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滚动轴承的基本知识

如图：滚动轴承一般由外圈l、内圈2、滚动体3和保持架4组成。在外圈的内表面和内圈的外表面上，通常都制有凹槽滚道，滚动体就沿着这滚道运动。保持架将滚动体彼此隔开，使其均匀分布。一般内圈与轴配合较紧，随轴转动；外圈与轴承座或机壳配合较松，但不转动。也可以是外圈旋转而内圈不转动。

(a) (b)

一、 滚动轴承的类型(如图)：
按滚动体的形状可分为：
(1)球轴承一滚动体是球；
(2)滚子轴承：包括短圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形滚子、螺旋滚子、长圆柱滚子、滚针。滚动体可以是单列、双列和多列。

二、 滚动轴承的代号：
我国规定了用汉语拼音字母和七位数字组成的代号，以表示轴承类型、尺寸、精度和结构特点，并打印在轴承的端面上。代号的意义如下：

1、尺寸代号：右起第一、二位数字代表内径尺寸，其表示方法见表1
表1 轴承内径代号
内径代号
00
01
02
03
04～99
轴承内径尺寸（mm）
10
12
15
17
数字×5
2、直径系列代号：右起第三位数字表示直径系列。为了适应不同承载能力的要求，同一内径d的轴承，采用大小不同的滚动体，因而外径D和宽度B随着变化，这种内径相同而外径不同的轴承系列称为直径系列。

3、类型代号：右起第四位数字表示轴承类型。轴承主要类型及代号见表2
表2 轴承名称、类型代号
轴
承名 称
类
型
代
号
单列
向心
球轴
承
双列
向心
球面
轴承
单列
同心
短圆
柱滚
子轴承
双列
向心
球面
滚子
轴承
滚针
轴承

螺旋
滚子
轴承
角接
触向
心球
轴承
单列
圆锥
滚子
轴承
平底
推力
轴承

角接
触推
力球
面轴
承
O
l
2
3
4
5
6
7
8
9

4、结构特点代号：右起五、六位数字表示轴承的结构特点（如有防尘毡圈、孔有锥度等特殊结构），若为正常结构，代号为0。
5、宽度系列代号： 右起第七位数字表示宽度系列。对内径外径相同度不同的轴承系列，称为宽度系列，若对宽度无特殊要求时，代号为0。
右起第四、五、六、七位代号为0时，可不标注，由于通常采用的轴承多为正常结构，对宽度也无特殊要求，故代号右起第五、六、七位数
字均可省略，因此常见的代号只有四位数字。
6、精度等级：精度等级用字母表示。国标中规定：滚动轴承的精度等级
分为C、D、E、G四级。按字母顺序C级精度最高，G级精度最低。一般机
器上多用G级（称为标准级）轴承，故在代号中省去不写。

表3 滚动轴承代号意义举例如下：
轴承代号

代号说明（代号中自右向左的位置顺序及表示的意义)

七
六
五
四
三
二
一
精度
宽度系列
结构特点
轴承类型
外径系列
内 径
208
G级精度
O
窄
O O
基本结构类型、
无特殊结构
O
向心球
轴承
2
轻
0 8
内径=8×5=4 0
mm
7311
G级精度
O
窄
O O
基本结构类型、
无特殊结构
7
圆锥滚
子轴承
3
中
1 1
内径=11x 5=55
mm
D3182120
D级精度
3
特宽
1
圆锥孔
8
双列
2
圆柱滚
子轴承
1
特轻
2 0
内径=20×5=100 mm
三、 滚动轴承的组合结构
为保证轴承在机器中正常运行，除合理选择轴承类型型号外，还应正确
地解决轴与其相关零件之间的关系。包括轴承组合的轴向固定、轴承组合的调整、轴承与其它零件的配合、装拆、润滑与密封等。
1． 单个轴承的轴向固定
轴承内圈常用的四种轴向固定方法
a)利用轴承盖作单向固定，能承受大的轴向力
b)利用轴肩和轴用弹性挡圈作双向固定、挡圈能承受的轴向力不大。
c)利用轴肩和轴端挡板作双向固定，挡板能承受中等的轴向力。
d）利用轴肩和圆螺母、止动垫圈作双向固定，能承受较大的轴向力。
轴承外圈常用的三种轴向固定法：

a)利用轴承盖作单向固定，能承受大的轴向力
b)利用孔内凸肩和孔用弹性挡圈作双向固定，挡圈能承受不大的轴向力。
C)利用孔内凸肩和轴承盖作双向固定，能承受大的轴向力。
2、轴承组合的轴向固定 轴承组合包括轴承所支承的轴、轴上零件等组成的轴系部件
(1)双支点单向固定。轴的两个支点中每个支点都能限制轴的单向移动、两个支点合起来便可限制轴的双向移动，这种固定方式称为双支点单向固定。它适用于工作温度变化不大的短轴。考虑到轴因受热伸长，对于单列向心轴承可在轴承盖与外圈端百之间留出热补偿间隙c=0.2～0.3 mm。

(a) (b) (c)

(2)单支点双向固定 轴的两个支点中只有一个支点限制轴的双向移动，另一个支点则可作轴向移动，这种固定方式称为单支点双向固定。可作轴向移动的支承称为游动支承，游动支承不能承受轴向载荷。

固定支承 游动支承 游动支承

选用向心球轴承作游动支承时，因其间隙不大，应在轴承外圈与端盖间留适当间隙。
选用内圈或外圈无挡边的短圆柱滚子轴承作游动支承时，因这类轴承内部有游隙，故不需另外留间隙，对这类轴承的内外圈要作双向固定以免内外圈同时移动、造成过大的错位。
单支点双向固定方式适用于温度变化较大的长轴。
轴若受向右的轴向力，则通过左端螺母内圈滚动体外圈传到内孔凸肩的机座上；轴若受到向左的轴向力、则通过轴肩内圈滚动体外圈轴承盖螺
丝钉传到机座。
3、轴承组合的调整 轴承与轴承盖之间的间隙，可按下列方法去调整：
(1)靠加减轴承盖与机座间调整垫片的厚度；
(2)利用调整螺钉l通过压盖3移动外圈位置，调整好后用螺母2锁紧。

4、滚动轴承的配合 滚动轴承是标准件，它在公差配合方面有下述特点：

（1）轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。
（2）轴承外圈孔为基准孔，其极限偏差取负值。
（3）标注配合时，采用标注轴承内径和外径的公差符号。

选择轴承配合时应考虑下列因素：
（1） 载荷的大小方向和性质。承载较大的，选较紧的配合，承受旋转载荷的，选较紧的配合，承受局部载荷的，选较松的配合。
（2） 经常装拆的，选间隙配合或过渡配合，以便装拆。
（3） 游动支承的轴承的外圈选间隙配合，使外圈能沿轴向游动，但不能转动。
（4） 转速较高振动强烈的选择过盈配合。

轴 常 用：n6、m6、k6、js6公差带
座孔常用：J7、76、H7、G7等公差带。
5．滚动轴承的检查与装配
(1)滚动轴承的检查：
对于对开式轴承座，要求轴承外座圈与轴承盖的接触角在正中并占有
8 0 0～1 2 00，外座圈与轴承座接触角也应该在正中并占l 2 0 0以上。轴承盖和轴承底座的接合面之间应无间隙．外座圈两侧的“瓦口”处应留出S／2=0．1～0．25 mm的间隙，这是为了防止出现“夹帮"现象。这现象的产生是由于铸件加工以后的残留应力，使“瓦口”向中心方向收缩的结果。在这种情况下，轴承一旦受到比较大的径向负荷，它的外圈就会随着轴承座孔的变形而变为畸形，因而影响轴的正常工作。当发现有“夹帮”现象时，或者“瓦口”两侧问隙过小时，应该用刮刀来修刮。

滚动轴承的装配 滚动轴承的“夹帮”现象

滚动轴承的装配工作主要是实现内座圈与轴颈的配合以及外座圈与轴承座的配合。
旋转的座圈通常采用过盈的配合。这对过盈配合能在负荷作作用下避免
座圈在轴颈或轴承座孔的配合表面上发生滚动或滑动。但太大的过盈会减小或消除轴承本身的径向间隙，甚至可能使轴承座圈在安装时损坏。 ．
不旋转的座圈通常采用有间隙的或过盈不大的配合。这样座圈就有可能转动，而使这个座圈与滚动体的接触面不断更换，座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但太松的配合，会降低机件的刚性，甚至可能引起机器的振动。
当滚动轴承和轴颈或轴承座孔的过盈较小时，可以采用压入法装配；当过盈较大时，则可采用热装法或冷装法装配。
将滚动轴承装配到轴颈上或轴承座孔内的最简单的方法是利用铜棒和手锤敲打的方法．手锤应按一定的顺序对称地进行敲打，而且一定要打在带过盈的座圈上，否则会打坏滚动体或破坏间隙．此外，还可以利用软金属制的套筒借手锤打入或压入机压入．
滚动轴承采用热装法装配时，先将轴承放在加热装置中用机油加热，加热温度一般不超过1 00 ℃，最高不超过l 2 0℃，以免轴承回火而使硬度降低．加热后迅速取出，套装在轴颈上．
滚动轴承采用冷装法装配时，先将轴颈放在冷却装置中，用干冰(沸点-7 8．5℃)或液氮(沸点-1 9 5．8℃)冷却到一定温度，一般不低于-8 0℃，以免材料冷脆。冷却后迅速取出，插装在轴承座圈中。
加热或冷却温度可按下式计算：
t =〔（i+△)／(a d)〕十t。 ℃
式中i—轴承或轴颈或轴承座孔的实际过盈量mm
△—装配间隙，mm
a—被加热或冷却件的线胀系数，l／℃
d—被加热或冷却件的直径。mm
t0—装配时的环境温度。℃
滚动轴承的拆卸：装配较紧对可采用压力机来拆卸或热卸法来拆卸。
采用热卸法拆卸时，先将轴承两旁的轴颈用石棉布包好，装好拆卸器，将
热机油浇在轴承的内座圈上，待内座圈加热膨胀后，便可借助拆卸器把轴
承从轴上拆卸下来。

a
a一径向间隙e，b一轴向问隙C

图 滚动轴承的间隙

(3)滚动轴承间隙调整
滚动轴承的间隙可分为径向、轴向间隙，其功用是保证滚动体的正常运转和润滑以及补偿热伸长。
①对于间隙可调整的滚动轴承：单列向心推力球轴承(6 0 00型)、单列向心推力圆锥滚子轴承(7000型)、单向推力球轴承【8 000型)、双向推力球轴承(38000型)等，这些滚动轴承的间隙一般都在安装和使用时调整。
单列向心推力圆锥滚子轴承是一种最典型的间隙可调整的滚动轴承。在这种轴承中，其径向间隙e主要是由内外座圈的相对移动所得到的轴抽间隙C确定的；但在实际的轴承中只能用塞尺测量出外座圈的内表面和滚子表面之间的垂直距a(间隙集中在单面时测量所得)
如图。轴向间隙、径向间隙和垂直距离之间有如下关系：

l—内座圈；2—滚子；3—轴；4—外座圈

单列向心推力圆锥滚亍轴承的间隙
C=a/2Sinβ
e=2C.tgβ
式中 β—外座圈的圆锥半角，对于7000类型的轴承
β=110～160
各种间隙可调整的滚动轴承的轴向间隙可以查表4
当要求有较高的转动精度或工作温度较低或轴的长度较短时，取较小的值；当转动精度较抵或工作温度较高或轴的长度较长时，取较大的值。在比较重要的情况下，必须检验轴的受热伸长量，必要时可采用超过表中所规定的最大轴向间隙值。当轴向间隙确定后．即可进行调整。
间隙可调整的滚动轴承因其轴向间隙和径向间隙之间有正比例的关系，所以，只要调整好轴向间隙，就可以获得所需要的径向闻隙；而且它们一般都是成对使用的(即装在轴的两端或一端)，因此，只需要调整一只轴承的轴向间隙即可。
表4 1可隙可调整的滚动轴承的轴向间隙表

轴承内径
轴承宽度系列

轴向间隙
向心推力球轴承

向心推力圆锥滚子轴承
双向推力球轴承

小于30
轻系列
0．O2～0．06
0．O3～O．10
0．03～O．O8

轻系列和中宽系列

0．04～O．11

中系列和重系列
0．O3～0．09
0．04～O．11
0．O5～O．1l
30～50
轻系列
0．O3～0．09
0．04～O．11
0．04～0．10
轻系列和中宽系列

0．O5～0．13

中系列和重系列
0．04～0．10
0．O5～0．13
0．O6～O．12
50～80
轻系列
0．04～0．10
0．O5～0．13
0．O5～O．12
轻系列和中宽系列

0．O6～O．15

中系列和重系列
0．O5～O．12
0．O6～O．15
0．O7～O．14
80～120
轻系列
0．O5～O．12
0．O6～O．15
0．O6～O．15
轻系列和中宽系列

0．O7～O．18

中系列和重系列
0．O6～O．15
0．O7～O．18
0．10～O．18

②间隙不可可调整的滚动轴承：单列向心球轴承(0000型)、双列向心球面球轴承(1000型)、单列向心短圆柱滚子轴承(2 000型)、双列向心球面滚子轴承(3000型)、向心长圆柱滚子轴承(4 0 00型)、向心螺旋滚子轴承(5 0 00型)等，这些滚动轴承的间隙在制造时已按标准确定好，不能进调整。
间隙不可调整的滚动轴承装在轴颈上或轴承座内之后。其实际的径向问隙称为装配径向间隙，其值应等于原始径向间隙减去因过盈配合而造成径向间隙的减少量。
滚动轴承径向间隙在装配后减小的数值，可由下列经验公式计算：
如将轴承内座圈压配在轴颈上：δ=(0．5 5～0．6)i
如将轴承外座圈压配在轴承座内：δ=(0．6 5～0．7)i
式中： δ—滚动轴承装配后径向间隙的减小量；
或 i—滚动轴承装配的过盈量。 、
滚动轴承在在正常工作时所具有的径向间隙称为工作径向间隙，它不等于装配径向间隙，滚动轴在装配时，应使装配径向问隙的大小要恰好能在运转中造成必要的工作径向间隙，保证轴承的灵活转动，避免滚动体发生卡住的现象．调整其原始径向间隙的数值见表5。
表5 调整其原始径向间隙的数值表
轴承
内径
原始径向间隙
单列向心球轴承
(0000型)
双列向心球面球轴承（1000型)
单列向
心短圆
柱滚子
轴承
（2000型)
双列向心球面滚子轴承(3000型)
向心螺旋滚子轴
（5000型)
1200型
1300型
1500型
1600型
30～
50
0．Ol2～
0．O22
0.070～
0.110
0．O45～
0．090
0.030～
0.065
0．015～
0.040
0．O25～
0．O40
0.025 ～
0.040
0．O30 ～
0.135
50～
80
0．Ol3～
0.025
0．O90～
0.14
0．O50～
0.110
0.040～
0.080
0．Ol5～
0．O5O
0.035～
0．O60
0．O30 ～
0.60
0．O～O．170

80～
100
0．Ol3～
0.029
0.090～
0.170
0.050～
0.140
0.040～
0．090
0．Ol5～
0.065
0.045～
0．O70
0.045 ～
0．O70
0．O50 ～
0.170
100～
120
0．Ol5～
0.034

0．O50～
0．O80
0．O50 ～
0．O80
0.050 ～
0.190
120～
140
0.017～
0．O40

0．O60～
0．090
0．O60 ～
0．O90
0．O60 ～
0.200
140～
180
0．Ol8～
0．045

0.065～
0.1lO
0．O65～0.1 lO

0.060～0.220

180～
225
0．O21～
0．O55

0．O80～
0.135
0．O80 ～
0．140
0.070 ～
0.240
225～
280
0.025～
0.065

0.10 ～
0.165
0.100 ～
0.170

间隙不可调整的滚动轴承，在工作时，由于轴承在温度升高时的伸长而使其内外座圈发生相对位移，故轴承的径向间隙减小，甚至使滚动体在内外座圈间挤住．如将双支承滚动轴承中的一个轴承和侧盖间留出轴向间隙C，即可避免上述现象发生。C=△ 1+0．1 5=a·l·△t+0．1 5
C—外座圈和侧盖间的轴向间隙(mm)
△l—轴工作时因温度升高而发生的轴向膨胀量(mm)。
a— 轴的线膨胀系数(钢的a--1 2 x 1 0-6 1／℃
1—两轴承的中心距(mm)
△t—轴与轴承体的温度差(一般为1 0～l 5℃)
0．1 5—轴膨胀后的剩余轴向间隙量(mm)
通常C的值在实际应用中取0．2～0．4 mm
由上式确定的轴向间隙只适用于间隙不可调整的单列向心球轴承(0000型)、双列向心球面轴承(2000型)双列向心球面滚子轴承（3000型)，而不适用于单列向心短圆柱滚子轴承(2000型)、向心长圆柱滚子轴承(4 000型)和向心螺旋滚子轴承(5000型)等轴承，因为轴的轴向膨胀量并不影响这些轴承径向间隙的减小，所以在外座圈的两端不必留有轴向间隙。
在一根轴上安装两个以上的轴承时，其中应有一个轴承固定在轴上和轴承座中，以免发生轴向窜动，其余的轴承一定要留有轴向游动间隙，以便使轴承在温度变化时能够自由移动。
滚动轴承一般的工作温度不应超过60℃～65℃，在某些机器中要求在较高的温度下工作时，可以提高到1 00 ℃～1 1 0℃。
滚动轴承在工作过程中如发现严重疲劳剥落、氧化锈蚀、磨损的凹坑、裂纹、硬度降低到HRC<60(由于过热退火所致)或有过大噪音而无法调整时，应及时进行更换。
四、滚动轴承的润滑与密封
润滑能对运动副起到降低摩擦、减少磨损的作用，同时还能起到冷却、吸振、防锈的作用，所以润滑对机器的工作能力、使用寿命以及能源消耗都有重大影响，是保证机器正常工作和保养机器的重要措施。
滚动轴承承载后，滚动体和套圈都有变形，相互间不是理论上的纯滚动，而是既有滚动，又有滑动，所以必须润滑，以降低摩擦和磨损。同时，为了防止润滑剂外漏和灰尘侵入，还必须考虑密封问题。
1、滚动轴承的润滑 滚动轴承可采用润滑油或润滑脂润滑。用润滑脂润滑，比较方便，密封性好、但只适用于低速。
(1)脂润滑 当速度Dmn<2×1 0 5 mm·r/min (Dm为轴承平均直径，mm；n
为轴的转速，r/min）时常采用润滑脂润滑。润滑脂装填量不得超过轴承空间的l／3～1／2，润滑脂过多，容易引起轰动起轴承发热。可按轴承工作温度和Dmn值由表中选取用合适的润滑脂。
（2）油润滑 由于滚动体与套圈的接触面积小，压强大，故所选润滑油的粘度一般在15～22mm2/s以上。选择时，按轴承工作温度和Dmn值，由图中查出润滑油的粘度值，再按查得粘度选择相应牌号的润滑油。
2、滚动轴承的密封 滚动轴承的密封形式可分为以下三种
（1）接触式密封 这类密封是在轴承盖内放入毛毡圈或皮碗直接与轴接触来达到密封的目的。由于油封直接与轴接触，工作时，摩擦磨损严重，只适用于低速。
(2)非接触式密封 这类密封多利用狭小的间隙或曲折的间隙（通常称为迷宫)来密封。由于密封不直接与轴接触，避免了摩擦磨损，故可用在高速场合。
(3)组合密封 接触式密封与非接触式密封组合在一起使用，可发挥两者的优点，提高密封效果。
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