軸承常識匯集
用好滾動軸承的要點
    滾動軸承是一種精密的機械支承元件，軸承用戶深切希望裝在主機上的軸承能夠在預(yù)定的使用期內(nèi)不致?lián)p壞并保持其動態(tài)性能蚤就，但客觀事實有時并非盡如人意侦广，突發(fā)的軸承失效事故會給用戶造成重大損失。通過大量的滾動軸承失效分析研究表明北拌，軸承短壽或過早的喪失精度扇胀，有的是由于材料缺陷或制造不當(dāng)所致，但在相當(dāng)大的程度上是由于沒有嚴格按照軸承使用要求進行安裝稼崎、維護忌党，或者是軸承選型不當(dāng)或?qū)嶋H載荷超過軸承本身的額定載荷等原因造成軸承的非正常損壞轿白，例如，軸承零件的疲勞剝落在很大程度上就是因為潤滑油中混有雜質(zhì)引起的企著∫业眩可見，要想實現(xiàn)滾動軸承具有更長的壽命和精度保持期冒溜，除要求軸承制造廠家提高產(chǎn)品質(zhì)量外刽室，軸承用戶也必須用科學(xué)的方法和程序使用軸承，否則饶辆，再好的軸承也會在惡劣的隨意的使用條件下夭折酪律。

第一章節(jié)滾動軸承的選擇和代用

選擇的方法和步驟

能否正確選用滾動軸承，對主機能否獲得良好的工作性能翻默，延長使用壽命缸沃；對企業(yè)能否縮短維修時間，減少維修費用修械，提高機器的運轉(zhuǎn)率趾牧，都有著十分重要的作用。因此肯污，不論是設(shè)計制造單位翘单，還是維修使用單位，在選擇滾動軸承時都必須高度重視蹦渣，其選擇的全部程序見圖1�1哄芜。
一般來說，選擇軸承的步驟可能概括為： 根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型柬唯、轉(zhuǎn)速认臊、潤滑方式、同軸度要求锄奢、定位或非定位失晴、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等）工划，選擇軸承基本類型滑信、公差等級和游隙；根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求绸秸，通過計算確定軸承型號吏廉，或根據(jù)使用要求北启，選定軸承型號蘑杭，再驗算壽命姚详； 驗算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、要求的確良壽命和載荷能力英谢，其它的因素則有助于確定軸承類型讹玉、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級和游隙工求的最終方案刃伞。類型選擇各類滾動軸承具有不同的特性挡辩，適用于各種機械的不同使用情況。選擇軸承類型時钥嫌，通常應(yīng)考慮下列因素垃杖。一般情況下：對承受推力載荷時選用推力軸承、角接觸軸承丈屹，對高速應(yīng)用場合通常使用球軸承调俘，承受重的徑向載荷時，則選用滾子軸承旺垒〔士猓總之，選用人員應(yīng)從不同生產(chǎn)廠家先蒋、眾多的軸承產(chǎn)品中骇钦，選用合適的類型。
軸承所占機械的空間和位置

在機械設(shè)計中竞漾，一般先確定軸的尺寸眯搭，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動軸承畴蹭。通常是小軸選用球軸承坦仍，大軸選用滾子軸承鳍烁。但是叨襟，當(dāng)軸承在機器的直徑方向受到限制時，則選用滾針軸承羞条、特輕和超輕系列的球或滾子軸承慌缨；當(dāng)軸承在機器的軸向位置受到限制時，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承资妇。

軸承所受載荷的大小娱背、方向和性質(zhì)載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷水矢，球軸承用于承受較輕的或中等載荷烂秘，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動載荷巩顶。

在載荷的作用方向方面裳雕，承受純徑向載荷時，可選用深溝球軸承日病、圓柱滾子軸承或滾針軸承帜浇。承受較小的純軸向載荷時辨蓄，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時项茸，可選用推力滾子軸承祠乃。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承兑燥。

軸承的調(diào)心性能

當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不同亮瓷，有角度誤差，或因軸的兩支承間距較大而軸的剛性以較小降瞳，容易受力彎曲或傾斜時寺庄，可選用具有良好調(diào)心性能的調(diào)心球或調(diào)心滾子軸承，以及外球軸承力崇。此類軸承在軸稍微傾斜或彎曲情況下斗塘，能保持正常工作。軸承調(diào)心性能的好壞亮靴，與其允許的不同軸度有關(guān)馍盟，不同軸度值愈大，調(diào)心性能愈好茧吊。各類軸承允許的不同軸度見表1�1

軸承的剛性

軸承的剛性贞岭，是指軸承產(chǎn)生單位變形所需力之大小。滾動軸承的彈性變形很小搓侄，在大多數(shù)機械中可以不必考慮瑞蓉，但在某些機械中，如機床主軸偿寥，軸承剛性則是一個重要因素梯撰，一般應(yīng)選用圓柱和圓錐滾子軸承。因為這兩類軸承在承受載荷時填级，其滾動體與滾道屬于點接觸怎体，剛性較差。另外怜人，各類軸承還可以通過預(yù)緊愚缔，達到增大支承剛性的目的。如角接觸球軸承和圓錐滾子軸承癌羞，為防止軸的振動垛淮，增加支承剛性，往往在安
裝時預(yù)先施加一定的軸向力豌富，使其相互壓緊根适。這里特別指出：預(yù)緊量不可過大。過大時，將使軸承摩擦增大参歹，溫升增高仰楚，影響軸承使用壽命。
軸承的轉(zhuǎn)速每一個軸承型號都有其自身的極限轉(zhuǎn)速犬庇，它是由諸如尺寸僧界、類型及結(jié)構(gòu)等物理特性所決定的，極限轉(zhuǎn)速是指軸承的最高工作轉(zhuǎn)速（通常用r?min）臭挽，超過這一極限會導(dǎo)致軸承溫度升高捂襟，潤滑劑干枯，甚至使軸承卡死欢峰。使用場合所要求的速度范圍有助于決定采用什么類型的軸承葬荷，圖1�2 給出了大多數(shù)通用軸承的典型速度范圍。D 是軸承尺寸纽帖，它通常是指軸承的節(jié)圓直徑宠漩，在選擇軸承時，使用軸承內(nèi)徑和外徑的平均值懊直，單位mm.用節(jié)圓直徑D 乘以軸旋轉(zhuǎn)速度（單位r/min）得出一極限轉(zhuǎn)速因素（DN）扒吁，DN 在選擇軸承類型和尺寸時十分重要。大多數(shù)軸承制造廠家的產(chǎn)品目錄都提供其產(chǎn)品的極限轉(zhuǎn)速值旱醉，實踐證明邀耽，在低于極限轉(zhuǎn)速90%的狀態(tài)下工作是比較好的。脂潤滑軸承的極限轉(zhuǎn)速比油潤滑軸承的極限轉(zhuǎn)速低敬育，軸承的供油方式對可達到的極限轉(zhuǎn)速有影響平葡。表1�2 提供了幾種軸承潤滑形式的極限轉(zhuǎn)速修正系數(shù)（K ）。必須注
意零勃，對脂潤滑軸承宗而，其極限轉(zhuǎn)速一般僅是該軸承采用一個高質(zhì)量的重復(fù)循環(huán)油系統(tǒng)時的極限轉(zhuǎn)速的80%，但對油霧潤滑系統(tǒng)水亮，其極限轉(zhuǎn)速一般比相同的基本潤滑系統(tǒng)高50%刽软。保持架的設(shè)計和結(jié)構(gòu)也影響軸承的極限轉(zhuǎn)速苫颤，因為滾動體與保持架表面是滑動接觸枢菇，用比較貴的、設(shè)計合理的俯坐、以高質(zhì)量和低摩擦材料制成的保持架噩拼，不僅可將滾動體隔開來，而且有助于維持滑動接觸區(qū)的潤滑油膜寺晌。但象沖壓保持架之類價格低廉
的保持架世吨，通常只能使?jié)L動體保持分離。因此，它們存在著易出事故和令人苦惱的滑動接觸耘婚，從而導(dǎo)致更低的極限轉(zhuǎn)速罢浇。一般來說在較高轉(zhuǎn)速的工作場合下，宜選用深溝球軸承沐祷、角接觸軸承嚷闭、圓柱滾子軸承；在較低轉(zhuǎn)速工作場合下赖临，可選用圓錐滾子軸承胞锰。圓錐滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速，一般約為深溝球軸承的65%兢榨，圓柱滾子軸承的70%嗅榕，角接觸球軸承的60%。推力球軸承的極限轉(zhuǎn)速低吵聪，只能用于較低轉(zhuǎn)速的場合凌那。

對于同一類軸承，尺寸愈小嫌盲，允許轉(zhuǎn)速愈高窘吟。在選用軸承時，應(yīng)注意要使實際轉(zhuǎn)速低于極限轉(zhuǎn)速残团。

如果在整個運行周期內(nèi)蠕蹋，速度和載荷為常數(shù)，則當(dāng)量載荷就是計算載荷：P =P 方程（A）如果在一個長周期內(nèi)画眯，速度是常數(shù)阔渔，載荷從最小值P 逐漸變到最大值P ，則：如果在給定有限周期內(nèi)灌当，速度是常數(shù)您风，載荷變化呈非線性（是階躍函數(shù)或冪函數(shù)，正弦函數(shù)京球，或某些函數(shù)的組合）参攻，在整個壽命期間，這種非線性變化隨機地重復(fù)怎晰，則：其中P 髓绽，P ，妆绞、顺呕、、括饶，P 代表在選定的時間間隔t 株茶，t 来涨，、启盛、蹦掐、，t 期間的作用載荷僵闯。注
意笤闯，P ，P 棍厂，颗味、、牺弹、鹃改，P 值中的某個或某幾個必須公式（A）或（B）計算。如果載荷和速度都變化砸新，并且每次載荷的變化都伴隨著相應(yīng)的速度變化侦萍，則：其中P ，P 拿奥，均壳、、母滤、拔翠，P 表示速度為n 、n 城砖、翅窥、、n 時的作用載荷廷诺，q 没惶，q ，簇抵、庆杜、、q 表示P 作用于n 碟摆，P 作用于n 晃财，、焦履、拓劝、，P 作用于n 時的時間百分比嘉裤。這樣郑临，由于各個速度已經(jīng)包含在方程中了，所以壽命應(yīng)當(dāng)該用經(jīng)修正的壽命公式來計算：方程（E）中的系數(shù)“500”是時間
值500 小時屑宠，它是以國際標(biāo)準轉(zhuǎn)速為33 /min 為根據(jù)厢洞，相當(dāng)于軸承壽命為500 小時得到的。

修正當(dāng)量載荷

許多使用場合遭受振動典奉，使得軸承應(yīng)力明顯提高躺翻。同樣，包括有初始的和永久性的不同軸度在內(nèi)的許多應(yīng)用場合卫玖，均要求顯著提高載荷能力真葱。振動載荷的補償是以相應(yīng)的振動力（考慮最壞情況或最大振動載荷）為根據(jù)并與正常、穩(wěn)定的徑向載荷相比較得出的辐胆。修正系數(shù)K 必須作為當(dāng)量載荷方程中的系數(shù)讨砍。表1�6 列出了兩種可能情況下的系數(shù)：一個是K ，以振動力P 為根據(jù)卸研，P 大于穩(wěn)定載荷P 佩讨；另一個是K ，以P 為根據(jù)多盅，P 大天P 把毒。

需特別注意，軸承承受重載荷勤右，但不運動這樣的工作條件格外危險徽捶，因為在滾動體和套圈上容量形成微小壓痕，產(chǎn)生強大的沖擊虫甲，就象汽車輪胎滾過坑洼一樣端制。這種象洼坑一樣的小壓痕在工作過程中能夠很快發(fā)展成點蝕，從而導(dǎo)致軸承失效邦鲫。

另一個極端條件恰好相反灸叼，即高速但承受載荷甚小。此時若不施加預(yù)載荷庆捺，滾動體在滾道上滑動很大古今，這會導(dǎo)致快速過熱、潤滑劑分解破壞以及永久性損傷滔以。在軸承選擇中經(jīng)常被忽略考慮的一個重要載荷就是設(shè)備本身產(chǎn)生的徑向力和軸向力捉腥。齒輪的重量和其他零部件的張力甚至軸的重量級都是應(yīng)加入總載荷的重要的力。

確定需要的額定載荷容量   

現(xiàn)在你画，要求的使用權(quán)壽命抵碟、當(dāng)量載荷、軸的轉(zhuǎn)速及任何提高可靠度的修正系數(shù)可一起用來計算所需的軸承負荷容量坏匪。
其中：C=需要的額定動載荷容量拟逮，N
L=要求的L 使用壽命撬统，h
N=軸的轉(zhuǎn)速，r/min
P =軸承的當(dāng)量載荷敦迄，N
θ=滾動接觸類型的無量綱指數(shù)：
點接觸（球軸承）或線接觸（滾子軸承）恋追。對球軸承：θ=3。00奖岛，
對滾子軸承：θ=3恕孙。33
假設(shè)作用在滾動體表面的力均布，則C 值可算得淑储。但是帘缤，在動力傳輸設(shè)備中，不同軸度是個普遍存在的問題俏堆。在軸承選擇中憋屑，你必須加以補償。表1�7 提供了幾種軸承類型允許的不同軸度椭斜。如果不超過允許值氨固，則對此不需加以修正。
表1�7 允許的（無性能惡化）不同軸度
雖然每種類型的軸承對不同軸度有一組基本的修正系數(shù)揣煤，但生產(chǎn)廠家各自的設(shè)計特性也起著重要作用解瀑，你必須考慮這些特性。通常凉适，生產(chǎn)廠家的樣本上列出了他們產(chǎn)品的這些系數(shù)蛛蒙。外形限制對要求的額定載荷一旦確定了最終值，你必須考慮軸承安裝所需的外形尺寸渤愁，包括這里所考慮的軸承的安裝及固定牵祟。以及與具有所要求額定載荷的軸承匹配的軸的尺寸大小。這些因素有助于確定軸承結(jié)構(gòu)和尺寸抖格，還可以排除某些軸承類型诺苹。在某些場合，由于空間的限制甚至在額定載荷確定之前就排除了選擇的余地雹拄。
例如收奔，如果軸承外形非常窄，球軸承是可在此工作的唯一類型滓玖∑汉澹或者，如果必須使用直徑非常小的軸承箱势篡，你就需在同一軸上安裝兩個或更多的滾子軸承才能達到足夠的額定載荷翩肌。當(dāng)軸的尺寸與要求的軸承額定載荷相衡量有很大差異時，出現(xiàn)了另一種常見的矛盾禁悠。如果軸大但載荷輕念祭，即使要求的額定載荷很小沽票，但也得提出一個昂貴的，高額定載荷的大型軸承铣啰，在這種情況下绅荒，最好與軸承廠家接觸知祠，以便提出一個最
經(jīng)濟有效的解決辦法肌搔。
實例
    基本工作條件。假設(shè)軸承應(yīng)用在減速器上成甫，軸承必須支承直徑約25mm 的軸的一端伪浅，而軸上安裝一個正齒輪。工作周期和軸承載荷著正。齒輪作用力的分析和變速器的工作周期表明：軸承約在3/4 的時間里所承受的徑向載荷為1780N惕衩，轉(zhuǎn)速為11000r/min，在1/4 的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)侥镀，軸承所承受的徑向載荷為890N协超，轉(zhuǎn)速為3500r/min。良好的正嚙合幾乎不產(chǎn)生軸向力皇可，不存在斜嚙合或者其它有效的軸向分力雕什。預(yù)計兩方向的最大軸向力為89N，最大振動力為89N显晶。尺寸極限贷岸。由于受減速器內(nèi)部設(shè)計的限制，允許軸承的最大外徑為70mm磷雇，最大計算擾度為6 偿警，最大位置不同軸度為0、0015唯笙。不要求用調(diào)心軸承螟蒸。環(huán)境。軸承的潤滑同嚙合潤滑一樣：從一個大的油槽噴油崩掘，最高預(yù)計溫度為140 F七嫌。可靠性呢堰。軸承要連續(xù)工作必須有一個好的可靠性抄瑟，采用8%的可靠失效率。
選擇步驟
軸承內(nèi)徑約25mm枉疼。
軸承外徑為70mm拯奔。
估計最大節(jié)圓直徑D（軸承內(nèi)徑和外徑的平均值）為：
（25+70）/2=47.5（mm）
計算最大DN 值：
47.5×11000=0、52×106
為選擇所要求的基本軸承類型窟句，確定修正的DN 值办樟。首先优诵，由潤滑類型找出修正軸承極限轉(zhuǎn)速系數(shù)。從圖1�2 查得疟骤，采用小油槽連續(xù)工作時,系數(shù)為0.85药阔。.采用大油槽間歇工作時，系數(shù)為0陨梅、95译教，取連續(xù)工作時的低系數(shù)值，則修正的DN 值為： 52×10押强？）/0拖揩、85=0、61×106 利用步驟5 得到的DN 值及圖1�2的結(jié)果溜棉，我們發(fā)現(xiàn)角接觸球軸承和工業(yè)級丽示、精密級圓柱滾子軸承、以及深溝球軸承的轉(zhuǎn)速范圍（極限轉(zhuǎn)速）
等于或大于修正的DN 值菲饼，因此肾砂，這些就是最初選擇的軸承類型。
由方程（D）計算當(dāng)量載荷：
確定基本的減速器工作壽命宏悦。從表達式1�4 得到镐确，普通減速器的典型工作壽命為20000h。用給定的可靠性失效率修正工作壽命肛根。利用表達1�5辫塌，8%的可靠性失效率給出的壽命修正系數(shù)為85%；因此修正工作壽命L 為： 20000/0派哲。85=23529（h）
10臼氨、用方程（E）計算需要的額定動載荷C：
11、用振動來修正C.在此例中芭届，最小穩(wěn)定載荷890N 大于最大振動載荷89N储矩，振動載荷與穩(wěn)定載荷之比為0.1，利用表1—6褂乍，采用線性插值法在兩個最接近的載荷率之間插入一修正系數(shù)值持隧，該系數(shù)計算如下：
（1.00+1.020）/2=1.010
則額定載荷的修正值為：
C=1.010×29746（N）
12、根據(jù)撓曲不同軸度和位置不同軸度粟五，確定是否要對C 進行修正腕浴。表1—1 表明這兩種不同軸度的預(yù)期值均在無補償值范圍之內(nèi)，所以不需修正条焙。如果兩種不同軸度或其中之一的預(yù)期值超過無補償范圍阅六，則必須查閱軸承制造廠家文獻來確定采用何種補償。
13、查找滿足要求的軸承類型芒单。表1—8 表明從本表中可以查到所需的軸承万杉。對任何類型的軸承，額定動載荷C 值必須等于或高于上面我們提到的最終修正值29746N.實際上抗躺，你可熟悉要容易地確定能滿足要求的表中每種軸承類型的價格及尺寸奸冶，在你選擇時可能考慮到了這些價格因素，在這里我們假定：在表1—8中標(biāo)有“大”的承載能力的軸承最貴蛀篓，因此卢历，應(yīng)予淘汰。最好的選擇是內(nèi)徑為30mm 的工業(yè)級圓柱滾子軸承移鸣，現(xiàn)在集中考慮這一基本軸承類型砸捏，繼續(xù)選擇過程谬运。
14隙赁、確定軸承是定位型還是非定位型。因為軸承必須在兩個方向承受軸向載荷梆暖，所以在軸的一端要求一個雙向定位型軸承伞访。
15、選擇軸承公差等級轰驳。由于減速器不需要較高的精度厚掷，所以采用PO 級。
16级解、再檢查看有無特殊的熱環(huán)境冒黑。因預(yù)計最大工作溫度是140°F，因此不需要特殊材料勤哗。從而抡爹，游隙為0組值。再檢查DN 和極限轉(zhuǎn)速：Dm6x =（30+62）/2=46（mm）要求的最高轉(zhuǎn)速為非作歹11000r/min 給出的DN 值為506000芒划，稍低于步驟4 中DN 的計算值冬竟，也在圖1—2 給出的工業(yè)級圓柱滾子軸承的DN 值范圍之內(nèi)。從軸承目錄上可以看到鼻昼，該軸承的極限轉(zhuǎn)速是16000r/min悟津，遠在最大轉(zhuǎn)速11000r/min 之上，因此不需要考慮特殊的熱環(huán)境吸坐。
17宗瓢、考慮同軸度要求。這里沒有特殊的同軸度要求痢抹，因此旷厨，使用標(biāo)準軸承即可，但在制造公差上要保證軸承座的同軸度好。
18哺裳、考慮安裝要求辙霎，便于安裝。與生產(chǎn)人員探討表明坛饥，對他們來說最好的方法是在軸上只安裝內(nèi)圈淋憋，在減速器安裝過程中再安裝外圈和滾子，然后再與活動定位件安裝在一起吴澜。這導(dǎo)致了第二次結(jié)構(gòu)選擇桃序，從圖1—3雙向定位欄選擇第二種定位結(jié)構(gòu)，活動定位件由螺母和鎖緊墊圈固定在內(nèi)圈上烂瘫。由于軸承容易拆除媒熊，所以這種結(jié)構(gòu)便于更換。維修人員只需一個拆卸器就可以拆除內(nèi)圈坟比。
19芦鳍、總體選擇。最終確定的軸承是滿足要求的最小最經(jīng)濟的軸承葛账，它是工業(yè)級圓柱滾子軸承柠衅，內(nèi)徑30mm，外徑62mm籍琳，寬度16mm菲宴，采用在內(nèi)圈上帶活動定位件的定位結(jié)構(gòu)，0 組游隙趋急，公差等級用ISOPO 級喝峦。近年來瑞典的SKF 公司提出了新的軸承壽命理論，利用這種理論選擇軸承尺寸的方法呜达。已載于其出版的軸承樣本中姚垂。 

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