大工作转速。
▲滚动轴承类型的选择
选择滚动轴承类型时，可根据轴承的工作载荷（大小、性质、方向）、转速的高低、
轴的刚度及其他使用要求进行选择。
§2-2滚动轴承的代号
为了便于组织生产和选择使用，国家标准GBT272—93规定的轴承代号由三部分组成:
滚动轴承代号的结构
表2-2
注：
基本代号下面的一至五表示代号自右向左的位置序数。
滚动轴承型号代号
1•基本代号
阿基本代号用来表明轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型,
一般最多为五位数，先分述如下：
1）轴承内径用基本代号右起第一、H位数字表示。
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，如04表示d=20mm12表示d=60mm等等。
对于内径为
10mm12mm15mm和17mml的轴承，内径代号依次为00、01、02和03。
对于内径小于10mm和大于500mm轴承，内径表示方法另有规定，可参看GB/T272—93。
2）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。
例如，对于向心轴承和向心推力轴承，0、1表示特轻
系列；2表示轻系列；3表示中系列；4表示重系列。
各系列之间的尺寸对比如下图所示。
推力轴承除了用1表示特轻系列之外，其余与向心轴承的表示一致。
3）轴承的宽度系列（即结构、内径和直径系列都相同的轴承宽度方面的变化系列）用
基本代号右起第四位数字表示。
当宽度系图13－4直径系列的对比列为0系列（正常系列）时，对多数轴承在代号中可不标出宽度系列代号O,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。
直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号。
4）轴承类型代号用基本代号右起第五位数字表示（对圆柱滚子轴承和滚针轴承等类型代号为字母）。
2．后置代号
轴承的后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等等。
后置代号的内容很多，下面介绍几个常用的代号。
1）内部结构代号是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表示。
如：
接触角为15°、25°和40°的角接触球轴承分别用CAC和B表示内部结构的不
同。
2）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/PZ、/P4'/PS/P6、/P6X和/PO公差等级中，6X级仅适用于圆锥滚子轴承；0级为普通级，在轮承代号中不标出。
。
3）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。
o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/CI、/CZ、/C3/C4、/CS表示。
3．前置代号轴承的前置代号用于表示轴承的分部件，用字母表示。
如用L表示可分离轴承的可分离套圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件等等。
实际应用的滚动轴承类型是很多的，相应的轴承代号也是比较复杂的。
以上介绍的代号是轴承代号中最基本、最常用的部分，熟悉了这部分代号，就可以识别和查选常用的轴承。
关于滚动轴承详细的代号方法可查阅GBT272－93。
1、基本代号——表示轴承的内径、尺寸系列和类型，最多为五位
（1）轴承类型——基本代号右起五位用数字或字母表示（尺寸系列代号如有省略，
则为第4位，）或基本代号左起第一位。
见表2-1，重点：
6—深沟球~；3—圆锥滚子~；
5—推力球~;7—角接触球~;1—调心球；N—圆柱滚子~。
（2）尺寸系列——表示轴承在结构、内径相同的条件下具有不同的外径和宽度，基本代号右起三、四位。
宽度系列——右起第四位——某些宽度系列（主要为0系列和和正常系列）代号可省略，详见表2-1中带（）的代号。
直径系列——右起第三位——相同内径，不同直径系列轴承的尺寸对比如图13-5
所示。
组合见表2-2
（3）轴承的内径——基本代号右起一二位数字。
a）d=10,12,15,17mm时
代号00010203
b）内径d=20~480mm且为5的倍数时
代号=d/5或d=代号x5（mm）
（c）d<10mm，或d>500mm及d=22,28,32mm时
代号/内径尺寸（mm）
2、前置代号——表示轴承的分部件，用字母表示。
K——轴承的滚动体与保持架组件K81107
R——不带可分离内圈或外圈的轴承，如RNU207
NU表示内圈无档边的圆柱滚子轴承
WSGS分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107GS81107。
3、后置代号一一反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8组代号。
（1）内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构
例：
CAGB代表角接触球轴承的接触角a=15*，25®和40°，E代表增大
承载能力进行结构改进的增强型等，如7210B，7210AGNU207E
（2）密封、防尘与外部形状变化代号
—RS一面有骨架式橡胶密封圈（接触式）
—RZ一面有骨架式橡胶密封圈（非接触式）
—Z——一面有防尘盖例：
6210-2RS
—FS一面有毡圈密封
字母前加数字2，则说明是两面有~
R、N、NR轴承外圈带有止动挡边、止动槽、止动槽并带止动环，例：
6210N
（3）轴承的公差等级
精度高低
公差等级24566X0
代号」新标准/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0
一旧标准BCDEXEG——普通级可省略
（4）轴承的径向游隙
游隙小大
游隙组别1,2,0,3,4,5
代号/C1、/C2、/C3、/C4、/C5
C1、C2――小游隙组；0――不标（基本游隙）；C3C4C5大游隙组
（5）保持架代号
表示保持架在标准规定的结构材料外，其他不同结构型式与材料。
A、B分别表示外圈引导和内圈引导
J――钢板冲压
Q――青铜实体1,
M黄铜实体保持架
N——工程塑料
其他在配置、振动、噪声、摩擦力矩、工作温度、润滑等方面的特殊要求的代号表示见标准GB/T272-93，或厂家的说明。
§2-3滚动轴承的选择计算则
一、失效形式
滚动轴承在中心轴向载荷的作用下，可认为载荷由各滚动体平均分担;
滚动轴承在纯径向载荷作用下，受载最大的滚动体的载荷为:
滚动轴承的失效形式
1）疲劳破坏
2）永久变形
3）磨损等。
滚动轴承的设计计算准则
1）对于一般工作条件下转动轴承一一寿命计算
静强度计算
2）对于转速较低的或作摆动运动轴承一一静强度计算
3）对于转速较高的轴承一一除要作上述计算外，还应作极限转速的计算
、滚动轴承寿命
1、基本概念
滚动轴承的寿命——指滚动轴承工作时，任一元件发生疲劳点蚀前，轴承转过的
总转数或一定转数下的工作小时数。
滚动轴承的基本额定寿命一一指一批相同的轴承，在同样的条件下运转，当有10%
的轴承发生疲劳点蚀前，轴承转过的总转数或一定转数下
的工作小时数。
用L10表示。
滚动轴承基本额定动载荷——基本额定寿命为一百万转时轴承所能承受的恒定载
荷取为基本额定动载荷，用Cr、Ca表示
2、滚动轴承的寿命计算公式：
之间的关系为
经过修正后滚动轴承的寿命计算公式为
轴承预期寿命的参考值见表16—11
三、滚动轴承的当量动载荷
――当量动载荷是一个假想的载荷
在当量动载荷作用下，轴承寿命与实际载荷作用下轴承的寿命相同。
当量动载荷P的计算式是：
对于向心轴承只承受径向载荷时
P=Fr
对于推力轴承（a=90°）只承受轴向载荷时
P=Fr
对于能够承受径向和轴向载荷的向心轴承、角接触轴承为
P=XF「+YF
第四讲
四、角接触轴承轴向载荷的计算
1•载荷作用中心
角接触轴承在计算支反力时，首先要确定载荷作用中心o,它的位置应为各滚
动体的载荷矢量与轴中心线的交点，如图所示
角接触球轴承的载荷作用中心
2、角接触轴承的内部轴向力
由于角接触轴承在结构上存在着接触角a,当它承受径向载荷Fr时，承载区内各滚
动体上法向力在轴向方向分力的合力称为内部轴向力，用Fs表示。
各种角接触轴承的内部轴向力Fs见表16—13
为了使内部轴向力得到平衡，通常角接触轴承都要成对使用，对称安装。
安装方式有正装和反装两种，如下图所示。
3、轴向载荷的计算
轴向载荷的计算需根据具体情况由力的平衡关系进行计算。
如图所示，一对角接触轴承采用正装支承，
FR——为作用于轴上的径向载荷；
FA为作用于轴上的和轴向载荷；
Fr1、Fr2――为两轴承的径向支反力；
Fs1、Fs2为两轴承的径向支反力作用
各力方向如图所示。
对1轴承：
FA和Fs2是外力
对2轴承；FA和Fs1是外力
因FA和Fs1的方向相同
轴有向右移动的趋势，使轴承1“放松”，轴
=Fs1+FA
轴有向左移动的趋势，使轴承I“压紧”，轴
——如果Fs1+FA>Fs2
承n“压紧”
Fal=Fs1Fa2
——如果Fs1十FAvFs2
承n“放松”
Fa2==Fs2
Fal、Fa2的确定方法相同
Fal=Fs2—FA
▲如果轴承采用“反装”方式，
§2-4滚动轴承的润滑和密封
、轴承润滑的作用
润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温度、振动等有重要影响，没有正常的润滑，轴承就不能工作。
分析轴承损坏的原因表明，40%左右的轴承损坏都与润滑不良
有关。
因此，轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。
除此之外，轴承的润滑还有散热，防锈、密封、缓和冲击等多种作用，轴承润滑的作用可以简要地说明如下：
a.在相互接触的二滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把二表面隔开，减少接触表面的摩擦和磨损。
b.采用油润滑时，特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时，润滑油能带走轴承内部的大部分摩擦热，起到有效的散热作用。
c.采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等异物进入轴承，起到封闭作用。
d.润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。
e.延长轴承的疲劳寿命。
二、脂润滑和油润滑的比较
轴承的润滑方法大致分为脂润滑和油润滑两种。
为了充分发挥轴承的功能，重要的是根据使用调减和使用目的，采用润滑方法。
表4-2示出脂润滑和油润滑的优缺点。
三、脂润滑
润滑脂是由基础油，增稠剂及添加剂组成的润滑剂。
当选择时，应选择非常适合于轴承使用条件的润油脂，由于商标不同，在性能上也将会有很大的差别，所以在选择的时候，必须注意。
轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。
轴承中充填润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的1/2-1/3为适宜。
高速时应减少至1/3。
过多的润滑脂将使温升增高。
四、润滑脂的选择
按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点，氧化安定性和低温性能，滴点一
般可用来评价高温性能，轴承实际工作温度应低于滴点10-20C。
合成润滑脂的使用温
度应低于滴点20-30C。
根据轴承负荷选择润滑脂时，对重负荷应选针入度小的润滑脂。
在高压下工作时除针入度小外，还要有较高的油膜强度和极压性能。
根据环境条件选择润滑脂时，钙基润滑脂不易溶于水，适于干燥和水分较少的环境。
五、油润滑
在高速、高温的条件下，脂润滑已不适应时可采用油润滑。
通过润滑油的循环，可以带走大量热量。
粘度是润滑油的重要特性，粘度的大小直接影响润滑油的流动性及摩擦面间形成的油膜厚度，轴承工作温度下润滑油的粘度一般是12-15cst。
转速愈高
应选较低的粘度，负荷愈重应选较高的粘度。
常用的润滑油有机械油、高速机械油、汽轮机油、压缩机油、变压器油、气缸油等。
油润滑方法包括：
a.油浴润滑
油浴润滑是最普通的润滑方法，适于低、中速轴承的润滑，轴承一部分浸在由槽中，润滑油由旋转的轴承零件带起，然后又流回油槽油面应稍低于最低滚动体的中心。
一般根据速度因数dn值确定：
d——轴颈直径mm；n——轴的的转速r/min
当dnv（1.5〜2）X105――脂润滑，润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1/3〜
l/2
当dn＞（1.5〜2）X105――油润滑：
浸油润滑，油面高度不超过最低滚动体中心
b.滴油润滑
滴油润滑适于需要定量供应润滑油得轴承部件，滴油量一般每3-8秒一滴为宜，过多的油量将引起轴承温度增高。
c.循环油润滑
用油泵将过滤的油输送到轴承部件中，通过轴承后的润滑油再过滤冷却后使用。
由于循环油可带走一定的热量，使轴承降温，故此法适用于转速较高的轴承部件。
d.喷雾润滑
轴承降温并能防止杂质侵入。
此法适于高速、高温轴承部件的润滑。
e.喷射润滑
用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中，射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。
在轴承高速旋转时，滚动体和保持架也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流，用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中，这时必须用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承中，喷嘴的位置应放在内圈和保持架中心之间。
六、固体润滑
在一些特殊使用条件下，将少量固体润滑剂加入润滑脂中，如加入3〜5%勺1号二
硫化钼可减少磨损，提高抗压耐热能力，对于高温、高雅、高真空、耐腐蚀、抗辐射，以及极低温等特殊条件，把固体润滑剂加入工程塑料或粉末冶金材料中，可制成具有自润滑性能勺轴承零件，如用粘结剂将固体润滑剂粘结在滚道、保持架和滚动体上，形成润滑薄膜，对减少摩擦和磨损有一定效果。
七、润滑剂勺补充与更换
a.润滑脂勺补充间隔时间
由于机械作用，老化及污染勺增加，轴承配置中所填勺润滑基将逐渐失去其润滑性能。
因此，对润滑秩需不断补充和更新。
润滑剂补充勺间隔时间会因轴承勺形成、尺寸和转速等而不同，图4-1示出根据运转时间需要补充润滑脂勺大致间隔时间。
另外，在图4-1中，当轴承温度超过70C的情况下，轴承温度每上升15C,就要
使用润滑脂勺补充间隔时间减少一半。
双面封闭轴承在制造时已经装入脂，“HRB在这些产品中使用的是标准润滑脂，
共运行温度范围和其他性能适宜于所规定的场合，且填脂量也与轴承大小相应，脂的使用寿命一般可超过轴承寿命，除特殊场合，不需补充润滑脂。
b.润滑油的更换周期
润滑油的更换周期因使用条件和油量等不同，一般情况下，在运转温度为50C以
下，灰尘少的良好环境下使用时，一年更换一次，当油温达到100C时，要3个月或更短时间更换一次。
滚动轴承的密封
密封目的：
阻止润滑剂的流失；防止外界灰尘、水分等侵入轴承。
密圭寸方式：
接触式密圭寸非接触式密圭寸组合式密圭封
密封装置的结构和特点见下表
牯幽埼唯”用Kt山小能跨整*用匸血润柿
§2-5滚动轴承的组合结构设计
为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和尺寸外，还应正确进行轴承的组合设
计，考虑并处理好下列几方面的问题：
1）轴承的轴向位置固定；
2）轴承与其他零件的配合;
4）轴承间隙的调整；
5）轴承的安装与拆卸；
6）轴承的润滑与密封等。
、滚动轴承的固定
1、两端单向固定
适用条件：
普通工作温度下的较短轴
为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时，端盖与轴承端面间应留
有0.2〜0.3mm的轴向间隙，间隙量常用垫片或调整螺钉调节。
2、一端固定、一端游动
、轴承组合的调整
1、轴承间隙的调整
方法：
（1）调整轴承端盖与机座间垫片的厚度
（2）通过螺钉调整轴承外圈压盖的位置
对于某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力（预紧力），使轴承内
外圈产生相对位移，由此消除游隙，并使内外圈和滚动体接触处产生弹性预变形，从而提高轴的旋转精度和支承刚度，这种方法称为预紧。
方法：
（1）零用金属垫片
（2）将轴承套圈磨窄
3、轴承组合位置（轴系）的调整
目的：
使轴上的零件（如齿轮、带论等）具有准确的工作位置。
方法：
调整端盖与机座间的垫片；调整套杯与机座间的垫片等。
、滚动轴承的配合
滚动轴承的周向固定和径向游隙的大小是通过轴承与轴及轴承座的配合达到的。
配合的选择：
应考虑载荷的大小、方向和性质，以及轴的类型、转速和使用条件等因素。
一般来说，转动圈应比固定圈的配合要紧一些
内圈与轴的配合常取过盈配合或过渡配合，女口k6、m6;
外圈与座孔的配合常取较松的过渡配合，如H7、J7、Js7
对于游动支承的轴承，外圈与座孔应取间隙配合，如G7
四、轴承的装拆
也绝对不能通过滚
用哪种方法，都不可直接敲击轴承圈、保持架和滚动部件或密封件,动部件传递安装力。
安装-圆柱孔轴承对于非分离型轴承，需要紧配合的套圈一般应先安装。
安装前，基座表面应稍加一些油。
冷安装
如果配合不是太紧，安装小轴承时，可用锤子轻轻敲击放在轴承圈表面的套筒，把轴承
推入到位。
敲击力应该沿套圈均匀分配，以防轴承倾斜或歪斜。
不用套筒而使用安装用
冲帽，可将安装力施加在中心位置（图A）。
LT
M-i.
1
厂
tear
图3
图4
如果要将非分离型轴承压到轴上，并同时将其压入箱体轴孔，那么，必须向两个套圈均
匀地施加安装力，安装工具的邻接面必须在同一平面上。
在这种情况下，应使用轴承装
配工具，使一个冲击环与内外圈的侧面邻接，而套筒则可将安装力施加在中心位置（图
2）。
对于自调心轴承来说，在将带轴的轴承装入箱体轴孔时，使用中间安装环可防止外圈倾
斜与旋转（图3）。
应该记住的是，有些尺寸的自调心球轴承的滚珠突出于轴承的侧面，所以中间安装环应该凹进，以防损坏滚珠。
大量的轴承一般都采用机械或液压压入法进行安装。
对于可分离型轴承，内圈与外圈可以分开安装，这样就简化了安装工序，特别是当内外
圈都需过盈配合时尤为如此。
在把内圈已安装到位的轴装入已含外圈的轴承箱时，必须
注意查看内外圈是否正确对中，以避免划伤轴承滚道和滚动部件。
如果圆柱和滚针轴承
采用不带法兰挡边的内圈或一侧有法兰边的内圈时，建议使用安装套筒（图二）。
套
筒的外径应等于内圈滚道直径F,机械加工的公差标准应为d10。
热安装
随着轴承尺寸的增大，安装轴承所需的力也显著增大。
所以，在冷状态下安装较大的轴承一般是不可能的。
因此，轴承、内圈或轴承箱（如轮毂）在安装前都需要加热。
轴承圈和轴或轴承箱之间的温差要求，取决于过盈量和轴承基座的直径。
轴承加热时，温度不应超过125°C,否则轴承材料结构的变化可引起尺寸的变化。
装有防尘罩或密封件的轴承，由于采用润滑脂填充或密封材料，加热时不应超过摄氏80度。
加热时，应避免局部过热。
为了均匀加热轴承，建议使用电感加热器（图^）。
如果使
用平板式加热器，必须将轴承翻动数次。
平板式加热器不应用于加热密封轴承。
轴承的调整
与其它圆柱孔径向轴承不同，单列角接触球轴承和圆锥滚子轴承的内部游隙，只有在一
个轴承针对另一轴承进行调整时才能确立。
通常这些轴承是背靠背或面对面配对，其中
一个轴承圈为轴向位移，直至达到选定的游隙或预负荷。
游隙或预负荷的选择，取决
于对轴承布局的性能和运转条件的要求。
因此
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