技术干货｜滚动轴承内部公转自转原理解析

在滚动轴承运行过程中，滚动体同时进行公转与自转，形成复合运动，以此减小摩擦阻力。

一、基本运动原理

IKO滚动轴承依靠滚动体（钢球或滚子）在内外圈滚道间滚动，将滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低摩擦阻力。内圈跟随轴旋转，外圈保持固定，滚动体同时完成公转与自转，构成复合运动。

二、运动参数与特征频率

存在两种核心运动形式：公转与自转

1. 公转：滚动体与保持架一同随轴承主轴旋转，转速用nm表示。

2. 自转：滚动体围绕自身中心轴线旋转，转速用nb表示，可用来判断接触表面滑动、滚动状态以及发热情况。

在理想工况（纯滚动，忽略惯性力与滑动摩擦）下，可依托几何关系、速度叠加原理，搭建简化运动学模型。

公式解析

本文介绍两组常用计算公式：

保持架（公转）转速：\boldsymbol{nm=2(1-\gamma)[ni+(1+\gamma)ne]}

ni、ne分别代表内圈、外圈转速，固定时取值为0；\boldsymbol{\gamma=dm/Dw}，即滚动体直径与节圆直径Dw的比值。

滚动体自转转速：\boldsymbol{nb=2Dwdm\times(ni\pm ne)(1-\gamma^2)}

“+”适用于内外圈同向旋转，“-”适用于反向旋转。该公式可体现转速受结构参数、边界转速的共同影响。

实例说明：内圈旋转、外圈固定

假设角接触球轴承内圈以3000 rpm转速旋转，外圈静止（ne=0），γ=0.2。

公转转速：nm = 2×3000 × (1−0.2) = 1200 rpm；

自转速度：nb = 2Dwdm × 3000 × (1−0.2²) =1.5γ ×3000 ×0.96≈864γ rpm；若γ=0.2，则nb≈173 rpm。

尽管计算做了理想化简化假设，但能够有效反映滚动体运动趋势，可为保持架强度校核、润滑设计、噪声控制提供参考依据。

三、典型轴承类型与运动特点

• 深沟球轴承：主要承受径向载荷，适合中低速、低噪音场景，如家用电器。

• 圆锥滚子轴承：可同时承受径向、轴向载荷，成对使用，适合高负荷、强冲击工况，例如汽车车轮。

• 圆柱滚子轴承：滚动体为圆柱形，承载能力较强，多用于重载、中高速场景，如机床主轴。

四、运动稳定性与润滑

• 保持架：分隔各个滚动体，减少相互碰撞，让载荷均匀分布。

• 润滑剂：降低摩擦、减少发热，延长轴承使用寿命，常用类型为润滑脂、润滑油。