1、軸承的選用與常識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 上的軸承能夠在預定的使用期內不致損壞并保持其動態性能，但客觀 事實有時并非盡如人意， 突發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， 軸承短壽或過早的喪失精度， 有的是由于材料缺陷或制造不當所致，但在相當大的程度上是由于沒 有嚴格按照軸承使用要求進行安裝、維護，或者是軸承選型不當或實 際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， 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引起 的。可見，要想實現滾動軸承具有更長的壽命和精度保持期，除要求 軸

2、承制造廠家提高產品質量外，軸承用戶也必須用科學的方法和程序 使用軸承，否則，再好的軸承也會在惡劣的隨意的使用條件下夭折。第一章 滾動軸承的選擇和代用1. 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，延長使用壽命；對企業能否縮短維修時間，減少維修費用，提高機器的運轉 率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設計制造單位，還是維修 使用單位，在選擇滾動軸承時都必須高度重視。一般來說，選擇軸承的步驟可能概括為： 根據軸承工作條件 （ 包括載荷方向及載荷類型、轉速、潤滑方 式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環境、環境溫度等 ），選 擇軸承基本類型、公差等級和游隙； 根據軸承

3、的工作條件和受力情況和壽命要求，通過計算確定 軸承型號，或根據使用要求，選定軸承型號，再驗算壽命； 驗算所選軸承的額定載荷和極限轉速。選擇軸承的主要考慮因素是極限轉速、要求的確良壽命和載荷能 力，其它的因素則有助于確定軸承類型、結構、尺寸及公差等級和游 隙工求的最終方案。2. 類型選擇各類滾動軸承具有不同的特性， 適用于各種機械的不同使用情況。 選擇軸承類型時，通常應考慮下列因素。一般情況下： 對承受推力載 荷時選用推力軸承、角接觸軸承，對高速應用場合通常使用球軸承， 承受重的徑向載荷時，則選用滾子軸承。 總之，選用人員應從不同生 產廠家、眾多的軸承產品中，選用合適的類型。軸承所占機械的空間和

4、位置：在機械設計中，一般先確定軸的尺 寸，然后，根據軸的尺寸選擇滾動軸承。通常是小軸選用球軸承，大 軸選用滾子軸承。但是， 當軸承在機器的直徑方向受到限制時，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承；當軸承在機器的軸向 位置受到限制時，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。在載軸承所受載荷的大小、方向和性質：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，球軸承用于承受較輕的或中等載 荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動載荷。 荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時，可選用深溝球軸承、圓柱滾 子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時，可選用推力球軸承； 承受較大的純軸向載

5、荷時，可選用推力滾子軸承。當軸承承受徑向和 軸向聯合載荷時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。軸承的調心性能：當軸的中心線與軸承座中心線不同，有角度誤 差，或因軸的兩支軸承間距較大而軸的剛性較小，容易受力彎曲或傾 斜時，可選用具有良好調心性能的調心球或調心滾子軸承，以及外球 軸承。此類軸承在軸稍微傾斜或彎曲情況下，能保持正常工作。軸承 調心性能的好壞，與其允許的不同軸度有關，不同軸度值愈大，調心 性能愈好。軸承的剛性：軸承的剛性，是指軸承產生單位變形所需力之大小 滾動軸承的彈性變形很小，在大多數機械中可以不必考慮，但在某些 機械中，如機床主軸，軸承剛性則是一個重要因素，一般應選用圓柱 和圓錐

6、滾子軸承。因為這兩類軸承在承受載荷時，其滾動體與滾道屬 于點接觸，剛性較差。另外，各類軸承還可以通過預緊，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，為防止軸的振動， 增加支承剛性，往往在安裝時預先施加一定的軸向力，使其相互壓緊（ 這里特別指出：預緊量不可過大。過大時，將使軸承摩擦增大，溫升 增高，影響軸承使用壽命。軸承的轉速：每一個軸承型號都有其自身的極限轉速，它是由諸 如尺寸、類型及結構等物理特性所決定的，極限轉速是指軸承的最高 工作轉速（通常用rmin），超過這一極限會導致軸承溫度升高，潤滑劑 干枯，甚至使軸承卡死。用節圓直徑 D 乘以軸旋轉速度 （單位 r/min） 得出一

7、極限轉速因素 （DN） ， DN 在選擇軸承類型和尺寸時十分重要。 大多數軸承制造廠家的產品目錄都提供其產品的極限轉速值，實踐證 明，在低于極限轉速 90% 的狀態下工作是比較好的。潤滑方式的影響：脂潤滑軸承的極限轉速比油潤滑軸承的極限轉 速低，軸承的供油方式對可達到的極限轉速有影響。必須注意，對脂 潤滑軸承，其極限轉速一般僅是該軸承采用一個高質量的重復循環油 系統時的極限轉速的 80% ，但對油霧潤滑系統，其極限轉速一般比相 同的基本潤滑系統高 50% 。保持架的設計和結構也影響軸承的極限轉速，因為滾動體與保持 架表面是滑動接觸，用比較貴的、設計合理的、以高質量和低摩擦材 料制成的保持架，不

8、僅可將滾動體隔開來，而且有助于維持滑動接觸 區的潤滑油膜。但象沖壓保持架之類價格低廉的保持架，通常只能使 滾動體保持分離。因此，它們存在著易出事故和令人苦惱的滑動接觸， 從而導致更低的極限轉速。一般來說 在較高轉速的工作場合下，宜選用深溝球軸承、角接觸 軸承、圓柱滾子軸承；在較低轉速工作場合下，可選用圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承的極限轉速，一般約為深溝球軸承的 65% ，圓柱滾子軸 承的 70% ，角接觸球軸承的 60% 。推力球軸承的極限轉速低，只能用 于較低轉速的場合。對于同一類軸承，尺寸愈小，允許轉速愈高。在選用軸承時，應 注意要使實際轉速低于極限轉速。軸承游動和軸向位移：通常情況下，一個

9、軸用兩個軸承相隔一定 的距離給予支承。為了適應軸和外殼不同程度的熱漲影響，安裝時應 將一個軸承在軸向固定，另一個軸承使之在軸上可以游動（ 即游動支承），以防止因軸的伸長或收縮引起的卡死現象。 游動支承通常選用內 圈或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承 （ 原 2000 型、32000 型）和滾針軸承 ， 這主要是此類軸承內部結構允許軸與外殼有適當軸向位移的緣故。此 時，內圈與軸，外圈與外殼孔可采用緊配合。當采用不可分離型軸承 做游動支承時，如深溝球軸承、調心滾子軸承，在安裝中必須允許外 圈與外殼孔，或內圈與軸采用較松配合，使之軸向可自由游動。圓錐滾子軸承、調心滾子軸承和深溝球軸承基本上屬于定位型， 當用

10、作非定位時則采用松配合安裝。所有推力滾子軸承均屬定位型軸 承。便利于軸承的安裝和拆卸：選用軸承類型時，對軸承安裝拆卸是 否方便，亦必須考慮周全，特別是對大型和特大型軸承的安裝和拆卸 尤為重要。一般的外圈可分離的角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、圓柱 滾子軸承和滾針軸承，安裝拆卸比較方便，它們的內圈和外圈可分別 裝于軸上或殼體孔內。此外，內徑帶圓錐孔的，帶緊定套的調心滾子 軸承、雙列圓柱滾子軸承和調心球軸承，也比較容易安裝拆卸。 除上述因素外，還應考慮軸承的工作環境溫度、軸承密封及對摩 擦力矩、振動、噪聲等的特殊要求。1. 游隙選擇 游隙是滾動軸承能否正常工作的一個重要因素，分為軸向游隙和 徑向游隙。

11、選擇適當的游隙，可使載荷在軸承滾動體之間合理分布； 可限制軸 （或外殼 ）的軸向和徑向位移， 保證軸的旋轉精度； 能使軸承在 規定的溫度下正常工作；減少振動和噪聲，有利于提高軸承的壽命。 因此。在選用軸承時，必須選擇適當的軸承游隙。選擇軸承游隙時，應考慮以下幾個方面：1. 軸承的工作條件，如載荷、溫度、轉速等；2. 對軸承使用性能的要求 （旋轉精度、摩擦力矩、振動、噪聲 ）；3. 軸承與軸和外殼孔為過盈配合時導致軸承游隙減小；4. 軸承工作時，內外套圈的溫度差導致軸承游隙減小；5. 因軸和外殼材料的膨脹系數不同，導致軸承游隙減小或增大。 根據使用經驗 ，球軸承最適宜的工作游隙為近于零；滾子軸承

12、應 保持有少量的工作游隙。 在要求支承剛性良好的部件中，軸承允許有 一定數值的預緊力。這里特別指出，所謂工作游隙，是指軸承在實際 運轉條件下的游隙。還有一種游隙叫原始游隙，是指軸承未安裝前的 游隙。原始游隙大于安裝游隙。我們對游隙的選擇，主要是選擇合適 的工作游隙。國家標準規定的游隙值分為三組：有基本組 （0 組 ）、小游隙輔助組（1 、2 組）和大游隙輔助組 （3 、4、5 組）。選擇時，在正常工作條件下， 宜優先選用基本組，便可使軸承得到合適的工作游隙。當基本組不能 滿足使用要求時，則應選用輔助組游隙。大游隙輔助組適用于軸承與 軸和外殼孔采用過盈配合，軸承內外圈溫差較大，深溝球軸承需要承

13、受較大軸向負荷或需改善調心性能，心及要求提高極限轉速和降低軸 承摩擦力矩等場合；小游隙輔助組適用于要求較高的旋轉精度、需嚴 格控制外殼孔的軸向位移，以及需減少振動和噪聲的場合。各類軸承 的徑向游隙見國家標準的規定。2. 公差等級選擇 軸承的公等級，主要是根據軸對支承的旋轉精度要求來確定的。 一般情況下，例如具有大嚙合公差的正齒輪減速器，可用 PO 級軸承， 但某些對旋轉精度有嚴格要求或轉速很高的軸，如高精度、小跳動的 機床主軸則選用高于 PO 級的軸承。采用公差等級高的軸承時，其軸的外殼的制造公差應與軸承公差 等級相適應，并應具有足夠的結構剛度。3. 壽命和可靠性的計算要求的使用壽命 L 是按

14、照期望設備能工作的總累計時間來確定的， 常用單位是工作小時數，壽命的計算也可用軸承總的轉數表示，在計 算使用壽命過程中，各種工作狀態都必須考慮。設備工作是八小時一 班制或工作日制？它是否整天連續使用？它是否頻繁啟停或一旦啟動 就長期工作？維修費用、概率壽命及報廢也必須加以考慮，是設備長期使用后更換還是定期修理 （包括更換軸承 ）費用上更節省？當然， 在決定所要求 的壽命 L 時，軸承的可靠性是一個主要考慮因素，在軸承工業中標準 的可靠性水平通常規定為 90% ，那就是說，以大量在相同應用場合下 工作的軸承中，有 90% 的軸承在達到所選定的軸承工作壽命 （L 壽命） 時仍保持完好，如果要求失效

15、率低，則要求的壽命 L 需加修正。提高軸承可靠性， 使其比 90% 的可靠性更高， 可用降低 10%失效 率標準軸承的使用壽命來解決。換言之，如果想獲得更高的可靠性， 標準軸承的壽命必須降低。例如：對一個可靠性為 96% 的軸承，必須 定義軸承壽命為L,而不是L。在不增大軸承尺寸的情況下，你必須把 原L軸承壽命降低。在后面我們將給出給定軸承的設計動態承載能力，它是速度、軸 承實際載荷及設計壽命的函數。在給定的應用場合下，速度和實際載 荷是給定的，因此動態承載能力是設計壽命的函數。為了把可靠性提 高到 96% ，你可加大軸承的外形尺寸， 從而達到工作可靠性為 90%時 的同樣水平，也就是說你可以

16、提高其動態承載能力，使它高于 90% 的 可靠性所需要的值，這就需選擇一個更大的軸承。例如，如果你要求軸承的居載能力失效率為 4%，工作壽命超過 1000 小時，為實現這些要求， 表上給出的壽命修正百分比為正常 L 軸 承壽命的 53%。用所要求的壽命除以修正百分比，這樣可得L 為：1000/0 °53=1887（h）。這個結果表明：為得到96%可靠性所要求1000 小時壽命，對應 90% 可靠性的軸承壽命把它引入動態承載能力方程用 以計算軸承尺寸是有價值的。4. 載荷和當量載荷的計算 為了確定滿足要求的軸承額定載荷，必須考慮到設備所要承受的 所有的力，以及在其給定周期每個力作用在軸

17、承上的相應時間。軸承所經受的各種情況或工作條件可以列成表格形式。注意，此 處軸承載荷單位用 N ，轉速單位用 r/min ，在軸承預定的壽命時間內 每種情況的有效作用時間百分比表達。這些可簡化成當量載荷P,然后, 每種情況用適當的方程來決定當量載荷。需特別注意，軸承承受重載 荷，但不運動這樣的工作條件格外危險，因為在滾動體和套圈上容量 形成微小壓痕，產生強大的沖擊，就象汽車輪胎滾過坑洼一樣。這種 象洼坑一樣的小壓痕在工作過程中能夠很快發展成點蝕，從而導致軸 承失效。另一個極端條件恰好相反，即高速但承受載荷甚小。此時若不施 加預載荷，滾動體在滾道上滑動很大，這會導致快速過熱、潤滑劑分 解破壞以及永久性損傷。在軸承選擇中經常被忽略考慮的一個重要載荷就是設備本身產生 的徑向力和軸向力。齒輪的重量和其他零部件的張力甚至軸的重量級 都是應加入總載荷的重要的力。5. 確定需要的額定載荷容量6. 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，包括這里所考慮的軸承的安裝及固定。以及與具有所要 求額定載