轴承在机械中发挥着关键作用，可确保运转平稳并降低摩擦。
要实现轴承的最佳性能，必须正确理解负荷能力，尤其是静载荷与动载荷的区别。
本文将解析这两类载荷及其在为您的应用选择合适轴承时的重要意义，并定制轴承解决方案帮助保障运行的可靠性与效率。
认识轴承载荷
静载荷
静载荷是指轴承处于静止状态或低速运动时所承受的载荷。
静载荷额定值是指轴承在不产生永久变形的前提下所能承受的最大载荷。
对于轴承在非运转状态下仍可能承受冲击载荷或重载的应用场景，这一参数至关重要。
例如，608 公制球轴承专为高效承受静载荷而设计，可在重载条件下将变形控制在较低水平，同时保持稳定可靠的性能。对于既要求结构紧凑又强调耐久性的应用，它是理想之选。
动载荷
动载荷是指轴承在连续运动过程中所承受的载荷，包括径向载荷和轴向载荷。
动载荷额定值是轴承可承受的最大载荷。它表示轴承在规定的转数或行程距离内无疲劳失效时所能承受的载荷水平。
它决定了轴承的额定寿命，通常称为 L10 寿命，即在给定载荷和转速条件下，一组相同轴承中有 90% 仍能正常运行时所对应的寿命。
对于涉及连续回转或摆动的应用，理解动载荷额定值尤为重要，因为这有助于预测轴承的使用寿命和可靠性。
L10轴承寿命计算器
输入轴承的动额定载荷（C）和等效动载荷（P），即可计算旋转轴承的额定L10寿命。依据ISO 281。
适用于旋转轴承（ISO 281）
球轴承：L10 = (C/P)³ × 10⁶ | 滚子轴承：L10 = (C/P)10/3× 10⁶
L10 以百万转表示。C 和 P 的单位为牛顿。适用于依据 ISO 281 的旋转轴承。
P = 等效动载荷。纯径向载荷时，P = Fr。复合载荷时，P = XFr + YFa。
轴承径向与轴向动载荷能力
工程师谈到动载荷能力时，通常指的是径向载荷——但这只反映了问题的一半。
在实际应用中，轴承很少只承受单一方向的载荷。
如果您尚未了解径向力与轴向力的区别，可先参考我们的指南：径向载荷与轴向载荷，在下文载荷能力计算之前，先帮助您掌握基础概念。
对于需要在前期明确规定载荷与寿命目标的 OEM 应用，请参阅我们的指南：如何与定制轴承供应商合作，以满足您的 OEM 载荷与寿命要求。
径向动载荷的作用方向与轴线垂直。
以输送辊或电机轴为例，作用在轴上的重力和下拉张力均属于径向载荷。
这是旋转机械中最常见的载荷类型，大多数轴承动额定载荷（样本中的“C”值）均以纯径向工况为基础。
而轴向（推力）动载荷则沿轴线方向作用，即沿轴向推或拉。
减速箱、泵以及机床主轴都是轴向载荷较为显著的典型应用。
如果未将轴向力纳入考虑，即便轴承在径向工况下看似选型合适，也可能过早失效。
当径向力与轴向力同时作用于轴承时，情况会变得更加复杂，即进入复合载荷工况。
在这种情况下，不能将各个力分别与额定承载能力孤立比较，而应采用等效动载荷公式：
P = XFr + YFa
其中：
P = 等效动载荷（N）
Fr = 实际径向载荷（N）
Fa = 实际轴向载荷（N）
X = 径向载荷系数
Y = 轴向载荷系数（随轴承类型及 Fa/Fr 比值而变化）
X 和 Y 的数值通常载于轴承制造商的数据表，并取决于轴承几何结构。
对于标准深沟球轴承，当轴向载荷与径向载荷之比（Fa/Fr）低于阈值“e”时，计算式可简化为 P = Fr，这意味着在轻轴向工况下，轴向载荷对轴承疲劳的影响可忽略不计。
一旦 Fa/Fr 超过“e”，X 和 Y 也会随之变化，轴向载荷便开始对轴承疲劳寿命产生显著影响。
在这一点上，轴承类型至关重要。
深沟球轴承可在承受径向载荷的同时承受中等轴向载荷，因此是通用工况下最具适应性的选择。
角接触轴承专为承受联合载荷而设计，广泛应用于主轴和齿轮箱。
推力球轴承以及圆柱滚子推力轴承几乎专用于承受轴向载荷，不应作为主要径向支承使用。
在选型阶段准确区分这一点，可避免一种十分常见且本可规避的失效模式：明明所选轴承的径向额定值足够，却因未纳入计算的轴向疲劳而提前失效。
载荷能力的重要性
正确理解静载荷能力和动载荷能力，是确保轴承寿命与可靠性的基础。
选型正确的轴承能够在无失效风险的情况下承受预期载荷，从而降低维护成本和停机时间。
这类知识对于工程师和技术人员开展高效机械的设计与维护至关重要。
静载荷与动载荷
载荷性质：
静载荷：适用于轴承处于静止状态或低速运动时。
动载荷：适用于轴承处于连续运动状态时。
承载能力测定：
静额定载荷：通常高于动额定载荷，以力的形式表示，单位为牛顿或磅。
动额定载荷：侧重于轴承在运动工况下的疲劳寿命。
对轴承寿命的影响：
超过静额定载荷：可能导致压痕等立即性、不可逆损伤。
超过动额定载荷：会导致……加剧轴承磨损并因疲劳而缩短使用寿命。
滚动体直线轴承的静载荷与动载荷
滚动体直线轴承包括圆形轴、衬套、型材导轨、交叉滚子滑台和滚珠丝杠。
其载荷能力主要包括两项指标：动额定载荷和静额定载荷。
准确进行轴承选型与尺寸核算，必须充分理解这些参数。
静载荷测定
静载荷往往来源于难以测量的意外冲击。
为此，直线轴承和滚珠丝杠制造商通常建议采用静安全系数。
该系数是基本额定静载荷与最大合成静载荷之间的比值。
其取值会随应用场景和工况而变化。
在振动风险较低的环境中，建议取2。
在可能出现严重冲击的工况下，建议取5或6，以确保可靠性并防止损坏。
S0 =C0/F0max
其中：
S0：静安全系数
C0：额定静载荷
F0max：最大合成静载荷
如何在实际中核算静载荷能力
轴承的额定静载荷（C0）通常可直接在制造商样本中查到，一般位于动额定载荷（C）旁边的列。由于这两个数值在外观上很容易混淆，因此在代入公式之前，务必先确认所读取的是哪一项。
拿到 C0 之后，S0 的计算并不复杂。真正容易出错的是 F0max 该取什么数值。该公式要求使用最大合成静载荷，也就是说，必须取轴承可能承受的峰值载荷，而不是正常运行时的载荷。
在实际应用中，最高载荷很少出现在设备平稳运行阶段，往往发生在启动、紧急停机或短时过载过程中——此时惯性力或冲击力可能远高于额定运行载荷。若这些峰值难以直接测量，工程师通常会依据应用已知的冲击特性进行保守估算，并结合该工况推荐的 S0 值进行复核。
如果计算得到的 S0 低于当前工况建议阈值，通常可通过两种方式解决：选用 C0 更高的轴承，或重新设计安装结构，使载荷分布更合理。若在同一轴承系列中加大一个规格，往往就足以将安全系数提升到可接受范围。
动载荷的测定
动额定载荷（C）是评估滚动体直线轴承在连续运动条件下寿命与可靠性的关键参数。
该额定值通过试验测定获得，即让轴承在恒定的载荷大小和方向下运行。
轴承必须在未出现疲劳的情况下达到规定的行程距离或转数。
疲劳通常表现为滚动体或滚道表面剥落。
动额定载荷（C）：指轴承在连续运动过程中能够承受的载荷。在规定的行程或转数内，轴承必须在承受该载荷的情况下不发生疲劳失效。该指标对于直线导轨和滚珠丝杠等持续运动工况尤为关键。
额定寿命（L10）：L10寿命是用于表征轴承可靠性的统计指标，表示在规定条件下，90%相同轴承能够达到而不失效的行程或循环次数。L10寿命的计算方法已由 ISO 14728-1（直线轴承）和 ISO 3408-5（滚珠丝杠）标准化。
对于采用滚珠的直线轴承：
L10=(C/F)3×100,000
对于采用滚子的直线轴承：
L10=(C/F)10/3×100,000
其中：
L10：轴承计算寿命（额定寿命），单位为米
C：基本动额定载荷（N）
F：作用载荷（N）
行程换算：
在比较额定行程不同的轴承时，请按以下方式进行换算：
将 50,000 m 的载荷能力除以 1.26；或者
将 100,000 m 的载荷能力乘以 1.26
影响载荷能力的因素
材料质量：高品质材料能够承受更高的轴承载荷，并降低变形风险。
轴承润滑：适当润滑可将摩擦和磨损降至最低，从而提升载荷能力。
运行环境：温度、污染物和湿度等条件都会影响载荷能力。
安装与对中：正确的安装可确保载荷均匀分布，并最大限度延长轴承使用寿命。
应用类型：不同工况对应的载荷条件各不相同，这将直接影响轴承承载能力的选型。
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常见问题解答
如何计算轴承 L10 寿命？
对于球轴承，可采用公式 L10 = (C/P)³ × 10⁶；对于滚子轴承，可采用公式 L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶。其中，C 为额定动载荷，P 为当量动载荷，二者单位均为牛顿。
计算结果以百万转为单位。对于纯径向载荷，P 直接等于径向力 Fr。
例如，一只额定载荷为 10,000 N、承受当量载荷 5,000 N 的球轴承，其 L10 寿命为 800 万转。
轴承是否可能具有较高的动额定载荷，却只有较低的静额定载荷？
可以，而且这种情况比多数人预想的更常见。
针对高速旋转优化的轴承，主要用于抵抗连续运转条件下的疲劳损伤，这并不意味着它们在承受较大静载荷时不会发生变形。
应同时核查 C 和 C0——即便某一轴承在运行工况下看似选型合适，若 C0 不足，在冲击载荷或重载启动条件下仍可能失效。
转速如何影响动额定载荷？
转速越高，轴承内部发热越大，同时会改变润滑膜厚度；这两者都会影响疲劳寿命。
多数制造商公布的额定载荷均基于参考转速；若实际运行速度显著高于该阈值，轴承可用的动额定载荷能力会随之下降。
如果应用工况属于高速运行，应同时核对制造商给出的极限转速与动额定载荷，而不能只看 C 值。
什么原因会导致压痕损伤，如何加以预防？
压痕损伤通常发生在静止轴承承受超过其静额定承载能力的载荷时，滚动体会在滚道表面形成永久性压痕。
其成因可能包括一次性过载、运输过程中的强烈振动，或安装不当。
预防的关键在于三点：针对最不利载荷工况选用具有足够静安全系数（S0）的轴承，正确搬运和储存轴承，以及在安装过程中避免冲击载荷。
结论
要为实际需求选对轴承，首先必须正确理解轴承的静载荷与动载荷区别。
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