径向载荷与轴向载荷：如何选择合适的轴承

径向载荷与轴向载荷作用方向不同，若选用不当的轴承类型，可能导致过早磨损、系统效率下降甚至失效。

正确理解这些基础载荷，对于选型合适的轴承、提升系统性能并延长部件使用寿命至关重要。

无论是排查失效点，还是优化定制轴承设计，本文都将帮助您理清轴承载荷的复杂性，从而做出更有依据的决策。

理解径向载荷

径向载荷是轴承最常见的载荷形式之一，也是轴承需要承受的两种主要受力方向之一，另一种为轴向载荷。

正确选择轴承类型并合理承受径向力，是保持性能、降低磨损并确保系统耐久性的关键。

什么是径向载荷？

径向载荷是一种与旋转轴或部件轴线垂直、并指向中心的作用力。

在轴承中，它指的是与旋转轴成直角方向承受的载荷。

径向载荷由什么引起？

径向载荷最常见的来源，是旋转部件自身的重量——例如轴、齿轮或皮带轮在重力作用下产生的下压力。此外，旋转不平衡和振动也会使径向载荷增大，因为任何质量分布不均都会在轴旋转时产生向外的离心力。

带传动和链传动会带来另一种载荷来源：传递功率所需的张力会对轴产生横向拉力，方向与轴线垂直。轴不对中还会放大上述影响，因为运行偏摆的轴会在轴承原本设计承受的载荷之外，额外增加垂直方向的作用力。

径向载荷应用示例

径向载荷普遍存在于汽车车轮、机械轴、电动机、皮带轮和齿轮箱等旋转应用中。

例如，汽车轮毂轴承承受的径向载荷会随车速和整车重量的变化而变化。

径向载荷如何通过轴承传递

在承受径向载荷的轴承中，载荷由内滚道经滚动体（钢球或滚子）传递至外滚道。

该力会依据轴承结构形式及载荷大小，同时分布到多个滚动体上。

径向载荷分布对滚动体的影响

径向载荷的分布会影响轴承性能及使用寿命。

合理的载荷分布可避免单个滚动体过载，确保磨损均衡。

而载荷分布不均则可能使局部滚动体受力过大，进而导致轴承提前失效。

适用于承受径向载荷的轴承类型

可承受径向载荷的轴承类型包括深沟球轴承，因其适用性广，圆柱滚子轴承以及滚针轴承适用于重载工况；调心球轴承则适用于存在不对中情形的场合。

具体选型需根据应用工况及载荷大小确定。

了解轴向载荷

与垂直于轴线作用的径向载荷不同，轴向载荷沿轴线中心方向施加推力或拉力。

在设计承受较大轴向端面压力的部件时，必须充分考虑此类载荷；若轴向工况下选用不当的轴承，可能导致效率降低、磨损加快或过早失效。

什么是轴向载荷？

轴向载荷，又称推力载荷或平行载荷，是沿轴线方向作用的力。

简单来说，它是沿物体中心线或轴线方向施加的力。

如需进一步了解，请参阅我们的完整指南：轴向载荷。

轴向载荷的成因是什么？

轴向载荷通常来自沿轴向直接作用的工艺力，例如：立式轴及其旋转部件在重力作用下向下施压；泵叶轮或风机产生的推力，抵抗所输送介质的反作用力；以及螺旋传动或齿轮啮合产生的反力，其中尤以斜齿轮和锥齿轮在运转时会形成推力分量。

热膨胀也是常见来源之一：轴在运行过程中受热后会发生伸长，如果这种伸长受到约束，就会向轴承施加轴向推力。沿运动方向的加速和制动力，例如车辆车轴中的载荷，同样会形成轴向载荷。

轴向载荷的应用实例

轴向载荷广泛存在于多个行业，包括汽车车轴、航空喷气发动机、风力发电机组以及工业输送系统。

在泵、压缩机以及螺旋传动系统中，也会因流体、气体或机械运动所施加的力而产生轴向载荷。

轴向载荷如何通过轴承传递

轴向载荷通过轴承滚道和滚动体进行传递。

在推力球轴承中，载荷通过与旋转轴线平行布置的钢球在一个垫圈与另一个垫圈之间传递，从而具备较高的轴向承载能力。

圆锥滚子轴承可同时承受轴向载荷和径向载荷，其锥形结构有助于载荷沿倾斜接触面传递，从而改善载荷分布并降低应力。

轴向载荷工况下的均匀载荷分布

在轴向载荷工况下实现均匀载荷分布，是确保轴承性能、耐久性和运行平稳性的关键。

理想情况下，轴向载荷应由所有滚动体均匀分担，以最大限度减少磨损并提升轴承效率。

不对中或受载不均等因素会破坏这种平衡，增加应力，并可能导致过早失效。

适用于承受轴向载荷的轴承类型

推力轴承由于其结构能够承受沿轴线方向作用的力，因此是处理轴向载荷的优选方案。

类型包括推力球轴承，适用于较轻载荷；以及推力滚子轴承，适用于较重载荷。

角接触球轴承在轴向载荷分量较为显著时，可同时承受径向载荷和轴向载荷。

径向载荷与轴向载荷对比

正确区分径向载荷与轴向载荷，或准确理解径向载荷与轴向载荷的概念，对于轴承的合理选型和正确使用至关重要。

两者的主要区别在于作用力方向：径向载荷垂直于轴线作用，轴向载荷则平行于轴线作用。

不同载荷工况对应的轴承类型也有所不同。

深沟球轴承更适合承受径向载荷，而推力球轴承则专为承受轴向载荷而设计。

不过需要注意的是，大多数轴承，例如角接触球轴承，均可同时承受径向载荷和轴向载荷。

为便于更全面地理解，下面以对比表进行说明：

实际应用中的复合载荷

在大多数工况下，轴承承受的并非单一径向力或单一轴向力，而是二者的组合载荷，有时还伴随力矩载荷。

这类复合载荷要求轴承能够同时承受来自多个轴向方向的力，因此需要进行审慎选型、载荷计算和工程设计。

什么是复合轴承（组合轴承）？

复合轴承是一种复合滚子单元，将用于承受径向载荷的滚针或圆柱滚子列，与用于承受轴向载荷的独立角接触或圆锥滚子列组合在一起，并集成于单一螺柱安装式外壳中。不同于依靠凸面外圈、只能承受轻微轴向载荷的标准滚轮，复合轴承为不同受力方向分别设置了独立的滚动体列，因此能够同时承受较大的径向载荷、轴向载荷，甚至倾斜载荷（力矩载荷）。

在导轨两侧成对使用较为常见——一侧导轨面配置复合轴承，另一侧则配置仅承受径向载荷的滚轮，例如精密径向滚子轴承安装在相对一侧——常见于起重机系统、仓储堆垛机、电梯导轨和叉车门架等应用。带调节功能的型号可通过偏心螺柱或垫片对滚轮组进行微调，以消除与导轨之间的间隙。

LILY Bearing 提供完整系列的复合轴承包括标准型、偏心可调型、重载型以及垫片可调型，适用于需要在单一紧凑单元内同时获得径向与轴向支撑的导轨应用。

角接触球轴承以及圆锥滚子轴承，均属于可承受双向载荷的轴承类型。

在汽车轮毂、工业齿轮箱和涡轮机等应用中，理解复合载荷至关重要；受力失衡或计算不当都可能导致轴承过早磨损甚至失效。

此外，还有非滚子式轴承形式（即伸缩导轨），其单个滚珠沿轨道表面滚动。

这类产品最常用于柜体抽屉，以及在运行过程中需要伸出和回缩负载的机械设备。

载荷类型如何影响轴承寿命

载荷类型，即径向载荷、轴向载荷或复合载荷，决定了某一应用场景下应选用何种轴承。

轴承是针对特定的受力方向和承载能力设计的，因此一旦选型错误，就可能导致性能下降甚至失效。

例如，深沟球轴承主要承受径向载荷，同时也可承受一定轴向载荷；而角接触轴承则适用于径向和轴向载荷均较高的工况。

使载荷特性与轴承设计相匹配，是确保系统可靠性、安全性和使用寿命的关键。

径向额定载荷与轴向（推力）额定载荷

轴承样本通常会给出径向载荷的动额定载荷和静额定载荷，通常分别标注为 Cr 和 C0r。对于同时承受一定轴向载荷的轴承，例如深沟球轴承，制造商通常还会单独列出允许轴向载荷数值，有时标注为 Ca 或 C0a，用于限定该轴承在主要径向承载之外还能承受的推力大小，通常仅为其径向额定值的一部分。

专门设计的推力轴承则相反：其动额定轴向载荷和静额定轴向载荷是主要规格，因为它们本来就是为承受轴向载荷而设计的。在复合载荷应用中进行轴承比较时，必须同时核对径向额定值和轴向额定值，而不能只看其中一项，只有这样才能确认轴承能够在实际服役受力组合下可靠运行。

不过，载荷方向只是其中一个因素。载荷施加时轴承处于运动状态还是静止状态，同样至关重要，而静额定载荷与动额定载荷正是用于区分这一点。

如需进一步了解这些额定值的作用以及轴承寿命的计算方法，请参阅我们的指南：轴承中的静载荷与动载荷。

实际应用考量

在实际工况中评估径向载荷和轴向载荷，需要综合考虑运行速度、载荷大小与方向，以及工作环境等多方面因素。

对这些载荷进行合理平衡，可显著提升轴承性能与使用寿命。

汽车轮毂轴承领域有一个值得关注的案例。

这类轴承需要同时承受径向载荷（来自车辆自重）和轴向载荷（来自转弯力）。

这些载荷的精确平衡与合理分配，对车辆平稳、高效运行至关重要。

此外，轴承材料的选择同样至关重要，例如采用铬钢或不锈钢，会直接影响轴承承受径向载荷和轴向载荷的能力。

例如，铬钢因其较高的承载能力和耐磨性而被广泛采用，适用于径向载荷和轴向载荷较大的工况。

径向、轴向及联合载荷工况下的轴承选型

正确理解并有效管理径向载荷与轴向载荷的差异，有助于显著提升轴承性能并延长使用寿命。

根据载荷性质选择合适的轴承，可提高设备运行效率。

LILY Bearing 提供品类齐全的轴承产品，以满足不同载荷工况的应用需求。

依托专业技术积累与对品质的持续承诺，我们可通过定制化轴承方案帮助客户实现更优运行性能，并延长设备使用寿命。

了解我们的完整轴承产品系列，适用于径向、轴向或联合载荷支撑。

常见问题

轴向与径向分别是什么意思？

轴向是指沿轴心线平行作用的力，沿轴的长度方向推压或拉伸；径向则是指垂直于轴心线作用的力，方向指向轴或远离轴。二者描述的是力的方向，而非力的大小——同一根轴可以同时承受较大的轴向力和径向力。

径向载荷与轴向载荷有什么区别？

两者的主要区别在于作用方向。径向载荷垂直于轴线作用，可理解为从旋转轮心向外推开的力。

而轴向载荷则沿轴线方向作用，沿轴的长度方向产生推力或拉力。

在实际应用中，大多数机械设备往往同时承受这两类载荷，因此轴承选型尤为关键。

径向载荷通常采用哪些轴承？

深沟球轴承是最常见的选择——其径向承载能力良好，同时还能承受中等轴向载荷，因此在通用工况中具有较强的适用性。

对于较大的径向载荷，圆柱滚子轴承或滚针轴承更为适用；若需考虑轴偏斜问题，则可优先考虑自调心球轴承。

轴向载荷通常采用哪些轴承？

推力轴承主要用于纯轴向载荷工况。推力球轴承适用于较轻载荷应用，而推力滚子轴承则更适合承受较重载荷。

当工况同时存在较大的轴向载荷和径向载荷时，角接触球轴承或圆锥滚子轴承通常更为适用。

轴向载荷的典型示例是什么？

常见的例子是立式泵轴，轴和叶轮的重量沿轴线方向直接压向推力轴承。另一个例子是汽车加速或转弯时，轮毂轴承需要承受沿车轴方向传递的推力。

轴承能否同时承受径向载荷和轴向载荷？

可以，而且在大多数实际应用中，这正是所需要的承载能力。角接触球轴承和圆锥滚子轴承就是专门为联合载荷而设计的。

即使是深沟球轴承，也能承受一定的轴向载荷，尽管其本质上仍以承受径向载荷为主。选型前的关键，是准确掌握应用工况中径向力与轴向力的比例。

球轴承能够承受轴向载荷吗？

标准深沟球轴承除主要承受径向载荷外，还可承受中等程度的轴向载荷，通常为其径向额定值的一部分。当轴向载荷是主要因素而非次要因素时，应选用专门针对该工况设计的角接触球轴承或推力球轴承。

哪种轴承最适合同时承受径向载荷和轴向载荷？

角接触球轴承和圆锥滚子轴承通常是最佳选择，因为两者的滚动体排列角度均相对于轴线倾斜，使单个轴承能够同时承受径向力和轴向力。圆锥滚子轴承更适合较重的联合载荷，而角接触球轴承则更适合较高转速下的中等联合载荷。

什么是组合轴承？

组合轴承将径向滚子列与独立的角接触或圆锥滚子列结合在同一螺柱安装单元中，用于承受轴向载荷；其承载方式并非像角接触轴承或圆锥滚子轴承那样通过单排倾斜接触点同时分担两种载荷。此类轴承通常成对安装于导轨两侧，另一侧配以仅承受径向载荷的滚轮，常见于起重机系统、仓储堆垛机和电梯导轨等需要滚轮对导轨施加可调预紧的场合。

如果按错误的载荷类型选用轴承，会出现什么后果？

通常会表现为早期磨损、异常发热、噪声增大或意外失效，而且往往远早于轴承的额定使用寿命。按径向载荷设计的轴承若长期承受轴向力，运行会十分吃力；反之亦然。

除轴承本体之外，载荷承受方式不匹配还会影响整个系统的效率与可靠性。从一开始就正确选型，几乎总是比后续处理由此带来的问题更经济。