滚动轴承运动特性、转速演算及结构润滑优化研究

在滚动轴承运转过程当中，滚动体会同时开展公转与自转两类复合运动，以此降低设备运转时的摩擦阻力。

一、基础运动原理

滚动轴承依靠钢球或者滚子这类滚动体，在内外圈滚道表面进行滚动，将滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而减小摩擦阻力。常规工况下内圈跟随转轴转动、外圈保持固定；滚动体一边跟随保持架绕主轴公转，一边围绕自身轴心自转，构成复合运动。

二、运动参数以及特征转速

滚动体具备两种独立运动：公转、自转

1. 公转：滚动体随同保持架，整体绕轴承主轴做圆周转动，转速符号记作nm。

2. 自转：单个滚动体绕自身中心轴线旋转，转速符号记作nb，自转状态会直接影响滚道接触面的摩擦形式、设备发热程度。

在理想纯滚动前提之下，忽略构件惯性力以及滑动摩擦，可以依靠几何关系、速度叠加原理搭建运动学简化模型。

转速计算公式

1. 保持架公转转速

\boldsymbol{nm=\dfrac{1}{2}\left[(1-\gamma)ni+(1+\gamma)ne\right]}

ni代表内圈转速，ne代表外圈转速，外圈固定时 ne=0；

参数 γ=dm/Dw，dm为滚动体直径，Dw为轴承节圆直径。

2. 滚动体自转转速

\boldsymbol{nb=\dfrac{Dw}{2\cdot dm}\cdot\left|ni-ne\right|\cdot(1-\gamma^2)}

内外圈同向转动选用加号、反向转动选用减号；自转转速由轴承结构参数、内外圈转速共同决定。

演算实例（内圈转动、外圈锁死固定）

SKF角接触球轴承，内圈转速3000r/min，外圈静止 ne=0，γ=0.2

1. 保持架公转转速

nm=0.5×(1−0.2)×3000=1200 r/min

2. 滚动体自转转速

nb = 1 ÷ (2×0.2) ×3000 ×(1−0.2²)=7200 r/min

整套计算公式建立在理想化前提之上，但依旧能够精准体现滚动体的运动规律，可以用于保持架强度校核、润滑方案设计、运行噪声管控等工作。

三、主流轴承品类以及运动工况特点

1. 深沟球轴承：结构简单，主要承载径向载荷，适配家电设备这类中低速、低噪音工况；

2. 圆锥滚子轴承：可以同时承受径向载荷与轴向载荷，一般成对装配，适配汽车车轮等高载荷、强冲击工况；

3. 圆柱滚子轴承：滚动体为圆柱结构，径向承载能力优异，多用于机床主轴等重载、中高速设备。

四、运转稳定性与润滑作用

1. 保持架：隔开每一颗滚动体，规避滚动体互相撞击，分摊轴承内部载荷；

2. 润滑剂：减小接触面摩擦、抑制轴承温升，延长轴承使用寿命，日常常用润滑脂、润滑油两类介质。