在一般的軸承選型綜合型錄里都有將軸承受力折算成當量負荷的計算方法介紹，但是經常沒有軸承受力計算的部分。最近經常有工程師提問關于軸承受力計算的問題，因此撰文闡述。
軸承系統(tǒng)受力方向
一般的軸系統(tǒng)都是有兩個定位支點固定的，我們將一根軸的三維空間用三個相互垂直的空間坐標軸描述：軸向a，徑向x，徑向y。其中軸向是和軸線方向一致的方向，x，y分別是軸系統(tǒng)徑向平面內相互垂直的兩根坐標軸。(徑向平面就是軸半徑圓所處的平面，與軸向平面相垂直)如下圖所示：
在這樣的坐標系統(tǒng)下，軸承安裝在軸上，軸承半徑平面在上圖中的徑向平面上，因此軸承受到的力可以被分解為這三個方向上的分力。軸承在徑向平面上x，y方向的力可以合成為一個徑向合力。通常對于軸承而言，進行校核計算的時候，不論徑向合力在徑向平面上的那個角度上，對于一般的滾動軸承而言，均可以接受，因此我們不太關心具體角度，所以也不必將這個力分解為x，y方向的，直接合成為徑向力Fr即可，同時對于軸向力我們用Fa表示。所以，在對軸承進行受力分析的時候，一般計算出徑向力和軸向力即可。
軸承在軸系統(tǒng)中的受力分析方法
對于一個雙支點支撐的軸系統(tǒng)，可能受到各種方向的力，因此進行受力分析之前，需要將各個方向的受力折算到x，y，a三個方向上，然后計算這三個平面上軸承的受力，最后將軸承徑向平面的受力合成為一個徑向負荷。這就是軸承受力分析的基本思路。
我們用一臺臥式電機受力舉例說明。首先，對于一臺臥式電機而言，如果軸伸端存在一個徑向負荷，那么電機受力如圖所示，這個例子中我們將重力G和徑向負荷設置在同一個平面上，因此省去了合成的計算過程。在工程實際中，情況往往不同，那么就按照上述方法進行里的分解合成，最終計算軸承受力：
此時電機轉子重力G作為徑向力存在，負荷與軸承的距離分別為a，b，c。軸系統(tǒng)運行的時候，除了周向保持自由旋轉，其他方向全部穩(wěn)定，因此可以根據(jù)力矩平衡計算兩個軸承的受力。我們稱左邊軸承為1號軸承，右邊為2號，以1號軸承為支點的力矩平衡方程為：
Fr×a=G×b-Fr2×(b+c)
因此可以計算右邊軸承的徑向負荷
Fr2=(G×b-Fr×a)/(b+c)
此時，F(xiàn)r1+Fr2=G+Fr。因此有Fr1=G+Fr-Fr2。
當然，F(xiàn)r1也可以根據(jù)力矩平衡進行計算。
電機中如有軸向力，則定位端軸承(左邊軸承)承受此軸向負荷，而右邊浮動端軸承軸向負荷為0。
傾覆力矩
有工程師提問關于傾覆力矩對軸承受力的影響，并且在資料里找不到計算方法，因此求助。我們依然觀察上面的例子，事實上徑向負荷Fr不僅是一個徑向負荷，徑向負荷Fr對于bc段軸系統(tǒng)而言，也構成一個Fr×a的傾覆力矩。所以不難發(fā)現(xiàn)計算方法與上述計算無異。
在一些情況下的軸系統(tǒng)傾覆力矩是一對力偶矩。此時如果用一般的手工計算，默認系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，此時力偶矩在自身所在平面上相互抵消。但是如果考慮系統(tǒng)撓性，那么情況就復雜的多，此時建議使用一些更高級的計算方法分析軸承受力，上述介紹的一般手算方式就不適合這種場合。
