轴承设计和选用Word格式.docx
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7、决定轴承游隙
（1）、确定内外圈的配合等级
（2）、求过盈量和运转中温度升高引起的游隙减少量及载荷引起的载荷增加量；
（3）、求初期游隙，保证运转时游隙为零或稍正；
8、决定精度等级
（1）、大部分情况下，P0级（普通级）已足够
（2）、在要求减少回转轴跳动、振动、噪音、温度上升时，可使用精密级或超精
密级，但价格会提高。
9、决定预紧载荷
在高速回转情况下，需低振动、低噪音；
或要求轴承部位有刚性时，可加预紧载荷。
10、选择润滑剂和润滑方法
（1）、一般用途可选用润滑脂，如使用密封轴承则更方便；
（2）、探讨润滑脂的寿命，如寿命短，应作油脂的更换和补充；
（3）、在高速旋转、高载荷、安定润滑、温度上升低时可使用油润滑；
11、密圭寸装置的研讨
（1）、润滑脂润滑：
可防止外部的水分、灰尘、气体的侵入，且润滑及密封装置较简单；
（2）、密封轴承：
同润滑脂一样，可以省略系统的润滑及密封装置；
（3）、油润滑：
应防止外部异物侵入或漏油，但系统的润滑及密封装置较复杂。
12、磨损寿命探讨
（1）、根据现有资料推算磨损寿命；
（2）、如计算值比要求寿命短时，应强化润滑和密封；
13、决定配合
（1）、根据载何是静止或回转，按支撑特点决疋配合；
（2）、根据固定侧轴承和自由侧轴承决定配合种类；
14、讨论轴和座的精度
（1）、校核轴和座的精度是否与轴承相同或相近。
15、使用、安装的探讨
（1）、考虑防止轴承磨损，进行作业环境研究，安装工夹具的设计
16、试运转研究
在正式运转前，从手动一低速回转一加速运转的过程检查轴承的振动、噪音、温升、漏油等情况进仃试运转
17、从维修方面研究设计
（1）、如轴承寿命与机械寿命相同或更长时，可研究润滑、密封不需要维护的形式；
（2）、如轴承寿命或油脂较机械寿命短时，应设计为谷易更换轴承和补充油脂的形式，并确定出维修周期；
（3）、根据需要安装监视器，预测轴承的振动、温升等故障和对轴承使用寿命进行监控。
轴承性能：
一、深沟球轴承：
1、结构特点：
一般由内圈、外圈、保持架和一组钢球组成，是使用最为简单、广泛、和价格较低的一种轴承。
2、载荷及转速特性：
主要承受径向载荷，但也用于承受径向和轴向的联合载荷，其中轴向载荷不应超过未被利用的径向载荷的70%；
在转速很高不宜采用推力轴承时，本轴承可以承受双向纯轴向载荷；
此时轴承所承受的轴向载荷一般不应超过0.25~0.5C；
3、轴向限位能力与对轴线歪斜的敏感性：
深沟球轴承可以将轴（外壳）的两面轴向移动限制在轴承的轴向游隙内，轴承的内圈（轴）相对于外圈（外壳）的相对位置误差应加以控制，两轴线的相互倾斜角一般不宜超过2'
~10'
双列深沟球轴承的相互倾斜角一般不宜超过2'
在这个限度内轴承能正常工作。
当轴承游隙增大时，倾斜角也相应增大，并且具有角接触球轴承的特性，可承受较大的轴向载荷，但轴承的倾斜角愈大，轴承使用寿命也随之有所缩短，并会出现较大的运行噪音。
4、适用范围：
与外型尺寸相同的其它类轴承相比，具有摩擦力最小、允许转速最高的特点，适用于刚性的双支承轴，支承间距离小于轴承内径十倍的短轴。
二、调心球轴承：
1、结构特点：
一般有两列钢球，外圈的内滚道表面为内球面、在内圈轴线与外圈轴线有较大的倾斜时仍能正常工作。
2、载荷及转速特性：
主要承受径向载荷，但也可同时承受较小的轴向载荷，不能承受纯轴向载荷，因为在纯轴向载荷作用下会只有一列滚子在工作，会大大减少轴承寿命，允许的转速低于深沟球轴承。
3、轴向限位能力与对轴线歪斜的敏感性：
这类轴承可以将轴（外壳）的两面轴向移动限制在轴承的轴向游隙内，但轴向限位的精度较低，对轴线歪斜误差的补偿能力最强，轴承的内圈（轴）相对于外圈（外壳）的相互倾斜角一般可达2°
~3°
，实际许用的倾角取决于轴承的配置设计及密封形式。
4、适用范围：
适用于多支承的传动轴，在外载荷的作用下有较大弯曲的双支承轴，轴承在外壳配合处不能保证严格同轴度的机构中，还可以用于车辆经受颠簸的轮轴上。
、圆柱滚子轴承：
与深沟球轴承相比，用圆柱滚子代替钢球，用母线滚道代替球沟，
一般用来承受径向载荷，能力比球轴承大1.7倍，普通单列不能承受轴向载荷，常与承受轴向力的其他轴承联合使用。
允许的转速低于球轴承，在滚子轴承中却是允许工作转速最高的一种。
外圈或内圈无挡边的轴承没有轴向移动限制能力，轴承对安装误差十分敏感，同时要求轴的刚度好，不宜有过大的弯曲，以免内外圈轴线相对倾斜，破坏滚子与滚道的均匀线接触，两轴线的相互倾斜角一般不宜超过2'
~4'
。
可适用于内圈、外圈要求分别安装的机构，宜用于刚性的双支承刚性短轴，当轴的伸长显著时，其中一端支承内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承，此时另一侧应采用对轴在两侧都有限位能力的轴承。
四、角接触球轴承：
角接触球轴承又称为向心推力轴承，在正常工作时钢球与内圈、外圈沟道接触点的法线方向与轴线的垂直平面有一个夹角，通常称为接触角，这种轴承的结构有分离型（接触角为15°
）和不可分离型（接触角为15°
、25°
、40°
三种），它们的游隙是在安装时调定的。
可以用来承受径向载荷和轴向载荷，也用于承受纯轴向载荷，接触角愈大承受轴向力的能力越强；
不宜单独承受径向力，单列轴承只能承受单向轴向载荷；
在承受径向载荷时会产生附加轴向力，在轴承计算时应加以考虑。
为承受双向轴向力，常使用成队安装的角接触球轴承，这样既可避免附加轴向力，又可预紧安装，提高轴承的刚性。
有外圈宽端面相对背靠背DB型、外圈窄端面相对面对面DF，串联安装DT型。
允许使用转速与深沟球轴承相近。
成对安装的轴承可以严格限定两个方向的轴向移动，单列和串联安装的轴承只能限定单向位移，对轴线的歪斜比较敏感，这会使接触角发生变化，导致载荷不均。
适用于支承间距不大的刚性的双支承轴，安装使用过程中需要调节轴承游隙和转速较高的机构，支承刚性强，有较大限制轴倾斜的能力。
5、三点、四点接触的结构，可承受交变的以轴向载荷为主的联合载荷，结构紧
凑，轴向游隙小，载荷容量大允许转速高，运行平稳，一般接触角为35°
6、成对安装的背靠背轴承，可承受双向轴向载荷，而单个轴承只能承受一个方向的轴向力，由于轴承作用线外伸，使支承有较大的角度刚性，并能承受倾覆力矩，适用于要求径向、轴向严格限定位置的机构中。
7、成对安装的面对面轴承，可承受双向轴向载荷，而单个轴承只能承受一个方向的轴向力，由于轴承作用线向内，使支承的角度刚性和承受倾覆力矩的能力小于背靠背安装轴承。
8、双列角接触球轴承：
与成对安装轴承结构相似，可承受双向轴向载荷，但结构紧凑，适用于轴向安装尺寸较小的场合，有带装球口及两侧带密封装置的不同结构。
五、圆锥滚子轴承：
为分离型结构，其内圈、外圈和滚动体都成锥形结构，若各锥面母线延长将交于轴心线的一点，可以承受很大的径向、轴向的联合载荷，轴承承受载荷的能力取决于轴承内部的接触角，即外圈滚道角度，接触角越大承载能力也越大，在承受径向载荷时会产生附加轴向力，在轴承计算时应加以考虑。
应注意，由于轴承的轴向游隙过小会使轴承温升较高，偏大则轴承易损坏，因而安装时的调整应仔细，必要时可采用预过盈安装提高支承刚度。
用于承受径向载荷为主，承受径向和轴向的联合载荷，其轴向载荷承载能力远大于角接触球轴承；
在转速较圆柱滚子轴承低，不宜单独承受径向力；
单列轴承只能承受单向轴向载荷；
在承受径向载荷时会产生附加轴向力，在轴承计算时应加以考虑。
为承受双向轴向力，常使用成对安装的轴承，有较大的的支承角度刚性。
对轴线的歪斜特别敏感，不允许轴相对于外壳孔有倾斜。
适用于刚性的双支承轴，一般在轴端部的每一个支承内安装一支
轴承，外圈和内圈同名端面相对
六、推力轴承：
推力球轴承由带有求形沟道的套圈和全套滚动体的保持架组成，其中一个套圈安装在轴上，称为轴圈，另一个安装在外壳孔内，称为活圈或座圈，座圈比轴圈内径大0.2~1.0毫米，单向推力轴承带有一套滚动体，双向推力球轴承由两面带球沟的中紧圈、两只各带一套滚动体的保持架和活圈组成，座圈比轴圈内径大5~30毫米，可以承受双向轴向力，应注意，在运转中，由于惯性力作用钢球与滚道间产生滑动，会使轴承温升较高、轴承过早损坏，为防止出现这种现象，因而安装时必须加以最小的轴向力保证钢球与两球面沟接触；
双列推力球轴承在交变的轴向载荷下常有一列钢球处于无载荷状态，这时不但要加以最小的轴向力保证钢球与两球面沟接触，还要仔细调整其轴向游隙，否则无载荷状态下钢球会因径向窜动而滑动，产生很大磨损，影响旋转。
用于承受纯轴向载荷，其轴向载荷承载能力在球轴承中最大；
一般与承受径向力的轴承联合使用，不宜单独承受径向力；
允许使用的工作转速较低，
单向推力和推力角接触球轴承轴承只能承受单向轴向载荷；
双向推力和推力角接触球轴承轴承能承受双向轴向载荷，推力角接触球轴承轴承有很小的径向限位作用，推力轴承没有径向限位作用。
适用于很大轴向力的支承部位，特别是轴垂直安装的场合。
轴承使用寿命
一、当量动载荷P和当量静载荷P0
1、单列深沟球轴承：
当量动载荷：
P=XFr+YFa（Fa/Fr>
e）;
P=Fr（Fa/Frwe）
当量静载荷：
P0=0.6F叶0.5Fa（P0>
Fr）;
P=Fr（P0=Fr）
2、单列圆柱滚子轴承：
P=Fr
P0=Fr
3、单列圆锥滚子轴承：
P=0.4F叶YFa（Fa/Fr>
e）;
P=Fr（Fa/FrWe）
P0=0.5F叶Y0Fa;
P=Fr（P0vFr）
4、双列圆锥滚子轴承：
P=Fr+丫仆a（Fa/Frwe）;
P=0.67Fr+Y2Fa（Fa/Fr>
e）
P0=Fr+Y0Fa
5、单列角接触球轴承：
P=Fr（Fa/Frwe）;
P=XFr+YFa（Fa/Fr>
6、背靠背配对安装单列角接触球轴承：
P=XFr+Y2Fa（Fa/Fr>
e）
PO=Fr+YOFa;
7、双列角接触球轴承：
P=Fr+0.73Fa（Fa/FrW0.86）;
P=0.62Fr+1.17Fa（Fa/Fr>
0.86）
P0=Fr+0.63Fa;
轴承寿命
1、额定疲劳寿命：
Lh=106/60/n（C/P）’；
球轴承&
=3;
滚子轴承&
=10/3
2、实际使用寿命：
L=fhfn（C/P）’；
滚子轴承&
=10/3;
fh=fn（C/P）;
球轴承fn=（0.03n）-1/3，滚子轴承fn=（0.03n）-3/10
滚动轴承使用寿命的信赖度和轴承寿命
Ln=a1L
信赖度%
Ln
a1
90
L10
1
95
L5
0.62
96
L4
0.53
97
L3
0.44
98
L2
0.33
99
L1
0.21
四、滚动轴承的径向游隙与轴承寿命的关系
轴承的径向游隙可以是正值，亦可为负值，当轴承径向游隙约为负值时，即载荷率为0.7~0.8时轴承的使用寿命最长。
当载荷率小于0.5时，由于轴承内载荷区域减小，最大滚动体载荷增大，因而轴承寿命明显缩短，当载荷率大于0.8时，轴承
处于过大的负游隙状态下运行，轴承发热量大使用寿命缩短更明显。
深沟球轴承：
f（书）=△rD1/3a/（0.0044（Fr/Z）2/3）
圆柱滚子轴承：
f（^）=△rD1/3a/（0.0044（Fr/Z）2/3）
f（书）为载荷函数从0~-2，载荷率0.5~1.0,较为合适
游隙等级代号
意义
游隙等级代号
C1
径向游隙小于C2级
C3
径向游隙大于基本级
C2
径向游隙小于基本级
C4
径向游隙大于C3级
基本级径向游隙无代号
C5
径向游隙大于C4级
通常球轴承在工作游隙为零或有轻微预紧载荷的负游隙状态下，其运转不会产
生不良后果，而对轴向载荷较大的圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，则应保持一定的内部工作游隙。
标准级的游隙适用于一般载荷下的标准配合，此时轴承运转中的工作游隙大致可满足最长使用寿命的要求。
使用条件
游隙等级
实例
大冲击、重载荷和过盈量大的配合部件
铁路车辆油箱
方向不疋的冲击载何，内外套圈过盈配合
铁路车辆主电机
内圈环境温度较咼、外圈环境温度较低
造纸机械的驱动机构、寒冷环境的室外机械
轴的弯曲度较大、适用于大接触角及轴向载荷较大的角接触球轴承
汽车半浮动后车轮、铁路车辆推力部位
内外圈松配合
轧机轧轮轴承
有振动和噪音要求的部位
特殊小电机
五、温度与寿命关系
温度升高，轴承额定动载荷值下降，修正系数gt
温度C
v100
125
150
175
200
225
250
300
g
0.95
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
0.6
六、润滑对轴承使用寿命的影响:
SKF润滑脂牌号
使用温度范围
「C）
NLGI（国际）脂稠度等级
增稠
剂
基础
油
基础油粘度
（mm2/s）
我国润滑
脂牌号
LGMT2
-30~120
2
锂皂
矿物油
91
2号锂基脂
LGMT3
3
120
3号锂基脂
LGEP2
-30~110
195
LGEM2
-20~120
510
-55~110
16
根据轴承的工作条件，采用不同的润滑剂所得到的轴承使用寿命也不相同，良好的润滑除了选择合适的润滑剂以外，还应包括选择合理的润滑方式和润滑剂的用量，润滑周期、甚至良好的密封装置等。
锂基润滑脂：
锂基润滑脂的结构与钙基相同，具有良好的防水性，可以使用在潮湿或有水的机械部位，但它没有钙基脂的缺点，有很好的附着力及机械安全性，在高速运转和剪切作用下，润滑脂不会变稀或流失，有较高的滴点，一般锂基脂使用温度可达120C，锂基脂是一种长寿命的理想润滑脂，但价格较高，常用的有5个牌
号。
高温脂（HT）使用温度可达180C。
如果轴承工作温度持续在80C以上时，请选用咼温润滑脂。
实际运转试验时轴承对润滑脂的消耗量是很少的，一对双列圆柱滚子轴承承受径向
力5000N和转速为2000r/min，仅需0.0005cm3，同样的载荷下转速为
3000~6000r/min,该轴承的润滑脂的需求量也仅有0.005cm3充有润滑脂的密封轴承，经过一段时间运行后，轴承内部剩余的润滑脂仅占轴承自由空间的30%，剩余
润滑脂除小量在轴承内起润滑作用外,极大多数都集中在滚道的两侧起密封尘埃作用。
由此可见润滑脂的填充量应合适,过多的填充量会使轴承温度升高加快,旋转阻力矩大和泄漏严重,最终导致脂的润滑功能下降和老化。
七、安装精度对轴承使用寿命的影响：
安装精度的下降,特别是滚子轴承在安装中的过大倾斜角,将会严重影响轴承的内部载荷的正常分布,造成应力集中,导致轴承使用寿命明显缩短。
轴承精度及公差等级：
精度等级：
原标准G、E、（EX）、D、C、B,G级为普通级一般不标注，新标准P0普通级、P6高级、P5精密级、超精密级P4、最精密级P2。
国际标准：
向心轴承，normalclassclass6X普通级、class6高级、class5精密级、超精密级class4最精密级class2；
推力轴承，normalclass普通级、class6高级、class5精密级、超精密级class4。
配合选择：
（一）、转动状况：
1、当套圈承受回转载荷时，如果采用间隙配合安装，则在轴承的旋转过程中该套圈的配合表面将会发生蠕动现象，易产生微动磨损，此时配合表面会出现烧伤、龟裂等损伤，因此受回转载荷的套圈和机械部件的轴颈或座孔的配合应采用过盈配
合。
2、当套圈承受静止载荷时，通常在套圈的配合表面不会发生蠕动现象，因此受静止载荷的套圈和机械部件的轴颈或座孔的配合没有必要采用过盈配合。
3、如载荷方向不确定，或轴承套圈承受重载荷及冲击载荷时，一般应采用过盈配合。
（二）、载荷大小：
载荷作用于套圈上，会使配合表面发生局部变形，导致配合处的有效过盈量的减小，从而使原配合面发生松动，并随之发生在高面压接触情况下的蠕动。
此现象常发生在承受旋转载荷的套圈上，轴承的配合的松紧程度应由载荷大小来决定，一般载荷越大，配合越紧。
（三）、游隙和温度：
由于轴承在过盈配合及高温状态下工作，都会引起轴承内部游隙的变化，同时轴承的工作温度也会影响到轴承配合表面的松紧程度，因此轴承选用过盈配合时，必须适当加大轴承的原始游隙，如果温度变化较大，必须仔细考虑工作温度在内外圈上的差异，和热流方向，认真轴承的配合等级。
（四）、支承精度的要求：
当支承部位的精度要求较高时，除应当选用高运动精度的轴承外，还必须将轴承支承的弹性变形量和振动减小到最低限度。
因此应尽量避免采用间隙配合，并相应提高配合表面的形位公差和加工精度。
在特殊的高精度轴承安装部位，如精密的坐标镗床的主轴，高速内圆磨床的砂轮轴，应对轴承及轴承安装部位的运动精度和形位公差作认真测量，并作好记录和标记，随后进行选配安装。
（五）、轴和轴承座的设计和材料：
轴和轴承座的配合面的形位误差太大，会直接影响轴承的配合，当轴承外圈必须使用过盈配合时，不宜采用对开式轴承座，为确保配合的正确，当轴承和空心轴或薄壁轻合金轴承座配合时，应选用比实心轴或厚壁铸铁轴承座紧一些的配合等级。
（六）、安装和拆卸：
过盈配合时，需考虑合适的装拆方法和工具，尽量考虑选用分离型轴承或有装卸套
结构的轴承。
轴承与实心轴的配合:
载荷性质
载荷大小
应用实例
轴颈
配合等级
球轴承
圆柱圆锥滚子轴承
调心滚子轴承
内径圆柱孔的径向轴承
内圈承受回转或方向不定的径向载荷
轻载荷PV
0.06C
输送机及轻载荷齿轮箱
18~100
<
40
j6
（100）~140
40~100
k6
P>
0.06C中等载荷及重载荷
电动机、风机、泵、内燃机、水工机械等一般机械
18
j5
k5、
100~140
40~65
m5
m6
140~200
65~100
200~280
n6
200~400
140~280
p6:
280~500
r6
推力轴承
径向轴向载荷作用于推理调心滚子轴承
静止载荷
250
>
js6
旋转载荷
200
400
仅承受推力轴承
推力球轴承
h6
推力圆柱滚子轴承
h6、
h8
推力圆柱滚子轴承及保持架组合件
轴承与铸铁及钢质轴承座孔的配合
类别
载荷状况
配合等级
移动状况
径向轴承
外圈承受方向不定的载
荷Pv0.12C
中型电机、泵
和曲轴轴承
J7
一般可以滑动
推力轴承
仅受推力载何
H8
推力圆柱滚子轴承
H7（H9）
推力圆柱滚子轴承组件
H10
八、极限转速和PV值：
轴承在运转中与温升关系最密切的因素之一，就是轴承转速。
尽管轴承的大小、载荷及润滑方式各不相同，但总体而言，在大多数情况下每一万单位dmn值，轴承温
升约提高1~2C。
如果轴承冷却充分或在小油量润滑时，轴承的摩擦载荷项较小，则每一万单位dmn值，轴承温升约提高0.5C。
轴承样本资料中各类轴承的极限转速只适用于：
1、仅承受纯径向力载荷的P0级（普通级）向心轴承和仅承受纯轴向载荷的P0级（普通级）推力轴承。
2、中等载荷P值不超过轴承自身额定动载荷C值的0.1倍。
3、良好的润滑、充分的冷却及无外界异热影响。
4、轴承工作游隙正常，配对轴承极限转速下降20%。
5、当轴承承载条件变化时，应根据轴承实际载荷比C/P或轴向载荷与径向载荷Fa/Fr比值进行修正。
6、一般情况下橡胶密封轴承的极限转速是同类轴承的60~70%。
7、圆锥滚子轴承运转时其工作表面存在着滚动运动和滑动运动，一般用圆锥滚子轴承的推力挡边和圆锥滚子端面接触处的许用PV值，来设计选用轴承。
目前电机轴承状况：
丫2系列电机
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