第 十 章
文献研究法
滚 动 轴 承
一.主要内容
滚动轴承是各类机械中普遍使用的重要支撑标准件，并由专业厂大批量生产。本章是本课程的重点章节 之一，由于滚动轴承的类型，尺寸以及精度等级等已有国家标准，因此，在机械设计中需要解决的问题主要 有：（1）根据工作条件合理选择滚动轴承的类型；（ 2）滚动轴承的承载能力计算；（3）滚动轴承部件的组 合设计。
1.滚动轴承类型的选择
选择滚动轴承的类型时，首先应熟悉轴承的结构，特点，并与十一章滑动轴承的特点比较，借以区别良 种轴承的适用场合。此外，还应熟悉表征滚动轴承工作性能的三要素，即游隙，接触角，偏位角，以及它们 的含义和对轴承工作性能的影响。 还应掌握滚动轴承的分类， 特点及代号表示法， 以及滚动轴承的选择原则。
按轴承内部结构和所承受的载荷方向不同，滚动轴承可分为三大类： （1 ）向心轴承 主要承受径向载 荷；（2）向心推力轴承——可同时承受较大的径向及轴向载荷；（ 3）推力轴承——只能承受轴向载荷；推 力向心轴承——可在承受轴向载荷的同时，还可承受较小的径向载荷。
国家标准规定我国生产的滚动轴承分为十个标准类型，其中常用的标准类型有：单列向心轴承（ 0000系
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列），双列向心球面球轴承 （1000系列），单列向心短圆柱滚子轴承 （2000系列），单列向心推力球轴承 （6000 系列），单列圆锥滚子（7000系列）和单向推力球轴承（8000
系列）。滚动轴承的代号表示法，是为了便于 选择和使用而规定的。学习时特别是上述几种轴承的代号中段从右数四位数字和精度等级的表示方法要熟悉。 应能根据给出的轴承代号，正确判断出轴承的精度等级，类型，直径系列和内径尺寸，并能指出该轴承的结 构，特点及应用场合。
通常在机械设计中，滚动轴承类型的选择，要根据轴承所承受的载荷大小，方向，性质，工作转速的高 低，轴颈的偏转情况等要求，并结合不同轴承的类型特点进行。选择轴承时的参考原则见教科书。
2.滚动轴承的计算
根据轴承工作条件确定轴承类型后，需要进行轴承的承载能力计算。这一部分是本章的核心内容，要求 能够根据轴承主要失效形式，引出其设计根据，并能熟练掌握相应的计算方法。
（1） 主要失效形式及相应计算方法
一般长期使用的滚动轴承，在交变应力作用下，主要失效形式为疲劳点蚀。相应的计算方
法为“寿命计 算”。
对于极低速轴承或间歇摆动的轴承，在过大的冲击或静载荷作用下，主要失效形式为塑性变形。相应的 计算方法为“静载荷计算”。
此外，由于润滑，密封不良时产生磨损；制造及安装使用不当时会出现断裂等。对于这些失效形式可采 取相应的措施加以防止。
（2） 滚动轴承的寿命计算
轴承的疲劳寿命——轴承在发生疲劳点蚀前的实际回转总次数（或在一定转速下的工作小时数）。
额定寿命L——一批相同的轴承，在相同的条件下运转，按 90%的轴承不发生疲劳点蚀破损的寿命。
平均寿命一一一批轴承允许有 50%的完好率，不发生点蚀的寿命。
额定动载荷C――额定寿命L=1 （ 106转），90%的轴承完好时，轴承所承受的载荷。
滚动轴承寿命曲线（既轴承载荷 P与额定寿命L的关系曲线）见图 10-1，其关系式为：
（C Y
或L = C
IP丿
图 10-1
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式中P――当量动载荷
；=3，对于滚子轴承 ；=10/3
；――寿命指数，对于球轴承 n――轴承的转速。轴承寿命计算公式：奶茶结婚了
fF ――载荷性质系数
fn ――速度系数
存 温度系数
当量动载荷P――是一种假定载荷，在这个载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。当 量动载荷的计算公式为： 式中：Fr ――径向载荷
F 轴向载荷
X，丫分别为径向系数和轴向系数，由教科书表 10-14 (或有关手册)中查岀。
向心推力轴承轴向力 F-.的计算：
向心推力轴承应成对使用，它的安装方式有两种如图 10-2所示，图10-2 (a)为正装，图10-2 ( b)为反
装。
向心推力轴承轴的轴向载荷 F：.,对于两个轴承来说，都必须同时满足两个条件：( 1)力的平衡条件；
(2)保证半圈滚动体受力的条件。
对于轴承1来说，满足力的平衡条件，轴承 1承受的轴向载荷显然是 Fa1 = Ka +S第九届海峡两岸知识大赛2。满足半圈滚动体
受力的条件，轴承1上的轴向载荷F&必须满足Fy =3 ；其中S是由径向载荷Fr!引起的内部轴向力，各 类向心推力轴承的内部轴向力 S的近似值，可查教科书表 10-17。因此，轴承1的轴向载荷 Fa1应取下列两
值中的较大值，即
用同样的方法分析，可得轴承 2的轴向载荷 Fa2应取下列两值中的较大值：
式中Ka为轴向外载荷。
注意：1)上述计算轴向载荷的公式，不必死记硬背，应根据实际情况，按照同时应满足的两个条件，自 己推倒岀来。2)如用上式计算轴向载荷时，与安装方式所对应的轴承编号，应与图 10-2所标的一致3)如用上
式计算时，轴向外载荷方向与图 10-2所标方向相同为正，相反为负，代入公式计算。
(3)滚动轴承的静载荷计算
额定动载荷Co ――轴承受载最大的滚动体与滚动体与较弱座圈滚道上产生的永久塑性变形量之和等于
直径的万分之一的载荷。
当量动载荷P0 ――是一种假定载荷，在这个载荷作用下所产生的塑性变形与实际径向载荷所产生的塑性 变形量相等。
当量静载荷的计算式为：
式中：X o 径向系数
丫0 ――轴向悉数。各类轴承的 Xo和Yo值，由教科书表10— 15查岀。
滚动轴承额定动载荷计算公式
式中：no ――安全系数，由表 10— 16查岀。
注意：1)对于转速较低并对运转平稳及摩擦力矩要求不高时可选取 no<12)对于刚性较低的轴承座，应选取较
草酸亚铁大的安全系数；反之可选取较小的安全系数。
此外，如所求岀的 Po ::: Fr，则应取：Po =Fr。
(4)滚动轴承的极限转速
极限转速一一滚动轴承在一定载荷和润滑条件下所允许的最高转速。
滚动轴承转速过高会使摩擦面产生高温，影响润滑及性能，破坏油膜，从而导致滚动体回火或元件胶合 失效。对于工作转速较高的轴承还应校核极限转速。即 式中：n――轴承实际工作转速；
n'lim ――修正后的轴承极限转速。
如修正后的极限转速 n'lim不能满足使用要求，可采取以下措施提高极限转速： 提高轴承的精确等级；选用
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