轴承中的径向力和推力

在需要精度的情况下，工程师必须考虑作用在轴承上的力。因为轴承通常支撑轴绕旋转轴线的自由运动，所以两个力通常作用在轴承上：径向载荷和推力载荷。但是，这些力量的影响是什么？在这里，

SMB059 - IMAGE-2 滚珠轴承用镊子固定径向载荷与旋转轴成 90° 垂直作用，而推力载荷（也称为轴向载荷）与旋转轴平行作用。轴的任何未对准也可能导致力矩负载，这是一种会增加磨损的倾斜力。

一、向轴承施加推力载荷可能是有益的。

例如，使用垫圈或弹簧向内圈或外圈施加永久推力载荷（预载荷）可以消除轴承中的游隙并提供更精确的旋转。相反，施加过大的负载可能是灾难性的。如果工程师未能将轴承与应用中的径向和推力载荷充分匹配，可能会大大缩短轴承的使用寿命。

在计算轴承寿命时，重要的是要考虑额定载荷，这些是衡量轴承旋转元件疲劳的速度以及轴承在失效前可以承受的总转数的量度。这些额定值可分为额定静载荷和额定动载荷。

典型的径向球轴承主要设计用于承受径向载荷，具有最大的静态和动态载荷能力。静载荷能力是在载荷导致轴承滚珠或滚道发生等于滚珠直径的十分之一的完全永久变形之前轴承可以承受的最大径向载荷。

尽管轴承可能能够承受高静载荷，但它会降低精度和平滑度，使其无法用于高精度环境，例如电子制造和食品和饮料生产中使用的机器人。由于铬钢的硬度，不锈钢轴承的典型额定静载荷约为铬钢轴承额定载荷的 75-80%。

二、疲劳的最初迹象

另一方面，额定动载荷是一组相同的铬钢轴承中 90% 的能力，只有内圈旋转，在旋转前承受一百万转的恒定大小和尺寸的径向载荷。出现疲劳的最初迹象。

负载越大，滚珠和滚道承受的应力水平就越高。这将导致更快的磨损和更短的轴承寿命。疲劳失效导致滚珠路径被侵蚀，导致剥落，滚道表面的断裂导致材料被去除，最终导致失效。

过度加载还会导致其他疲劳迹象，例如过热、润滑剂降解和颗粒物薄片引起的磨损。

三、选择合适的轴承

制造商可以采取多种措施来确保较长的轴承寿命。第一步是将径向载荷限制在轴承额定动载荷的 6-12% 之间。虽然轴承能够承受更高的载荷，但其寿命会缩短。

下一步是选择合适的材料。根据轴承作为薄截面、耐腐蚀和微型轴承专家的经验，选择正确类型的轴承也可以发挥重要作用。虽然所有径向球轴承都具有一定的推力载荷能力，但如果存在更大的推力载荷，通常最好使用具有深滚道的重型轴承，因为它们可以承受高达额定静径向载荷 50% 的轴向载荷。

尽管薄壁轴承（轴承内径和外径之间的差异很小）非常适合紧凑和减轻重量，但它们只能承受轴承额定静径向载荷的 10% 到 30% 之间的轴向载荷，原因是较浅的滚道。额外的径向载荷或力矩载荷将进一步降低推力载荷能力。薄截面轴承上的过大推力载荷会导致滚珠危险地靠近滚道顶部。

通过选择合适的轴承类型并考虑控制径向和推力载荷的关键因素，工程师可以确保他们在提供最高水平的精度、平滑度和轴承寿命的同时不断创新。