通用基础知识

滚动轴承功能

滚动轴承属于机械元件，用于支撑轴和轮轴，根据其设计，它们可以承受径向或轴向载荷，并同时能够使轴或安装在转轴上的部件旋转。通过鼓形或滚子形的滚动体传递力。优点包括以下几点：

• 从静止状态开始启动，低摩擦

• 冷却和润滑要求低，通常脂润滑就足够

• 轻松实现径向、轴向和联合载荷

• 几乎可以实现无游隙或预紧运行

• 作为即装即用的标准配件系列，滚动轴承应用于全世界

滚动轴承类型

滚动轴承分为不同的轴承类型和设计，滚动轴承技术发展的起点是基于球轴承为代表的，如今有大量的轴承类型用于非常特定的运行环境。然而，任何滚动轴承的设计都有各种各样的准则来确定技术要素。滚动轴承的选型依据：

• 可用的安装条件

• 载荷的类型和大小

• 一般的转速或运动周期

• 机械零件和工厂组件所需的引导精度

• 轴承的刚性

• 环境条件

• 安装和拆卸

除了滚动轴承的技术参数外，例如动载荷、静载荷、允许的速度、轴承游隙、轴承预紧、适当的保持架改进设计和所需的润滑方式，在轴承选型是都必须要考虑。

深沟球轴承

角接触球轴承

四点接触球轴承

圆柱滚子轴承

圆锥滚子轴承

调心滚子轴承

推力圆柱滚子轴承

推力球轴承

特殊轴承

滚动轴承技术术语

滚动轴承元件名称

标准化和命名方法

滚动轴承的尺寸（内径、外径、宽度）已国际标准化，滚动轴承型号由逻辑结构组合的字母和数字组成，表示轴承的设计、尺寸和功能。除标准轴承外，特殊轴承和特殊设计的标准轴承的型号系统也不同，由制造商自己定义。DIN 623标准定义了滚动轴承命名和标记的基本原则。

轴承类型标准化

*)  其它类型的设计可以从DIN5401-1标准中列出的圆柱滚子轴承设计中推导出，额定载荷和转速等技术熟悉维持不变。

滚动轴承型号系统

根据DIN 623-1标准，每个滚动轴承都有明确的标识。下图显示了轴承型号的示例。

前缀和基本型号应按章节I 和 II进行编序，后缀和补充型号的顺序可能会根据轴承是设计和形式而不同。章节III显示的序列被用于产品订单，但允许制造商有特定的变型。

在任何情况下均需完整给出基本型号。在下列情况下，缩写型号可省略前缀、后缀和补充型号：

• 根据I.2，仅使用正常情况下的材料时，

• 当指定的特征不存在时，

• 根据III，在正常情况下没有给出特殊设计变型的后缀（如PN、CN和SN）时，

• 当未就这些特性约定规范时，则由制造商根据标准编号确定设计。

在标准型号序列以外，可添加前缀和后缀。仅允许在保留标准型号序列的基础上进行补充。
示例：JP3窗式冲压钢板保持架，制造商变型3

滚动轴承类型的命名介绍根据DIN ISO 5593标准，用于形成标准化的名称。如：深沟球轴承，调心滚子轴承，表明滚动体的类型和滚道的几何形状。

为简化名称，习惯的名称通常不包含前缀“径向”。缩写也是出于同样的原因。标准化的名称及其缩写在DIN 623-1标准中列出。此表还包含标准序列号。当形成标准型号时，仅给出主要标准序列号。
注意：相关的字符块可以用空格或图形字符连字符（-）、斜线（/）、叉号（x）或圆点（●）相互分隔。

I. 前缀

I.1 轴承零件

前缀用于表示完整滚动轴承的零件：

对于某些类型的滚动轴承（如圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承），还可以单独订购分离型套圈或带有不可拆卸套圈的滚子和保持架组件， 这类零件由基本型号前的前缀标识。

特定的轴承类型标记为L和R的零件构成了完整的轴承布置。但是，只有当零件由同一制造商提供时，才能保证轴承的全部功能。如果分离型套圈由几部分零件组成，例如NUP型圆柱滚子轴承带有凸缘内圈，有前缀L的凸缘内圈也相应地适用。

I.2 材料

内圈、外圈和滚动体通常由符合DIN EN ISO 683-17标准的滚动轴承钢制成。

由不锈钢制成的滚动轴承通常带有前缀S（如S 6205）或W（如W 6205）。关于常见滚动轴承材料的比较请参阅“滚动轴承材料对比”一节。

II. 基本型号

基本型号表示轴承的类型和尺寸。通常由一个字符或一组字符组成（例外情况见下文）：

• 轴承系列（参阅II.1）

• 轴承内径（参阅II.2）

上述型号系统不适用于滚针/推力圆柱滚子组合轴承、滚针/推力球组合轴承、冲压外圈滚针轴承、冲压外圈滚针轴承衬套、滚针和保持架组件、推力滚针、保持架和轴圈组件。这里的基本型号由下列字符组成：
⦁    轴承设计
⦁    特征尺寸

相应的结构系统参阅DIN 623标准。

II.1 轴承系列

轴承系列由轴承类型和尺寸系列组成。每个轴承系列由一组数字或字母或数字和字母的组合表示。

根据DIN 720标准和ISO 355标准，圆锥滚子轴承有两种不同的命名系统，DIN720标准对应该标准的规定，ISO355标准包含其自身的分类。

II.2 轴承内径

轴承内径的符号由数字组成，通常直接附加到轴承系列的符号中，但在特定情况下还带有斜线。

轴承内径标志：

III. 后缀

后缀置于基本型号之后，用于表示

• NG 1：内部设计

• NG 2：外部形状

• NG 3：保持架设计

• NG 4.1：公差

• NG 4.2：轴承组

• NG 4.3：轴承游隙

• NG 5.1：材料

• NG 5.2：热处理

• NG 6：润滑

NG 1  - 内部设计

NG 2  - 外部形状

NG 3 - 保持架设计

NG 4.1 - 公差

NG 4.2 - 轴承组

NG 4.3 - 轴承公差

NG 5.1 - 材料

NG 5.2 - 热处理

NG 6 - 润滑

定制化定义

您可在此处下载PDF格式的UKK后缀列表。

IV. 补充型号

对于超出I至III型号的规格，可以定义制造商相关的补充型号。必须遵守相关产品标准的规范，即：用补充型号定义超出产品标准或收紧的公差。
 

NG 7.1 - 技术规格

NG 7.2 - 根据制造商规范定义的补充型号

基本尺寸

滚动轴承可作为即装即用的机器元件普遍使用。这主要是因为常用轴承的基本尺寸已标准化。ISO 15标准适用于径向轴承（除圆锥滚子轴承外）、ISO 355标准适用于公制圆锥滚子轴承、ISO 104标准适用于推力轴承。ISO标准的尺寸方案已被DIN 616标准和DIN ISO 355标准（公制圆锥滚子轴承）所采用。

在DIN 616尺寸方案中，一个轴承内径对应若干个外径和宽度。常用直径系列为7、8、9、0、1、2、3、4（按外径增加排序）。在每个直径系列内，有8、9、0、1、2、3、4、5、6、7几个宽度系列（按宽度增加排序）。尺寸系列的两位数字：第一个数字为宽度系列（若为推力轴承，则为高度系列），第二个数字为直径系列。在实际应用宽度系列和直径系列时，某些轴承类型省略了数字，例如宽度系列为“0”的圆柱滚子轴承（NU0220 = NU220）。

型号示例

以下适用于调心滚子轴承的型号：

读法

应在轴承系列和轴承内径之间分隔基本型号。读数时，既不允许分隔尺寸系列的字符块，也不允许将分隔的字符与轴承类型的字符相连接。 

正确的读法：

保持架类型和设计

一般信息

轴承保持架是滚动轴承中的重要组成部分，具有下列功能：

• 使滚动体保持一定的间隔，防止接触

• 确保滚动体之间的间距相等，从而确保载荷均匀分布

• 引导滚动体

• 传递圆周力

• 防止滚动体从可分离的和可转动的轴承中掉落

保持架可分为冲压保持架和由不同材料制成的一体式和分体式的实体保持架。

冲压钢保持架

冲压钢保持架是几乎全部由钢板冲压或压制而成的轴承保持架。少数情况下，也会使用黄铜板。与实体保持架相比，优势是重量较轻和润滑剂易于进入轴承内部。

实体保持架

实体保持架一般用于对保持架强度要求较高且温度高达250℃的场合。应用的材料有黄铜、钢、青铜、铝、铸铁、塑料或聚合物。由金属或聚合物制成的实体保持架通过车削和铣削制造而成，塑料制成的实体保持架是通过在模具中注塑而成的。

对于大型重载轴承和小批量，由黄铜和钢制成的实体保持架更具优势。由轻金属、塑料或聚合物制成的实体保持架具有相对较低的惯性力，挡边引导适用于高速应用。

玻璃纤维增强型聚酰胺（PA66 GF25）制成的保持架应用在许多大型系列轴承中，具有较轻的重量、高弹性、良好的滑动特性和应急工作特性，这对轴承的使用寿命有积极作用。

特殊的运行环境需要选择特殊的保持架，但是保持架的工作温度不超过120℃。

具有中心轴向孔的滚动体用于带有焊接式支柱保持架的滚动轴承，常见于圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，少见于调心滚子轴承。一根钢制螺栓穿过该孔，连接两侧的保持架垫圈，从而确保高强度。

保持架引导

保持架根据不同的应用情况采用不同的引导方式，这是一个明显的特征。最常见的是由滚动体引导的保持架（无后缀）。轴承外圈上的保持架引导，也称为外引导，用后缀A表示。轴承内圈上的保持架引导，也称为内引导，用后缀B表示。

轴承公差

轴承公差确保了滚动轴承的互换性。尺寸公差和旋转公差的数值在DIN 620标准中给出。轴承通常按公差等级PN级生产，可按需提供或根据应用选择其他公差等级。

内径公差符号

外径公差符号

宽度和高度的公差符号

运转公差公差符号

我们轴承类型的公差可以在“轴承公差”概述中找到。

轴承游隙

轴承游隙是一个轴承套圈相对于另一个轴承套圈从一个极限位置到另一个极限位置在径向或轴向上的位移量。轴承的初始游隙、安装游隙和工作游隙是有区别的。为实现理想的轴引导，轴承的游隙必须尽可能的小。在安装过程中，通过轴承套圈的过盈配合来减小轴承游隙，因此轴承的初始游隙必须大于所需的工作游隙。在工作过程中，如果内圈的工作温度高于外圈，径向游隙会减小。DIN 620标准规定了滚动轴承的径向游隙标准值，因此，对标准游隙（CN组游隙）适用于轴承在常规的安装和运行条件下具有适当的游隙。此外，DIN 620 标准还定义了更高轴承游隙的游隙组别， ISO 5753标准对调心滚子轴承包含额外的游隙数值C5游隙组。不同的安装和运行条件，如紧配合的两个轴承套圈或温度差大于10K时，可根据要求需要更宽的径向游隙组。必须通过组件的配合程度选择合适的游隙组别，游隙数值适用于最初的轴承设计。

轴承游隙公差：

利用我们的游隙计算器，您可以轻松计算我公司轴承类型的游隙公差。  

因温差导致的径向游隙减小

对于未调整的轴承，内圈和外圈之间的温差ΔT引起的径向游隙∆e的减小量约为：

如果轴承表面有温升或热量散发，则必须评估径向游隙会有较大的变化。如果热量作用于轴上或由轴承座散热，则径向游隙会减小。通过轴承座产生温升或通过轴来散发热量时，会产生较大的径向游隙。当快速启动至运行速度时，较常温状态下轴承套圈之间会有较大的温度差。转速的提升必须缓慢进行以防止轴承变形，或对于有温升的轴承，从理论上讲选择更大的径向游隙是有必要的。

过盈配合引起的径向游隙减小

可近似假设内圈滚道的膨胀量为过盈配合的80％，外圈滚道的收缩量为过盈配合的70%（前提条件：实心钢轴、正常壁厚的钢制轴承座）。

滚动轴承材料对比

滚动轴承的承载能力在很大程度上受选用的材料和热处理的影响，滚动轴承套圈和滚动体的材料通常采用低合金铬钢，特殊情况下用表面硬化钢，这些都是高纯净度的高等级轴承钢。滚动轴承套圈和滚动体采用的钢材符合DIN EN ISO 683-17标准。根据客户的要求，滚动体（钢球和滚子）采用陶瓷材料（如：氮化硅）制成，即所谓的混合陶瓷轴承，具有低密度、良好的耐磨性、低热膨胀和高绝缘能力。氮化硅也用于涂覆滚动轴承表面（绝缘轴承）。
 

滚动轴承尺寸定义

通过整个的机器构造或装置，滚动轴承的内径已经确定。轴承尺寸的最终确定应通过尺寸计算得出，使其满足使用寿命、静载安全系数和必要的经济性的要求。基于此计算，在选择的工作条件之间比较轴承的载荷及其负载能力。

滚动轴承区分静载荷和动载荷，静载荷定义为承载的轴承为静止不动的，旋转非常慢或有缓慢旋转运动的迹象。在这种情况下，避免轴承滚道和滚动体的塑性变形的安全性是要检查的。下列要求适用于静载荷：

大多数滚动轴承承受动载荷。在这种情况下，滚动轴承套圈之间相对转动，滚动体传递作用力和自身旋转滚动。借助于尺寸计算，避免滚动轴承滚道和滚动体的早期材料失效的安全性是要检查的，其他材料受力不包含在内。

静载荷

滚动轴承的静载荷能力取决于基本额定静载荷C₀。基本额定静载荷是根据DIN ISO 76标准定义的，滚动体在滚道上的赫兹压力

球轴承为4200 MPa（点载荷）
滚子轴承为4000 MPa（线载荷）

尺寸表中给出了各个滚动轴承的基本额定静载荷C₀。

当滚动轴承承载C₀载荷时，在最大载荷的接触点处，会产生滚动体和滚道约为滚动体直径的1 / 10000的塑性变形。静载系数f_s的计算可以验证所选择轴承具有足够承载能力。

当量静载荷P₀

当量静载荷P₀是一个计算值，对于径向轴承来说是径向载荷，对于推力轴承来说是中心轴向载荷。P₀在滚动体和滚道接触处之间受力最大区域的中心点引起的压力值等于实际联合载荷下引起的压力值。

额定寿命计算

动载荷滚动轴承的标准计算方法（DIN ISO 281标准）基于材料疲劳（点蚀）作为失效原因。下列寿命公式用于计算：

L₁₀是以百万转为单位的基本额定寿命，至少90%的一大批相同轴承可达到或超过这个寿命。

轴承表中给出了各个轴承的基本额定动载荷C，在此载荷的规定下，可得出L₁₀寿命为10⁶转。对于径向轴承，基本额定动载荷C_r为恒定的径向作用的载荷。对于推力轴承，基本额定动载荷C_a为永恒不变的轴向作用的载荷。如果轴承的运行温度超过120°C，由于材料结构的变化，轴承的硬度和动载荷会降低一半。

当量动载荷P是一个计算值，其大小和方向恒定。对径向轴承来说是径向载荷，对推力轴承来说是轴向载荷。在载荷P作用下的轴承额定寿命等同于实际工作中联合载荷作用下的轴承额定寿命。

球轴承和滚子轴承的寿命指数p是不同的。

球轴承 p = 3  

滚子轴承 p = 10/3  

如果轴承的寿命恒定，则寿命可以用小时表示。

例如在交通工程中，若要求以公里数为单位计算轴承寿命，则必须将车轮平均直径D_R包含在轴承寿命计算中，适用于以下情况：

扩展的基本寿命计算

在大多数情况下，基本寿命L_10h足够作为轴承性能的评判标准。在大多数多应用中，需要一种更可靠的计算方法。因此，扩展的寿命计算依据DIN ISO 281 标准被使用，扩展的寿命提及到两个参数，其关系式如下：

根据DIN ISO 281标准定义的可靠性寿命系数a1，其数值如下：

系统性考虑的寿命系数a_ISO是疲劳载荷与实际产生的载荷之间的函数。

e_C值不适用于水或其他流体引起的污染。

粘度比κ在这里有更详细的解释。计算时，需要工作粘度ν和参考粘度ν₁。

润滑剂在工作温度下必须具有一定的最小粘度，可以使轴承元件之间形成适当的润滑油膜，。通过增加工作粘度ν，可延长轴承的寿命极限。

可借助下图读取参考粘度ν₁，其作为转速n和滚动轴承平均直径d_m的函数。可从下图中读取工作粘度ν。

根据污染系数e_C、极限疲劳载荷C_u和当量动载荷P以及粘度比κ的值，可以从下列各图中读取a_ISO系数。

根据DIN ISO 281标准，a_ISO定义为≤50。此极限值也适用于（e_C·C_u）/ P>5。若粘度比κ大于4，则必须取κ= 4。

极限疲劳载荷

极限疲劳载荷C_u是指在轴承刚好达到极限疲劳应力时最高载荷接触点的载荷。在DIN ISO 281标准中定义极限疲劳载荷的计算。极限疲劳载荷Cu不能作为确定轴承的唯一标准。滚动轴承在低于极限疲劳的载荷下，其寿命不一定是无限的。在实际应用中，滚动轴承较薄的润滑油膜或局部润滑和润滑剂污染会导致滚道材料的应力增大，因此即使在低于极限疲劳载荷的情况下，滚道表面也会局部超过疲劳极限。使用寿命计算方法兼顾了润滑和润滑剂污染的影响。