将圆柱滚子推力轴承与适用于同一 30 mm 轴径的球面推力轴承并列比较,差异会立刻显现:滚子型的轴向宽度约窄 29%——仅 11 mm,而不是 15.5 mm。

其静载荷能力也大约高出 69%。正是这种取舍——以更薄的轴向截面换取更高的单向推力承载能力——决定了该轴承类型必须独立于大多数人首先想到的球面推力轴承而单独成类。

俯视图滚子显示 10 个中的 1 个,均匀分布在内孔周围滚子沿内孔径向布置,而非直线排列侧视图——直径剖面轴向载荷内孔 / 轴径向载荷——不承受轴挡圈(WS)安装在旋转轴上滚子与保持架组件(K)图中仅示出两个滚子之一——完整滚道请见俯视图座圈(GS)固定于座孔内示意图,811/812 系列结构——非工程比例

圆柱滚子推力轴承的适用边界

应先从其局限性说起,因为这一点直接决定该轴承是否适用:圆柱滚子推力轴承可承受较大的轴向载荷和单向峰值载荷,但不能承受径向载荷——这一结论并非经验性概括,而是来自该产品系列自身的类别定义。

其几何结构中并未设计用于抵抗侧向力的滚道曲率。若轴同时承受轴向载荷和径向载荷,则径向分量必须由另一只独立轴承承担。

圆柱滚子推力轴承的结构:三大部件

不同于带密封的球轴承,圆柱滚子推力轴承通常按三个独立部件进行规格定义,并以分件形式订购:轴挡圈、座圈,以及位于两者之间运转的滚子与保持架推力组件。

目录型号前缀即可直接看出这一点:WS表示轴挡圈,GSOW表示座圈,而K表示滚子与保持架组件。大尺寸产品有时采用 IW/OW 代替 WS/GS——两者含义相同,分别指内圈挡圈和外圈挡圈。

将轴承分为三部分并不只是命名习惯,而是为了实现更灵活的组合匹配:同一滚子与保持架组件可与不同类型的挡圈配用——固定安装可采用平挡圈,而在安装条件可能存在一定轴偏差时,则可选用调心挡圈。因此,样本通常将挡圈与滚子保持架组件分别列为独立条目,而不是作为一个固定整体供应。

在翻开规格表之前,还有一个值得注意的命名规律:以“TN”采用玻璃纤维增强 PA66 保持架,而以“M”则采用机加工黄铜保持架。该规律在本目录所核查的各规格中保持一致:从 17 mm 孔径的 81103 TN 到 100 mm 孔径的 81120 TN 均为 PA66,至 200 mm 孔径的 81140 M 起改为黄铜,并一直延续到 1,000 mm 孔径的 811/1000 M。

按尺寸划分的圆柱滚子推力轴承额定载荷

811/812 系列在同一目录系列内的孔径范围接近 60 倍,相关数值也随之成比例变化。

型号

孔径

宽度

保持架材料

额定静载荷

额定动载荷

最高转速

81103 TN

17 mm

9 mm

玻璃纤维 PA66

7,088 lbf(31.5 kN)

2,745 lbf(12.2 kN)

8,500 rpm

81106 TN

30 mm

11 mm

玻璃纤维 PA66

17,550 lbf (78.1 kN)

6,075 lbf (27.0 kN)

6,000 rpm

81120 TN

100 mm

25 mm

玻璃纤维 PA66

141,750 lbf (630.5 kN)

35,100 lbf (156.1 kN)

2,400 rpm

81140 M

200 mm

37 mm

机加工黄铜

337,500 lbf (1,501 kN)

69,750 lbf (310.3 kN)

1,400 rpm

81176 M

380 mm

65 mm

机加工黄铜

1,125,000 lbf(5,004 kN)

202,500 lbf(900.8 kN)

800 rpm

811/1000 M

1,000 mm

140 mm

机加工黄铜

7,312,500 lbf(32,528 kN)

1,068,750 lbf(4,754 kN)

300 rpm

有两个特征尤为明显。首先,静载与动载之比会随着尺寸增大而拉大——17 mm 内径时为 2.6:1,增至 1,000 mm 内径时达到 6.8:1——这一规律在圆锥滚子推力轴承中同样存在,说明这更可能是基于疲劳寿命的额定值随尺寸变化时呈现的普遍特征,而非某一种轴承类型所独有。

其次,最高转速在整个范围内约下降 28 倍,从最小内径时的 8,500 rpm 降至最大内径时的 300 rpm;这也提醒我们,静载能力极高的轴承并不一定适用于高速工况。

查看当前圆柱滚子推力轴承型号,了解各尺寸规格参数。

同内径对比:圆柱滚子推力轴承与球推力轴承

在相同 30 mm 内径条件下,这两类轴承在结构高度紧凑性与承载能力之间形成了不同取向。

轴承类型

型号

宽度

额定静载荷

额定动载荷

最高转速

球推力轴承

1106

15.5 mm

10,401 lbf(46.3 kN)

1,725 lbf(7.7 kN)

5,740 rpm

圆柱滚子推力

81106 TN

11 mm

17,550 lbf (78.1 kN)

6,075 lbf (27.0 kN)

6,000 rpm

在相同内径条件下,圆柱滚子型结构更薄,静载与动载承载能力也更高;就这两种对比而言,其极限转速甚至略高于球面类型。球面推力轴承的优势则体现在其他方面:在极轻载荷下摩擦更低,并且可借助调心座垫圈型式容许轻微偏斜,而这些特性都不会直接体现在额定载荷表中。

如需了解圆柱滚子推力轴承与承载能力更高的圆锥滚子设计之间的对比,请参见什么是圆锥滚子推力轴承?如需查看该类别概述,请参见什么是推力轴承?

圆柱滚子推力轴承的应用

圆柱滚子推力轴承兼具高单向推力承载能力和极小轴向占用空间,因此常用于机床主轴、齿轮箱以及其他轴向安装空间受限、但所承受推力并不小的设备。

这属于通用工程应用实践,而非基于某一特定样本目录条目的具体声明——与 TTHD 圆锥滚子结构不同,该产品系列的类别说明并未列出具体终端行业。

常见问题

如果该轴承在使用中承受径向载荷,实际上会发生什么?

由于滚子仅在平面垫圈表面形成线接触,径向力会使滚子发生歪斜,而不是均匀滚动。这样的非均匀、边缘受载接触会使应力集中于滚子端部,并显著加速磨损。

在径向受载的工况下,轴承寿命通常会比额定载荷数值所暗示的水平下降得更快,因为这些数值默认的是纯轴向载荷条件。

这与滚针推力轴承有何区别?

基本结构相同——滚子位于两片平面垫圈之间——但滚针推力轴承采用直径更小的滚子,可进一步减小轴向截面,但会以承载能力为代价。

当轴向空间是最严苛的限制条件时,应选用滚针推力轴承;当需要更高承载能力且可容许增加几毫米宽度时,则应选用圆柱滚子推力轴承。

垫圈和滚子保持架组件需要分别采购吗?

通常是的,这种设计是有意为之——它使同一套滚子保持架组件可与适合装配工况的垫圈类型配套使用:固定安装选用平垫圈,预计存在一定轴系偏斜时则选用调心垫圈。

安装时需要多大的游隙或预紧?

标准做法是保留少量工作游隙,而不是施加预紧,因为这类轴承几乎没有径向承载能力,一旦轴向压得过紧,便无从补偿。

具体数值应以对应系列的制造商安装指南为准——若设定不当,要么损失承载能力,要么导致轴承过热。

我的应用是否需要偏离标准 TN/M 保持架材料配置?

通常不需要——目录中针对不同规格默认配置的保持架材料,已经充分考虑了该规格所对应的载荷与转速。小尺寸、转速较高的规格采用玻纤增强 PA66 保持架,相较钢制方案更轻、发热更低;大尺寸、低速规格则采用机加工黄铜保持架,更能承受这类轴承所承受的较高单位载荷。

需要例外调整的情况并不常见:环境温度极端、接触会侵蚀 PA66 的溶剂,或转速要求明显超出该内径的标准额定范围。

为什么小规格与大规格之间的最高转速额定值差异如此之大?

在相同转速下,较大滚子沿滚道运行时扫过的滚道周长更大,因此每转产生的热量和离心载荷也更高。

该系列最高转速相差 28 倍——内径 17 mm 时为 8,500 rpm,内径 1,000 mm 时降至 300 rpm——反映的是这一物理规律,而非可以通过更好的保持架或润滑剂再向上提升的保守工程裕量。