第十三章 滚动轴承
本章主要内容
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滚动轴承的构造与特点；
滚动轴承的基本类型、代号及其特点； 滚动轴承类型及结构型式选择； 滚动轴承的受力及主要失效形式； 滚动轴承的装置设计。 重点难点
? 滚动轴承受力特点； ? 滚动轴承的基本代号； ? 滚动轴承的类型选择； ? 滚动轴承的装置设计。
本章主要讲授：
1.滚动轴承的类型和代号（认识轴承）；
2.滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）； 3.滚动轴承的组合设计。
§13-1 概述滚动轴承是现代机器中广泛应用
的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。 一、构造和材料
1．滚动轴承的构成：（图13-1）
内圈、外圈、滚动体、保持架等
2．滚动轴承的特点：
旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。
§13-2 滚动轴承的代号
滚动轴承的主要类型和代号 二、滚动轴承的代号 一、代号含义
代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规
定。
滚动轴承代号构成：
前置代号 基本代号 后置代号 类尺内 型寸径 代代代 号 号 号（2位） 基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。 后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。 前置代号——表示轴承的分部件。
内径代号：内径代号×5=内径，如：08表示轴承内径d=5×08=40mm。 尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。 外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。
但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。 类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，详细代号查阅类型代号表。
公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个级别 。 以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。
游隙代号：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六个组别以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5为代号，0组不标注。 二、滚动轴承的类型代号表(查书表13-2)
三、轴承代号示例
6308：6─深沟球轴承，3─中系列，08 ─内径d=40mm， 公差等级为0级，游隙组为0组；
N105/P5：N─圆柱滚子轴承，1─特轻系列，05─内径d=20mm，公差等级为5级，游隙组为0组；
7214AC/P4：7─角接触球轴承，2─轻系列，14─内径d=70mm，公差等级为4级，游隙组为0组，公称接触角α=15°；
30213：3─圆锥滚子轴承，2─轻系列，13─内径d=65mm，0─正常宽度(0不可省略)，公差等级为0级，游隙组为0组；
注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。
具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。 四、滚动轴承类型选择：
滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。 1．轴承选择的一般过程如下： 选择轴承的类型和直径系列 按轴径确定轴承内径 进行承载能力验算
2．滚动轴承类型选择应考虑的问题 a.承受载荷情况
方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用。
大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。 b.尺寸的限制
当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。 c.转速的限制
球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。 d.调心性要求
调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。
§13-3 滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则
一、 载荷分布
1. 受轴向力FA：各滚动体受力均匀，载荷大小相等 2. 受径向力FR：在径向载荷的作用下，市内圈中心相对外圈中心下移了δ.这样根据力的平衡条件求出;
FMAX=4.37/ZFR(球)
FMAX=4.08/ZFR(滚子) Z---滚动体个数
二、滚动轴承的失效形式
滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：
点蚀，磨损，胶合，断裂
套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式， 是作为滚动轴承寿命计算的依据。
除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。 例如：
转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤； 润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损；
装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等 这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。 三、计算准则
1.对于转速较高的轴承要计算寿命.
2.对于转速较低的或往复摆动轴承要计算静强度.
3.对于转速较高的轴承除要计算寿命,还应限制最高转速.
§13-4 滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额
定动载荷
滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。
显然，通常谈的滚动轴承寿命是指滚动轴承的疲劳寿命。 与一般结构件的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大的1.基本额定寿命：具有90％可靠度时轴承的寿命，用L10表示。
2.基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。 二、滚动轴承的寿命计算 基本额定寿命计算式
L?C??10?? ?P?? (106r)
6?或 L10?C?其中：??（球轴承）；3??10h?60n??P?? (h)3（滚子轴承）； P为轴承所承受的当量动载荷； n为轴承的工作转速(r/min)。三、滚动轴承的当量动载荷 在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承
C值的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。
各类轴承的当量动载荷可按下式计算：P=XFr+YFa式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷
X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数(查表13-10)
为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 fp 。
即：P= fp(XFr+YFa)
四、向心推力轴承的轴向载荷计算
向心推力轴承所受轴向力Fa可以这样确定： 由内部轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松”或被“压紧”的轴承；被“放松”轴承的轴向力仅为其本身内部的轴向力；被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力之合力。
向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：
就一个支点的轴承而言，对比其本身内部轴向力与外加轴向力（另一支点的内部轴向力与外加轴向力之合力），其较大者为该轴承所受的轴向力。
§13-5 滚动轴承的静强度计算
五、滚动轴承的静承载能力对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。
在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限—基本额定静载荷，用C0表示。轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0，即：P0=X0Fr+Y0Fa式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，
可由轴承手册查取按轴承静承载能力选择轴承的公式为： P0=X0Fr+Y0Fa
C0≥S0P0式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册
查取
§13-6 滚动轴承的极限转速粘着和胶合失效产生的重
要原因是转速过高。所以，为了防止失效就要限制轴承的极限转速。 各种轴承的极限转速是由试验得出nlim 在实际工作中：nmax=f1f2 nlim
f1----载荷系数（图13-18）
f2----载荷分布系数（图13-19） 工作条件： n工作≤nmax
§13-7滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。