滚动轴承接触痕迹及载荷施加方式

（1）球轴承 球轴承在负载下运行时，其滚珠和内、外圈滚道之间的接触处产生很大的应力。例如，当轴承上施加的径向载荷达到基本额定动载荷C_r的10%（相当于普通的载荷）时，深沟球轴承的最大面压达2000MPa（204kgf/mm²），即使是圆柱滚子轴承，其最大面压也能达到1000MPa（102kgf/mm²）。

因为是在如此巨大的接触面压力下使用轴承，滚动体和轴承套圈轨道的接触面只要有微小的变形，根据润滑的条件，都会产生磨损。仔细观察套圈轨道在光照下的反射，就可以看到轨道面上滚动痕迹处的反射光不同。

从对原来抛光过的轨道镜面上对滚动痕迹反射光的暗淡处进行分析，可以很直观地看出径向载荷、轴向载荷、弯曲扭力和轴承座的变形等对滚珠在轴承套圈轨道面的滚动痕迹是否偏移、扭曲，乃至如何影响轴承的刚度、精度。

当使用深沟球轴承，对内圈旋转时施加载荷仅仅只有径向载荷F_r时，轴承在装配后的残留间隙Δ_f>0的情况下，载荷范围的角度Ψ小于180°，如图1.8.6所示，内圈和外圈滚道上的运行痕迹如图1.8.7所示。

图1.8.6 只有径向载荷的受力范围

图1.8.7 内圈和外圈滚道上的运行痕迹（滚动体接触痕迹）

当同时施加的载荷为径向载荷F_r与轴向载荷F_a时，载荷范围的角度Ψ如图1.8.8所示到超过180°。而如果载荷仅为轴向时，各个滚动体平均地承受载荷，内圈和外圈的全周360°成为载荷范围，运行的痕迹则倾向于轴向载荷的一边。

使用轴承内圈承受载荷的深沟球轴承或者角接触球轴承，一旦施加轴向载荷而又出现内、外圈轴线倾斜时，就会产生图1.8.9所示的外圈滚道上偏向一侧并且倾斜的运行痕迹。当轴承的主轴在外力作用下和主轴在挠度变形下形成轴承内圈的倾斜运行，此时的运行痕迹也会倾斜。

图1.8.8 径向载荷与轴向载荷同时存在时的受力范围

图1.8.9 内圈滚道的运行痕迹（滚动体接触痕迹）

如上所述，通过对轴承运行时的滚动轨道面上的磨损痕迹的研究分析，与设计时轴承承受的外力方向对磨损痕迹做比较，就可了解轴承的工况是否正常了。

（2）圆柱滚子轴承 关于圆柱滚子轴承所承受的外力载荷状态与滚动体接触痕迹（运行痕迹），和圆柱滚子的形状有直接关系。

为了消除轨道接触面上的应力集中现象，对圆柱滚子（或者轨道）必须施加凸凹整形加工，如果没有施加凸凹整形加工时，即使轴承内外圈滚道没有相对倾斜，滚动体与滚动轨道面上相接触的幅宽的起始端部如图1.8.10a所示，在两端出现应力集中，滚动运行的痕迹明显在两端出现压痕，并且出现早期磨合现象，因此，对圆柱滚子（或轨道）必须进行凸凹整形加工（图1.8.10b），以缓和应力集中。即使进行了凸凹整形加工工艺，如果轴承的内外圈有相互倾斜时，仍然会挤压圆柱滚子出现应力集中，如图1.8.10c所示。(www.xing528.com)

图1.8.10 圆柱滚子的应力分布

a）没有进行圆柱滚子中凸处理时，圆柱滚子两端应力集中 b）进行圆柱滚子中凸处理后，圆柱滚子两端无应力集中 c）圆柱滚子中凸处理后轴承内外圈相对倾斜时的应力集中

图1.8.11a所示为内圈旋转的圆柱滚子轴承在承受正常的径向载荷时的外圈内滚道上留下的运行痕迹。而图1.8.11b所示为内外轴承套圈存在相互倾斜的工况或者内圈主轴在倾斜挠度工况下轨道上的运行痕迹，痕迹的颜色出现浓淡变化表示有不均匀的应力集中，并且痕迹倾斜。

图1.8.11 圆柱滚子的轴承外圈的

运行痕迹（滚动体接触痕迹）

a）正常的运行痕迹 b）轴承内外圈相互倾斜时

图1.8.12a所示为双列圆锥滚子轴承承受仅有径向载荷时外圈内滚道面上的运行痕迹。

图1.8.12b所示为双列圆锥滚子轴承承受仅有轴向载荷时外圈内滚道面上的运行痕迹。

图1.8.12c所示为双列圆锥滚子轴承承受仅有径向载荷时，内圈和外圈的轴线不同轴、发生倾斜，在内圈滚道的两侧出现的180°错位运行痕迹。

图1.8.12 双列圆锥滚子轴承的运行痕迹（滚动体接触痕迹）

a）只有径向受力时 b）只有轴向受力时 c）承受径向载荷而套圈倾斜较大时

轨道上的运行痕迹，受到轴和轴承座的影响也很大，轴承的外径固定面上出现的飞快消失的腐蚀等，都会对轴承的刚度出现波动影响，注意观察运行痕迹，进行分析，有助于掌握轴和轴承座是否有形状不良的问题。