移动式起重机上的回转支承失效，平均会造成50,000–200,000美元的停机损失和更换成本——但许多工程师在初选时仅依据直径作出判断。
正确的选型流程至少应综合考虑六项相互关联的变量：载荷类型、载荷大小、转速、精度要求、环境工况以及齿轮配置。
本指南系统梳理 LILY Bearing 工程团队采用的完整9步选型流程，涵盖载荷计算、工况系数、齿轮尺寸确定、安装布置以及轴承系列评审。
无论您为起重机、挖掘机、风力发电机还是工业机器人选配回转支承，本文所述每一步都可直接应用于您的工况。
什么是回转支承？
一种回转支承——亦称回转环或转盘轴承——是一种大直径滚动轴承，专为承受轴向载荷、径向载荷以及倾覆力矩载荷，同时实现连续360°回转。
与标准深沟球轴承不同，深沟球轴承主要承受单一方向载荷，而回转支承必须同时应对这三类载荷，因此其选型比大多数轴承更复杂，对整机性能的影响也更为关键。
其尺寸范围从紧凑型机器人关节中的约100 mm，到海工起重机和大型工业回转工作台中的8,000 mm以上（315 inches）不等。
多数产品集成齿圈——齿形可布置在外圈（外齿）或内圈（内齿）——并通过啮合小齿轮实现动力驱动回转。
回转支承的组成部件：内圈、外圈、滚动体、隔圈、密封件及安装孔
关键部件
内圈与外圈
承载滚动体并构成主体结构的核心部件
滚动体
用于传递载荷并实现平稳旋转的钢球或滚子
隔圈 / 保持架
对滚动体进行导向和隔离，实现载荷均匀分布
密封件
防止灰尘、水分及污染物侵入滚道
安装孔
用于通孔螺栓或螺纹连接，将轴承固定到结构件上
可选齿圈
用于通过小齿轮驱动回转的外齿或内齿轮廓
回转支承类型
在选型初期，选错轴承类型是最常见、也最容易造成高成本损失的错误之一。
不同类型的回转支承在载荷特性、精度能力和尺寸范围方面各不相同。
选型关键因素
在进行计算之前，应先掌握决定回转支承选型的五项关键因素。
决定回转支承选型的 5 项因素
1 载荷类型与载荷大小
必须分别量化轴向载荷、径向载荷和力矩载荷。任何一项低估，都是轴承过早失效的主要原因。
2 转速
大多数回转支承的工作转速为 0.1–10 RPM。转速更高时，需要更低的接触应力，并可能必须调整润滑周期或更换密封形式。
3 所需精度
标准起重机应用通常采用 P0（普通级）公差。机器人臂、医用 CT 机架和雷达天线可能需要 P5 或 P4，这将显著缩小可选范围。
4 使用环境
工作温度范围、湿度、粉尘、海水接触及化学介质都会影响密封形式、涂层和润滑剂的选型。海工应用通常还需额外的防腐保护。
5 空间与安装约束
可用包络尺寸、要求的螺栓孔布置以及结构接口，都会在评估承载能力之前决定哪些截面形式在物理上可行。
9 步选型流程
这也是 LILY Bearing 工程师在评估定制应用时采用的标准化流程。
应逐步完成每一道工序；若跳步处理，往往会导致轴承在图纸上看似合适，却在实际服役中失效。
步骤 1：明确设备需求
首先应完整记录设备的全部工况边界。此处遗漏的每一项参数，都会在后续环节带来风险。至少应记录以下内容：
- 回转轴线：水平、垂直或交变
- 运动形式：仅定位、间歇回转或连续旋转
- 最大与平均轴向、径向及力矩载荷（kN / kN·m）
- 最大与平均转速（RPM）
- 所需定位精度与径向跳动公差
- 工作温度范围（最低 / 最高 °C）
- 环境暴露条件：湿度、粉尘、盐分、化学介质
- 设计寿命（小时或循环次数）
- 可用安装空间（OD、ID、高度）
- 预算及目标总拥有成本
步骤 2：计算最大轴承载荷
应分别确定静载峰值和动载峰值，并将其折算为作用于轴承中心的三种等效载荷：轴向力 Fa、径向力 Fr 和倾覆力矩 M。
分析时切勿仅限于额定工况，还应考虑以下因素：
决定轴承选型的是控制性载荷工况，而不是通常运行工况。
第3步：应用使用系数
将计算得到的轴承载荷乘以相应的使用系数（fs），以考虑动态效应、冲击载荷和工作循环的影响。
下表为大多数回转支承制造商采用的行业标准参考表。
如果您的应用未列出，请采用最接近的类似类别，或直接咨询制造商。
应用 | fs |
|---|---|
高空作业升降设备 | |
吊篮、平台、梯具 | 1.00 |
输送机 | |
通用输送机应用 | 1.00 |
起重机——移动式（载荷受整机稳定性限制） | |
常规建筑工况，轮胎式 | 1.00 |
常规建筑工况，履带式 | 1.10 |
生产工况（废钢场/船厂） | 1.25 |
林业/伐木 | 1.50 |
堆垛起重机（将动态载荷计入工作载荷） | 1.25 |
起重机——柱式/塔式（载荷不受整机稳定性限制） | |
由安全载荷装置监控载荷 | 1.25 |
存在突发冲击载荷的应用 | 1.50 |
挖掘机 | |
载荷受倾覆限制 | 1.25 |
载荷受液压卸压限制 | 1.50 |
分度台与转台 | |
偶尔使用，间歇回转 | 1.00 |
频繁使用，间歇回转 | 1.25 |
频繁使用，带冲击的间歇回转 | 1.50 |
工业机械手与机器人 | |
间歇工况 | 1.00 |
频繁工况 | 1.25 |
转向机构（必须考虑动载荷和冲击载荷） | |
充气轮胎 | 1.25 |
实心轮胎 | 1.50 |
步骤4：确定齿轮要求
如果需要动力驱动旋转，应尽早明确齿轮承载能力要求，这将直接决定齿圈几何设计。
明确所需输出扭矩、工作循环以及齿轮精度等级（AGMA 2001 或ISO 1328）。同时应考虑：
动态与静态条件下的峰值扭矩
坡面工况或风载作用下的扭矩需求
过载试验扭矩要求
满足定位精度的允许侧隙范围
与啮合小齿轮几何参数相匹配的模数和齿数
步骤5：选择安装形式
安装形式将决定哪一圈旋转、小齿轮的布置位置以及轴承的固定方式。
LILY Bearing 的四种标准安装形式可覆盖大多数应用场景：
图1——外圈旋转，内圈固定（贯穿螺栓）
小齿轮安装于外圈，由外圈支承上部结构；内圈则通过贯穿螺栓固定在下部结构上。外密封外侧设有防污染护罩。此类结构常见于汽车起重机。
图2——内圈随上部结构回转，外圈固定（外齿、贯穿螺栓）
上部结构及小齿轮由内圈通过螺栓支承。带齿圈的外圈则采用螺纹螺栓固定于下部结构。外部防护罩可对齿部形成保护。
图3——小齿轮布置于外圈，内齿圈布置于内圈（螺纹螺栓）
小齿轮与上部结构相连，由外圈承载。将齿圈布置在内圈，可使其免受恶劣工况影响，是含有磨蚀性介质的室外环境中的理想选择。该结构采用螺纹螺栓固定。
图4——小齿轮布置于下部结构，带齿外圈支承上部结构
小齿轮安装于下部结构。带齿外滚道承载上部结构。内圈采用贯穿螺栓固定，外圈采用螺纹螺栓固定。该结构常用于柱式起重机及部分工程机械。
步骤6：审查轴承系列与剖面结构
LILY Bearing 的四大主力回转支承系列，覆盖从通用工业应用到极端重载海工工况的完整需求：
RK 系列
RK 系列提供带齿与无齿两种版本，外径范围为 20" 至 47" OD，可承受高达 141,000 ft-lbs 的倾覆力矩、175,000 lbs 的轴向载荷以及 35,000 lbs 的径向载荷。
MT 系列
MT 系列最大外径可达 240" OD，倾覆力矩承载能力高达 10,000,000 ft-lbs，轴向载荷高达 6,000,000 lbs，径向载荷高达 1,300,000 lbs。
XR 系列
XR 系列最大规格可达 315" OD，并提供内齿、外齿及无齿三种版本。
TR 系列
TR 系列最大规格可达 315" OD，倾覆力矩承载能力超过 50,000,000 ft-lbs，轴向载荷超过 18,000,000 lbs，径向载荷超过 4,000,000 lbs，并可提供内齿、外齿或无齿配置。
步骤7：依据额定曲线进行初步选型
将修正后的载荷组合（Fa × fs，M × fs）与轴承公开的额定曲线进行对照。
所有运行载荷组合必须落在曲线以下。此外，还适用三项附加规则：
极限载荷（罕见静载）同样必须位于曲线以下——仅当此类载荷在轴承设计寿命内出现少于 10 次时，方可不计入服务系数
所有正常动态载荷均应按完整服务系数绘制
最大推力额定值必须大于最大运行推力的 3×——这是一项硬性最低要求，而非建议值
轴承额定曲线：所有运行载荷组合均必须位于曲线以下
步骤 8：齿轮尺寸与质量等级验证
根据扭矩要求及适用标准，核对齿轮几何参数和质量等级。
关键检查项：
模数和齿宽：必须与扭矩需求及可用安装空间相匹配
材料与表面硬度：LILY Bearing 对齿轮齿面进行感应淬火，硬度可达 HRC 50–60
质量等级：确认 AGMA 2001 或 ISO 1328 等级符合精度要求
侧隙：确认允许侧隙与定位要求相匹配
配对小齿轮齿数：建议齿数大于17，以降低齿圈上的磨损集中。
第9步：最终确认
在发布规格书之前，请确认所选轴承已满足第1步提出的全部原始要求：
- 承载能力——三种载荷类型及所有工况 ✓
- 转速等级 ✓
- 精度 / 跳动公差 ✓
- 环境防护——密封形式、涂层、润滑剂 ✓
- 齿轮承载能力和质量等级 ✓
- 安装方式和螺栓孔布置 ✓
- 外形尺寸（OD、ID、高度） ✓
- 寿命目标 ✓
外齿式与内齿式：如何选择？
齿圈位置会影响小齿轮的可达性、污染暴露、结构净空，以及驱动系统的输出扭矩。
这一选择常被误判，而且往往在设计后期才作出。
外齿式
优点
- 在相同模数下，节圆直径更大 → 输出扭矩更高
- 无需拆卸上部结构即可安装和检查小齿轮
- 在大多数标准配置中制造成本更低
局限
- 齿面完全外露——在多尘、磨蚀性或腐蚀性环境中必须加装防护罩
- 在相同齿圈尺寸下，整体外径更大
典型应用：汽车起重机、塔式起重机、挖掘机、风电变桨与偏航驱动
内齿式
优点
- 齿面位于齿圈内部——抗污染能力显著更强
- 在相同节圆直径下外径更小；安装空间更紧凑
- 更适用于冲洗环境和洁净室环境
局限
- 小齿轮必须从下方或穿过结构安装——维护可达性更受限制
- 制造复杂度更高，通常单价也更高
典型应用：工业机器人、医用影像支架、雷达/天线系统、精密转台
对于外齿式在磨蚀性环境中的应用——林业起重机和港口设备是最常见的例子——必须对齿面指定防护罩。
齿轮防护缺失或失效，是户外工况下回转支承过早磨损的三大原因之一。
应用选型指南
不同设备类型的载荷谱和主要失效模式差异显著。以下为五类常见应用的关键选型要点：
材料与制造
套圈材料
内圈和外圈通常采用中碳钢或合金钢制造。LILY Bearing会根据适用标准及载荷要求选用三种主要材料：
性能指标 | 42CrMo4 (1.7225) | 50Mn (GB/T 699) | 42CrMo (GB/T 3077) |
|---|---|---|---|
屈服强度 | ≥ 930 MPa | ≥ 390 MPa | ≥ 930 MPa |
抗拉强度 | ≥ 1,080 MPa | ≥ 645 MPa | ≥ 1,080 MPa |
伸长率 | ≥ 12% | ≥ 13% | ≥ 12% |
退火硬度 | ≤ 217 HB | ≤ 217 HB | ≤ 217 HB |
适用场景 | 高强度、欧洲标准项目 | 注重成本效益的标准工况 | 高强度国标项目 |
滚道热处理
LILY Bearing 采用滚道选择性感应淬火，使滚道表面硬度达到HRC 50–60，同时保持基体的韧性与延展性。由此可有效避免滚道三类主要失效形式：
磨粒磨损——由污染物侵入或润滑不足引起
滚动接触疲劳——在循环赫兹应力作用下，表层以下裂纹扩展所致
腐蚀点蚀——由密封失效导致水分侵入引起
润滑
对于大多数工作温度处于−20°C 至 120°C的应用，LILY Bearing 推荐采用 2 号锂酯基脂。在一般工业工况下，每 250–500 运行小时补脂一次通常可作为初始设定。实际间隔应根据以下因素调整：
实际运行温度（而非仅环境温度）
载荷大小与接触应力
转速
环境污染程度
在高温或污染严重的工况下，可能需要每 100 小时甚至更短时间补充润滑。
常见问题
回转支承与回转圈有什么区别？
这两个术语通常可以互换使用。“Slewing ring”一般指包含圈体结构、滚动体、密封件以及集成齿圈在内的完整总成；“slewing bearing”则更强调其轴承功能本身。两者实际指向同一类产品。
回转支承失效的常见原因有哪些？
最常见的四类原因包括：润滑不足或润滑污染、载荷超过轴承额定能力、安装不当（结构刚度不足或螺栓预紧力不均），以及密封损坏导致水分或磨粒侵入。在风电偏航应用中，因往复摆动而非全回转运动引发的微动磨损腐蚀也较为常见。
挖掘机应采用多大的服务系数？
当载荷受整机防倾覆稳定性限制时，采用 fs = 1.25；当载荷受液压溢流压力限制时，采用 fs = 1.50。较高的系数用于考虑铲斗破土和回转急停过程中的冲击与载荷冲击，这也是挖掘机工况中的主要载荷事件。
如何确认回转支承的选型是否合适？
将所有折算后的载荷组合标注在制造商的额定曲线上，并确认其均位于曲线下方。同时，还应核实轴承的最大推力额定值至少为最大工作推力的 3×。如果任一载荷组合超出曲线范围，应改选更大规格或更高承载系列，并重新进行校核。
什么时候应选用三排滚子结构而不是单排球结构？
当力矩载荷和推力载荷都很高，同时又要求结构截面紧凑时，通常应优先选用此类设计——例如大型挖掘机、海工固定式起重机和盾构机。三排交叉滚子设计（TR 系列）将三条载荷路径分别由独立滚子列承担，因此在相同 OD 条件下，其承载能力显著高于任何单排结构。
回转支承应多久补充一次润滑？
在一般工业工况下，建议每 250–500 个运行小时补充润滑一次。在高温、高负载或污染严重的环境中，间隔可能需要缩短至 100 小时。过量加脂与润滑不足同样有害——它会损坏密封并引起搅脂损失。具体应用应始终遵循制造商的建议。
需要协助选型吗？
LILY Bearing 工程团队可协助审核载荷计算，并提供轴承选型建议。请发送您的技术参数，我们将在一个工作日内回复。
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