為了保證機(jī)械的正常使用，對(duì)于機(jī)械中一般轉(zhuǎn)速的滾動(dòng)軸承應(yīng)根據(jù)其當(dāng)量動(dòng)載荷進(jìn)行壽命計(jì)算。而滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷指當(dāng)軸承內(nèi)部承受徑向載荷和軸向載荷共同作用。為了與基本額定動(dòng)載荷作比較，而引入的一個(gè)由實(shí)際載荷轉(zhuǎn)化而成的等效載荷。

角接觸軸承通常是成對(duì)使用的，根據(jù)其安裝方式，可分為外圈窄邊相對(duì)的正裝（圖 1）與外圈寬邊相對(duì)的反裝（圖 2）。正裝時(shí)軸的實(shí)際支點(diǎn)偏向兩支點(diǎn)里側(cè)；反裝時(shí)軸的實(shí)際支點(diǎn)偏向兩支點(diǎn)外側(cè)。

圖1 正裝

圖2 反裝

1、單個(gè)角接觸軸承的受載分析

安裝了 3 類或 7 類角接觸軸承的軸，可受軸向外載荷與較大軸向外載荷的共同作用。但應(yīng)注意，不管軸向外載荷的方向如何，軸承外圈對(duì)軸的軸向支反力為單向載荷，其方向由軸承外圈的寬邊指向窄邊。為使軸向力達(dá)到平衡，角接觸軸承經(jīng)常成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。

當(dāng)軸承內(nèi)圈在軸心處受由外圈的窄邊指向?qū)掃叿较虻妮S向外載荷 F_X 作用，且在外圈支反力作用下處于平衡時(shí)，軸承被壓緊，軸承中各滾動(dòng)體所承受的載荷大小相等，方向均為接觸點(diǎn)處的法線方向，各滾動(dòng)體所受支反力合力的作用點(diǎn)位于軸心，與且與 F_X 大小相等，方向相反。當(dāng)軸承內(nèi)圈在軸心處受由外圈的寬邊指向窄邊方向的軸向外載荷 F_X 作用時(shí)，軸承被放松，各滾動(dòng)體不受軸向力的作用。故根據(jù)軸承的壓緊與放松狀態(tài)即可判斷出其是否受軸向外載荷的作用。

當(dāng)角接觸軸承受徑向外載荷 F_r 作用且在外圈支反力作用下處于平衡時(shí)（圖 3），內(nèi)圈沿 F_r 方向下移一段距離，故上半圈滾動(dòng)體不承載，而下半圈各滾動(dòng)體承受不同的載荷。處 于 F_r 作用線最下位置的滾動(dòng)體承載最大，而遠(yuǎn)離作用線的各滾動(dòng)體承載逐漸減小。

圖3 角接觸軸承中徑向載荷所產(chǎn)生的軸向分力

由于角接觸軸承公稱接觸角 0°<α≤45°，當(dāng)內(nèi)圈承受純徑向載荷 F_r 時(shí)，由于 α 的存在，外圈作用在承載區(qū)第 i 個(gè)滾動(dòng)體上的反力 F_i 并不指向軸承內(nèi)外圈的半徑方向，而是沿接觸點(diǎn)的法線方向，它可以分解為一個(gè)徑向分力F_ri 和一個(gè)軸向分力 F_si。承載區(qū)各滾動(dòng)體上所受軸向分力總和即為軸承的內(nèi)部軸向力 F_s，方向由軸承外圈的寬邊指向其窄邊。F_s 的方向與軸承內(nèi)圈受純軸向載荷被壓緊時(shí)，外圈所能產(chǎn)生的支反力方向相同。

綜合分析可知，單個(gè)軸承在軸向載荷 F_X 與徑向載荷 F_r共同作用時(shí)，軸承外圈所能產(chǎn)生的軸向支反力 F_a 必定不會(huì)小于其只受純徑向載荷 F_r 時(shí)的內(nèi)部軸向力 F_s，即為所求的變形協(xié)調(diào)條件：F_a≥F_s

2、軸承組合中角接觸軸承的受載分析

在軸承組合中求軸承所受的軸向載荷，可首先求得內(nèi)部軸向力，然后根據(jù)內(nèi)部軸向力與外載荷判斷各軸承受載的特點(diǎn)，分析其是受軸向載荷與徑向載荷共同作用，還是只受純徑向載荷的作用，然后即可根據(jù)式(1)與式(2)求得軸向載荷。

以圖 1 為例，進(jìn)行分析。該圖軸系結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化畫為圖 4。

圖 4 正裝軸承的受力分析簡(jiǎn)圖

首先求得軸承的內(nèi)部軸向力分別為 F_s1 與 F_s2。比較 F_s1與 F_s2+F_A 的關(guān)系，可能有以下三種情況：

（1）F_s1>F_s2+F_A，此時(shí)軸在軸向外載荷與內(nèi)部軸向力作用下處于不平衡狀態(tài)，軸有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，右軸承 2 被壓緊，左軸承 1 被放松。故軸承 1 只受純徑向載荷的作用，其軸向載荷為 F_a1=F_s1；而軸承 2 受到了徑向載荷與軸向載荷的共同作用，其軸向載荷 F_a2>F_s2，再結(jié)合式（1）可得：F_a2=F_A-F_a1。

（2）F_s1=F_s2+F_A，此時(shí)軸在軸向外載荷與內(nèi)部軸向力作用下達(dá)到了平衡狀態(tài)，軸不會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，二軸承均處于放松狀態(tài)，只受純徑向載荷的作用，故 F_a1=F_s1，F(xiàn)_a2=F_s2。

（3）Fs1<Fs2+FA，此時(shí)軸在軸向外載荷與內(nèi)部軸向力作用下處于不平衡狀態(tài)，軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì)，左軸承1被壓緊，右軸承 2 被放松。故軸承2只受純徑向載荷的作用，其軸向載荷為 F_a2=F_s2；而軸承 1 受到了徑向載荷與軸向載荷的共同作用，其軸向載荷 F_a1>F_s1，再結(jié)合式（1）可得：F_a1=F_A+F_a2。

運(yùn)用上述方法對(duì)圖 1 進(jìn)行分析，所得出的結(jié)論與教材一致。對(duì)圖 2 進(jìn)行分析，也可得出相同與教材相同結(jié)果；該方法對(duì)于圓錐滾子軸承軸向載荷的計(jì)算同樣有效。