在工業(yè)機(jī)械的龐大體系中，軸承雖小，卻扮演著無(wú)可替代的關(guān)鍵角色，而其負(fù)載能力，更是決定機(jī)械能否高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)轉(zhuǎn)的核心要素。
從性能層面來(lái)看，負(fù)載能力直接關(guān)乎機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。以電機(jī)為例，若軸承的負(fù)載能力不足，無(wú)法輕松承載轉(zhuǎn)子的重量以及皮帶或皮帶輪系統(tǒng)產(chǎn)生的額外徑向力，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)就會(huì)像一位背著過(guò)重書(shū)包的孩子，運(yùn)轉(zhuǎn)艱難，能耗大幅增加，輸出功率也會(huì)大打折扣 ，造成 “小馬拉大車(chē)” 的困境，浪費(fèi)大量能源。相反，具備足夠負(fù)載能力的軸承，能讓電機(jī)轉(zhuǎn)子平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，降低能量損耗，使電機(jī)高效地將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為各類(lèi)設(shè)備提供強(qiáng)勁動(dòng)力。
在壽命方面，軸承負(fù)載能力與機(jī)械的使用壽命緊密相連。當(dāng)軸承承受的載荷超出其額定范圍，就如同讓一個(gè)人長(zhǎng)期背負(fù)遠(yuǎn)超身體極限的重物，其內(nèi)部的滾動(dòng)體與滾道之間的接觸應(yīng)力會(huì)急劇增大，加速磨損進(jìn)程。就像汽車(chē)輪轂中的軸承，在長(zhǎng)期承受車(chē)輛自身重量、加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎等產(chǎn)生的軸向與徑向載荷作用下，如果負(fù)載能力不足，軸承內(nèi)部的金屬材料會(huì)因過(guò)度疲勞而出現(xiàn)微裂紋，隨著時(shí)間的推移，這些裂紋不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致滾動(dòng)體或滾道表面剝落、碎裂，使軸承提前報(bào)廢 ，大大縮短汽車(chē)的正常使用周期和增加維修成本。據(jù)相關(guān)研究表明，在因軸承故障導(dǎo)致的機(jī)械故障中，約有 30% 是由于負(fù)載能力不匹配所引起的，可見(jiàn)合適的負(fù)載能力對(duì)延長(zhǎng)機(jī)械壽命的重要性。
安全問(wèn)題上，軸承負(fù)載能力更是一道不可忽視的防線(xiàn)。在起重機(jī)、大型盾構(gòu)機(jī)等重型機(jī)械設(shè)備中，一旦軸承負(fù)載能力無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工作載荷的要求，在吊運(yùn)重物或進(jìn)行高強(qiáng)度作業(yè)時(shí)，就可能出現(xiàn)突然斷裂、失效等嚴(yán)重情況，引發(fā)災(zāi)難性的事故，對(duì)人員生命安全和財(cái)產(chǎn)造成巨大威脅。例如，在一些建筑工地上，曾發(fā)生過(guò)因起重機(jī)回轉(zhuǎn)軸承負(fù)載能力不足，在吊運(yùn)建筑材料過(guò)程中突然損壞，導(dǎo)致重物墜落，砸毀周邊設(shè)施并造成人員傷亡的悲劇 。所以，確保軸承具備足夠的負(fù)載能力，是保障工業(yè)生產(chǎn)安全的重要前提。
軸承能承受哪些 “壓力”
軸承所面臨的載荷類(lèi)型豐富多樣，每種載荷都有其獨(dú)特的作用方式和特點(diǎn)，深刻影響著軸承的性能與壽命 。下面，讓我們一同深入了解軸承主要承受的幾種載荷類(lèi)型。
徑向載荷：垂直的 “重?fù)?dān)”
徑向載荷是指垂直于旋轉(zhuǎn)軸方向的載荷，就像一個(gè)垂直于軸的力將軸往一側(cè)擠壓。在日常生活中，自行車(chē)車(chē)輪就是一個(gè)很好的例子。當(dāng)我們騎行時(shí)，騎手和自行車(chē)的重量會(huì)垂直作用在車(chē)輪軸承上，產(chǎn)生徑向載荷 。如果把自行車(chē)比作一個(gè)微觀世界里的機(jī)械系統(tǒng)，車(chē)輪軸承就如同這個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵樞紐，承受著來(lái)自上方的垂直壓力，確保車(chē)輪能夠平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，讓騎行之旅順利進(jìn)行。
在工業(yè)領(lǐng)域，電動(dòng)機(jī)也是徑向載荷的典型應(yīng)用場(chǎng)景。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的重量以及皮帶或皮帶輪系統(tǒng)產(chǎn)生的額外徑向力，都會(huì)施加在電動(dòng)機(jī)軸承上。以常見(jiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)為例，其轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于自身質(zhì)量分布并非絕對(duì)均勻，以及皮帶傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向拉力，軸承需要承受相當(dāng)大的徑向載荷 ，稍有差池，就可能引發(fā)電機(jī)故障。
軸向載荷：平行的 “推力”
軸向載荷與旋轉(zhuǎn)軸平行，就像是沿著軸的方向施加的推力或拉力，直接作用于軸承的內(nèi)圈或外圈，試圖讓軸沿著軸向移動(dòng)。在汽車(chē)輪轂的運(yùn)轉(zhuǎn)中，我們就能看到軸向載荷的身影。當(dāng)汽車(chē)加速、制動(dòng)或轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)輪會(huì)受到一個(gè)沿軸方向的推力，這個(gè)推力會(huì)在車(chē)輪軸承上產(chǎn)生軸向載荷。想象一下，汽車(chē)在高速行駛中突然剎車(chē)，巨大的慣性會(huì)讓車(chē)輪產(chǎn)生向前的軸向力，此時(shí)車(chē)輪軸承必須具備足夠的承載能力，才能保證車(chē)輪穩(wěn)定，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)情況 。
車(chē)床也是軸向載荷的重要應(yīng)用場(chǎng)景。在車(chē)床加工過(guò)程中，刀具對(duì)工件施加的切削力會(huì)在主軸軸承上產(chǎn)生軸向載荷。例如，當(dāng)車(chē)床對(duì)一根金屬棒進(jìn)行車(chē)削加工時(shí)，刀具不斷地切削金屬，這個(gè)切削力不僅有垂直于工件表面的徑向分量，還有沿著主軸方向的軸向分量 ，而主軸軸承需要承受住這個(gè)軸向載荷，確保刀具與工件之間的相對(duì)位置穩(wěn)定，從而保證加工精度。
聯(lián)合載荷：雙重 “考驗(yàn)”
在實(shí)際應(yīng)用中，許多軸承會(huì)同時(shí)承受徑向和軸向載荷，這種組合被稱(chēng)為聯(lián)合載荷。以汽車(chē)懸架系統(tǒng)為例，車(chē)輪軸承既要承受車(chē)輛自身重量產(chǎn)生的徑向載荷，又要承受汽車(chē)轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的軸向載荷。在汽車(chē)過(guò)彎時(shí)，車(chē)身會(huì)產(chǎn)生側(cè)傾，使得車(chē)輪受到一個(gè)向外的軸向力，同時(shí)車(chē)輛重量依然通過(guò)車(chē)輪軸承傳遞，形成徑向載荷 ，兩者共同作用于車(chē)輪軸承，對(duì)其性能提出了更高要求。
風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸軸承同樣面臨聯(lián)合載荷的考驗(yàn)。風(fēng)力作用在葉片上，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向力，而轉(zhuǎn)子自身的重量又會(huì)產(chǎn)生徑向載荷，這兩種載荷同時(shí)施加在主軸軸承上。風(fēng)力渦輪機(jī)通常安裝在野外，長(zhǎng)期承受著復(fù)雜多變的風(fēng)力和自身巨大的重量，其主軸軸承必須具備出色的承受聯(lián)合載荷的能力，才能保證風(fēng)力渦輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效的風(fēng)能轉(zhuǎn)化
