嘉瑞轴承学堂｜滚动轴承径向游隙应用

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轴承的游隙涉及诸多的轴承现场应用，同时还分为轴向游隙和径向游隙，但结合现场常规轴承的应用中，滚动轴承径向游隙的重要性就相对更加突出了。本文主要讲滚动轴承径向游隙结合10多年现场轴承应用的基础上增加了有关滚动轴承径向游隙的理论编写而成。供从事轴承产品设计、选型、采购、应用、分析、学习等方面人员参考使用。

滚动轴承径向游隙

滚动轴承的游隙通常也叫做滚动轴承的内部间隙，主要存在于滚动体与轴承内外圈之间。轴承游隙的存在主要是为了保证轴承的内圈、外圈与滚动体在运转时处于一种良好的配合状态。轴承在制造时在保证内圈、外圈相对标准的要求范围下，通过选择滚动体直径大小来调整，轴承游隙等级，从而达到预留适当的轴承间隙，用于防止轴承在应用时，因为安装、旋转等因素导致的轴承部件出现变形或热膨胀而导致轴承无法正常使用。

轴承游隙在工厂实际的应用中也是一项至关重要的技术指标，一直以来在工厂收货验货环节也作为了轴承质量验收的主要检测项目之一。因为轴承游隙是存在于滚动体与内外圈之间，对于同一型号轴承而言，轴承的游隙就分为了两个维度存在，分为了径向游隙与轴向游隙，且两者有较大的数据差异。但绝大多数情况下轴承的应用只需要满足径向游隙要求即可正常使用。所以在轴承检测、安装、应用时仅对轴承径向游隙检测即可。

滚动轴承径向游隙的定义

图1

轴承内部游隙是指：同一个轴承，一个圈套相对于另外一个固定的圈套移动的总距离，轴向移动距离为轴向游隙，径向移动距离为径向游隙（图1）。

理论计算径向游隙定义

轴承在设计时，径向游隙是以外圈滚道接触直径减去内圈滚道接触直径再减去两倍的滚动体直径计算出来的，但是计算的径向游隙忽略了轴承零件的形状误差，没考虑滚动体分布位置对轴承游隙的影响，是在理想状态下确定的理论值。通常将计算得出的径向游隙值称为理论径向游隙。

理论径向游隙定义：忽略了轴承部件的形状误差和滚动体分布位置产生的影响，针对轴承工作时可能出现的各种变形，根据外圈滚道接触直径、内圈滚道接触直径和滚动体直径的理论尺寸所计算的轴承径向游隙。

公式：

Gr=De-（di+2Dw）

Gr ——理论径向游隙（mm）

De ——外圈滚道直径（mm）

di ——内圈滚道直径（mm）

Dw ——滚动体直径（mm）

内部径向游隙的定义

从以上公式本身定义可以看出，理论径向游隙其实就是由外圈滚道直径值减去内圈滚道与两倍滚动体直径之和得出的。然而理论的径向游隙并没有考虑本身轴承部件的形变，当然本次径向游隙我们主要针对的是中小型轴承，那么轴承部件的形变量相对较小，但即使这样也只有被测量轴承的内部的滚动体为偶数，且在轴承圆周方向上，正上方与正下方，也就是12点与6点位置轴承的中心线，刚好和该位置上的两颗滚动体中心线重合，此时所测量出的径向游隙值与理论径向游隙值一致（如图2所示）。

若不能满足以上条件，那么测量与计算的理论径向游隙将不一致（如图3所示）。

从上述两图我们可以看出，即便是同一个轴承由于内部滚动体位置角度不同也会造成轴承理论径向游隙与实践测量游隙不一致。另外由于轴承本身内外圈滚道及轴承滚动体的形状误差等，都将是影响滚动轴承径向游隙的因素，也会造成轴承的实际径向游隙与计算理论游隙不一致，所以在实际测量中为了合理评定轴承的径向游隙，通常是需要将轴承在不同位置、不同角度的测量值平均，通过多次、多角度、多位置的测量，计算平均值来代表轴承的径向游隙。

从图2和图3中我们不难发现因为滚动体的位置角度不一，不仅仅是导致轴承实际径向游隙与计算理论游隙不一致，同时也解释了为什么轴承的游隙会是影响设备振动的原因之一，因为从图2和图3中我们不难发现由于位置角度不一致，导致最终滚动体的旋转中心与轴承内外圈中心都发生了轻微的变化（下面的章节中也会涉及到，轴承的径向游隙除了影响设备的振动表现外，还会在轴承的失效分析中有其他的表现痕迹）。

在实际的生产和应用中，为了贴合实际应用，我们通常会把理论计算的径向游隙与实践测量的平均游隙加区别，因为理论计算中的径向游隙涉及到一些轴承内部设计参数，而这些设计参数通常都在轴承的生产厂家内部，实际中很难获取，即便获取计算出来的理论径向游隙相比较实际测量平均游隙值也相对缺乏实用意义。但在设计之初为了能够做区别，通常会将实际径向平均游隙称为轴承径向内部游隙。而我们日常工作生产中所说的轴承径向游隙也就是指轴承径向内部游隙。

综上所述那么轴承的径向内部游隙定义即可理解为：轴承的一个圈套不动，另外一个圈套相对于这个固定的圈套在不同的角度，不受而外的载荷，从一个径向偏心极限移动到相反的另一个偏心极限位置测量距离的算术平均值。

滚动轴承径向游隙说明

轴承的一个圈套固定，另一个圈套从一端移动到相反的另外一端的距离，也只是反应轴承在某一个固定的位置角度所反应出的轴承径向内部游隙，因为没有考虑轴承本身加工的，轴承圈套滚道与滚动体本身的形状误差和尺寸误差，而导致的在测量不同角度方向时径向内部游隙可能会出现不一样的情况。

在测量时需要对轴承的圆周不同的方向，角度测量，通过多角度测量的值来计算出轴承内部径向游隙的算术平均值，由此来减小因为内外圈滚道和滚动体的形状误差带来的测量影响。

在对轴承测量其内部径向游隙时，也要注意不应施加任何的额外载荷，原因是为了防止额外载荷的施加给轴承各部件造成的形变，从而影响了测量的结果（特别是对于一些薄壁轴承，因为内外圈套壁薄本身就抗变形相对较弱，受到载荷时会加大圈套部件的变形）。当然要实现轴承的一个圈套向另外一个圈套移动，就必然需要施加一定的力，因此给圈套施加一定的力致使轴承圈套移动是必要的，但也要控制好力度的范围。

总结：通过前几期滚动轴承径向游隙的定义学习我们知道了滚动轴承的径向游隙是什么，径向游隙的分类的。通过计算轴承各部件的参数尺寸而得出的，我们称之为理论计算径向游隙；通过对轴承本身测量而得到的轴承内部测量尺寸求算术平均值的游隙我们称之为内部径向游隙。

注：对于部分轴承由于结构特点原因，如：圆锥滚子轴承、球面滚子推力、推力轴承等，以承受轴向力的轴承，因此这几类轴承关注的轴向游隙意义要大于径向游隙。本文中的径向游隙仅对生产中的深沟球轴承、圆柱滚子轴承、调心球轴承、调心滚子轴承、滚针轴承的测量概述。

轴承径向游隙分组

轴承径向游隙分组意义

在轴承的实际现场应用中，机械设备的要求及功能各式各样，因此就导致了轴承的应用工况也是千差万别，哪怕就是同一个型号的轴承，因为应用设备、环境、工况、要求的不一，也需要有不同要求的内部径向游隙来满足生产需要。例如：同一个型号的圆柱滚子，应用在罗茨风机上要求为普通组径向游隙、应用在电机上要求大于普通组径向游隙，应用在振动筛设备上要求更大的游隙组别等。所以针对生产需要，对于同类轴承提供了多种游隙组别，供生产需求的使用。所谓的不同的游隙组别也就是指的不同的径向游隙值大小范围。

轴承内部径向游隙的分组规定

对于滚动轴承的径向游隙组别我国GB标准及国际ISO标准都有着严格的要求和规定。根据GB/T 272-2017《滚动轴承-代号方法》的规定，滚动轴承分为了8个径向游隙组别为：

\C2：游隙符合标准规定2组
\CN：游隙符合标准规定N组（径向游隙普通组），代号中省略不标识
\C3：游隙符合标准规定3组
\C4：游隙符合标准规定4组
\C5：游隙符合标准规定5组
\CA：公差等级为SP和UP的机床主轴用圆柱滚子轴承径向游隙
\CM：电机深沟球轴承游隙
\C9：轴承游隙不同于现标准
其中/CN组又细分出了H、M和L组合分别，表示在/CN普通组标准规定范围内
/CNH：N组游隙减半，相当于N组游隙范围的上半部分
/CNM：N组游隙减半，相当于N组游隙范围的中部
/CNL：N组游隙减半，相当于N组游隙范围的下半部分

国标的轴承游隙组别是为了满足各类生产需求，看似较为繁琐，但归结生产常规应用常用类型5组：C2组、CN组、C3组、C4组和C5组，其中常规游隙为CN组，在轴承上不做标识，C2组为窄间隙组，游隙值范围小于CN组，而C3组、C4和C5组为宽间隙组，游隙值范围均都要比CN组大，其中关系：C3组游隙值范围大于CN组，C4组游隙值范围大于C3组，C5组游隙值范围C4组。

综上所述常用径向游隙组大小顺序排列（从小到大）：C2组、CN组、C3组、C4组、C5组。

注：在GB/T 272-1993《滚动轴承代号方法》和目前常见轴承品牌中还存在C1组也就是1组轴承径向游隙的标注，但在最新的ISO 5753.1:2009《滚动轴承径向游隙》和GB/T 272-2017《滚动轴承代号方法》中已没有出现。如在生产中遇到此C1组游隙与C2组都是窄间隙组别，其径向游隙值小于C2组。

轴承径向游隙列表

国家标准：GB/T 4604.1-2012《滚动轴承径向游隙》与国际标准：ISO 5753.1:2009《滚动轴承径向游隙》都规定了深沟球轴承、圆柱滚子、调心球轴承、调心滚子轴承和滚针轴承的径向游隙值如下（两者标准规定数值一致）：

深沟球轴承径向游隙

圆柱滚子轴承径向游隙

调心球轴承圆柱孔径向游隙

调心球轴承圆锥孔径向游隙

调心滚子轴承圆柱孔径向游隙

调心滚子轴承圆锥孔径向游隙

滚针轴承径向游隙

轴承径向游隙测量方法

测量说明

目前我国针对滚动轴承游隙检测有相应的测量标准-GB/T 25769-2010《滚动轴承径向游隙的测量方法》；在标准中涉及到3类检测方法，专用仪器法、简易法和塞尺法。但在实际现场中，除以上方法外还存在几种现场常见测量方法，但即便国标方法也会存在手法、经验等不同导致的变差。所以本文章仅对国标及几种常见滚动轴承径向游隙测量方法介绍，不作为滚动轴承径向游隙是否合规的测量依据数据！

范围

根据国标方法本文主要针对深沟球轴承、圆柱滚子轴承、调心球轴承、调心滚子轴承和滚针轴承径向游隙测量的方法。

径向游隙的测量原则

轴承径向游隙的测量时，固定一个圈套，在没有固定的另一个圈套上施加一个能够稳定测量值的载荷，并在轴承直径方向上做往复移动，进行测量。

将测量头放置在不固定圈套宽度的中部，读取不固定圈套在各个角度位置（大致均布，至少3个角度或方向）上沿载荷方向的移动量，其算术平均值（减去由于测量载荷引起轴承径向游隙的增加量）即为轴承径向游隙测量值。

测量前的准备工作

由于轴承本身出厂要求，在其表面粘附油脂或防锈剂可能会对轴承测量时影响测量结果，在测量前应将轴承清洗干净。对于带密封轴承由于结构可能会影响测量，为消除差异，对于密封轴承，应该在密封前测量。

在测量前由于保持架的兜孔与滚动体之间存在间隙，轴承在运输过程中可能会出现保持架卡壳情况，而导致影响测量结果，所以在测量前需要手动盘转轴承，使其保持架、滚动体在轴承的正确位置。

测量完成后、轴承应立即防锈处理，避免锈蚀。

游隙测量方法

专用仪器测量法

专用仪器测量法是指使用专门的轴承径向游隙测量仪，对轴承的径向游隙进行测量的方法。此方法适用于测量中、小型的深沟球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、调心球轴承和滚针轴承的径向游隙，对于大型轴承或特大型轴承则不适用此法。

专用仪器测量法又分为无载荷和有载荷仪器测量两种，二者之间的主要区别在于在轴承径向游隙测量时的载荷大小不同，无载荷仪器测量法在测量时使用在测量载荷不得大于5N，而有载荷仪器测量法在测量时使用的测量载荷则根据轴承内径尺寸从25N-100N，通常球轴承的测量载荷在相同尺寸下是滚子轴承的一半。

无载荷仪器测量法

无载荷测量法是将轴承安装在一根高精度旋转的轴上（需要注意的是，此轴的旋转跳动量要在允许范围之内，在测量结束后还要减去轴自身的跳动误差量），轴承内圈能够跟随轴一起旋转，轴承的内圈安装在轴上并做轴向固定。外圈上、下两个方向需要施加一个符合要求的载荷装置，保证外圈在做上下移动时，在一个平面内完成，并且外圈不能旋转，此时在轴承外圈正上方安装一个位移传感器，用于外圈移动量的测量和记数。

图4

测量时，将位移传感器放置在轴承外圈正上方轴承宽度的中间位置，旋转轴承内圈，内圈至少旋转一整圈，在轴承外圈上下两个方向（A、 B两点位置）交替施加一定的载荷（施加载荷值不能大于5N），使外圈径向平面做上下移动，期间读取位移传感器的读数（至少取3组数据），并从记录数值中取算术平均。最后将A点和B点的算术平均值相减得出的平均值之差即为轴承的径向游隙值。测量装置如图4所示。

无载荷仪器测量轴承径向游隙时，需要满足以下技术要求：

a、对于球轴承测量时，需要保证钢球位于内、外圈滚道底部。

b、保证被测量轴承内、外圈之间不出现倾斜。

c、专用仪器、转轴本身的跳动量及重复精度达到相关要求。

d、测量时内圈旋转至少满足完成一整圈。

e、测量时保证轴承内圈不会发生径向移动。

图5

有载荷仪器测量法

有载荷测量法分为两种专用仪器，主要是在被测量轴承上施加一定载荷的力，用于消除因为滚道、滚动体在自由情况下产生的数据差异。

A、有载测量法（图5），其测量方式与无载测量类似，不同之处是在于不需要内圈旋转，施加给外圈上、下两个方向移动的载荷时需要按照相关规定的载荷施加（具体载荷可以根据表1查出），确保测量数据准确需要变换读数表不同的角度位置，多测量几次计算平均值。

表1

图6

B、将轴承安装一紧配合并且刚性轴上，按照图6所示放置两块读数表，从一个方向对外圈按照表1中载荷施加，旋转轴承内圈，过程中外圈按照施加载荷作径向移动，记录两块读数表A和B的平均数值记录为Am1和Bm1，改变外圈载荷方向并重复上述动作记录A和B表的平均读数，记录为Am2和Bm2，两组表A值的平均值为 △AM,指示表B的两次平均值为△BM，△AM和△BM的差值就是径向游隙值。为了减少外圈滚道形状的偏差影响，外圈每旋转120°，重复上述操作即可（共测量3次）。3次测量值的算术平均值即为径向游隙测量值Gr。

由于轴承所规定的径向游隙是无载荷状态下的值，因此有载荷测量的结果应注明测量载荷值，为补偿测量过程中产生的变形影响，应对测量值进行修正，修正值可参照轴承生产厂商或仪器生产厂商提供的数值，若有争议时，以无载荷游隙测量方法的值为准。

简易测量法

简易测量法是采用相对简单的测量方式进行轴承径向游隙测量的一种方法。此方法在不具备专业仪器或者超出专用仪器范围情况下使用，具有操作简单、易行等特点，但相对于专业仪器测量精度不高，而且此法测量的精度与操作者的测量手法、专业等有关，不同操作人员的测量结果可能不一样。

图7

测量前将轴承平放在一平台上并固定内圈（如图7所示），在内圈与平台之间垫上适当厚度平垫，也可以在外圈与平台之间增加与内圈厚度相同但不粘连的垫片，固定轴承内圈，指示表置于外圈外表面宽度的中间位置，此时施加一个A到B方向的径向载荷，载荷大小只要使A点位置的外圈滚道、滚动体和内圈滚道接触即可，过程中不要使外圈的另外一端抬起。此时将外圈做轴向上下往复平行移动，当滚动体通过内、外圈滚道底部时，记录指示表所显示最大的读数值。同法，施加一个B到A方向的载荷，重复上述操作记录B到A方向的指示表最大读数值，为补偿内、外圈可能存在的形状误差及其他影响时，可以在不同的角度位置，重复多次测量来计算所得到测量值的算术评价值。

注：在施加外圈移动的载荷时，要保证内圈不会因为载荷的施加出现移动。

塞尺测量法

此方法适用于大型和特大型（内径200mm以上）圆柱滚子轴承的径向游隙测量，通常建议将轴承水平放置测量。在测量前需要多盘动轴承内圈（因为轴承在运输、存放时可能导致滚动体、保持架组件等受力而偏离正确位置卡顿等原因从而影响测量结果）。用于保证滚动体及保持架组件进入正确的位置。

图8 图9

a 、测量时使一侧的内圈滚道、外圈滚道与滚动体保持接触，在另外一侧内圈滚道、滚动体、外圈滚道出现间隙时，把适当尺寸的塞尺插入每个滚动体与内外圈滚道之间的间隙中，当有三个滚动体处的间隙能连续通过塞尺，其余不能通过时，该塞尺厚度定为被测量轴承的最大径向游隙，如图8所示；用较小的塞尺沿每个滚动体与滚道之间的间隙试塞，当有三个滚动体处不能连续通过，而其余滚动体处都能通过时，此塞尺的厚度定为被测量轴承的最小径向游隙值如图9所示；取最大和最小径向游隙值的算术平均值作为轴承的径向游隙值。

注：对于双列圆柱滚子轴承和调心滚子轴承，应对每列滚动体分别测量，在测量得到每一列滚动体的游隙值后，取两列滚动体径向游隙的算术平均值作为被测轴承的径向游隙。

b、测量时轴承直立放置，在测量前需要对轴承内圈、滚动体及保持架组件旋转一圈，保证轴承滚动体及保持架在轴承正确的滚道位置，准备三把符合要求的塞尺，分别在轴承12点、3点、9点位置，沿滚动体与外圈滚道间隙处塞入，以塞入时感受合适松紧度为佳，塞尺塞入长度最少要大于2/3的滚动体长度。最后将3个位置所能塞入的尺寸相加/2，公式：0.5X（a+b+c），所得到的值即为此轴承径向游隙值。

图10

注：在直立放置轴承测量12点钟方向C值（如图10-左）。在轴承尚未安装但已挂在轴上面时测量6点钟方向C值（如图10-右）。

铅丝测量法

此法主要用于圆柱滚子轴承、调心滚子轴承等径向游隙的测量。测量前准备好合适硬度的铅丝、外径千分尺（0-25mm）,测量时检查确保轴承内无异物影响测量结果，准备好合适长度铅丝，将铅丝塞入轴承滚动体与外圈滚道之间，旋转轴承内圈，使滚动体碾压过铅丝，取出铅丝捋平，用外径千分尺测量铅丝厚度（测量前对外径千分尺效验，以保证测量仪器精度）。为保证数据准确重复以上操作2-3遍，计算多次测量数据的算术平均值，为被测轴承的径向游隙。

轴承径向游隙的应用

径向游隙的选择不当将会导致轴承的提前失效，所以轴承的径向游隙在轴承应用中有着非常重要的作用。本文将会对有关轴承径向游隙的应用、选择和计算做相应阐述。

轴承在设备中属于关键部件，通常设备的故障也会第一时间反应在轴承上面，所以一旦失效，给设备带来的影响非常巨大。而轴承的径向游隙对于轴承的寿命也有着重要的影响。轴承径向游隙选择过大会造成设备旋转精度降低、噪音、振动增加，并且因为径向游隙过大导致轴承内部滚动体承载负荷的数量减少，从而影响轴承的整体承载，缩短轴承寿命。径向游隙选择过小会导致轴承温升过快，设备整体温度过高而导致轴承抱死，造成设备的瞬间停机，还有可能引发火灾事故。所以在轴承的应用中，径向游隙的选择就至关重要了。

轴承径向游隙的概念术语

在轴承的径向游隙应用中又分为了：初始游隙、安装游隙和工作游隙三类。

初始游隙是指轴承出厂时的游隙，按照实际轴承标准规定的游隙组别的数值游隙。

安装游隙是指轴承安装到设备上后的内部游隙值，因为设备本身与轴承存在公差配合，过渡或者过盈的关系，安装后的轴承会受到公差的影响而发生内部游隙的变化，通常安装游隙会小于初始游隙。

工作游隙是指轴承在设备正常运转下的游隙，轴承在运转过程中内外圈的温度都会升高，但由于内外圈与设备的接触不同，内圈与轴接触通过轴散发热量，外圈与座孔接触通过设备壳体散发热量，所以相对外圈的散热性要比内圈好，因此内外圈会产生温度差，影响轴承游隙，通常工作游隙要小于安装游隙。工作游隙是影响轴承使用寿命的最终点。

轴承径向游隙选择原则

影响轴承径向游隙选择的因素：
轴承与轴及座孔的公差配合
设备工况条件如：载荷、温度、转速等
设备的性能要求如：温度、振动、精度、刚性等
设备本身磨损误差如：轴与座同心度、轴长短刚性等

径向游隙与轴承使用寿命的关系

图11

理论上通过计算我们可以得出当工作游隙为0至-5微米之间时轴承的使用寿命是最长的（如图11，图中横坐标表示轴承径向游隙值，纵坐标为轴承的工作寿命长短，橙色曲线为轴承的使用寿命），但是当轴承游隙值进一步减小后，轴承的使用寿命急剧下降，还可能导致轴承瞬间失效。

特此在实际的应用中轴承工作游隙对于轴承的使用寿命至关重要，但想要达到理想的使用寿命又是几乎很难保证的，因为在实际应用中工作游隙是我们无法测量的。所以在选择轴承径向游隙时，如果我们不清楚设备的应用工况下宁可选择大游隙也不要选择小游隙。

注：事实经验表明，球轴承最适宜的工作游隙接近于0，而对于滚子轴承则需要保持少量的间隙取正值。

设备应用工况与游隙选择举例

针对除标准游隙CN组外的游隙选择示例仅供参考：

正确的轴承径向游隙选择是一个综合考虑的产物，需要考虑轴承安装、配合、载荷、工况、温度、转速等诸多的参数及环境。游隙的选择关乎轴承是否能够正常的工作使用，选择合适的游隙范围应用，可以是负荷在轴承内部滚动体之间合理均匀的分布，从而将轴承的使用寿命最大化

滚动轴承径向游隙计算

通过以上介绍我们了解到，在实际的应用中，轴承的径向工作游隙至关重要，然而工作游隙的影响因素有很多，无法实际测量。在此整理了几种有关工作游隙的理论计算方法，仅供参考。

计算方法一

r = rop + Δrfit + Δrtemp

式中：

r = 未安装轴承所需的初始游隙[mm]

rop = 所需的工作游隙[mm]

Δrfit = 由配合引起的游隙减量 [mm]

Δrtemp = 温差产生的游隙减量 [mm]

图12

过盈配合引起的游隙减量：

Δrfit = Δ1 f1 + Δ2 f2

式中：

Δrfit = 由配合引起的游隙减量 [mm]

f1 = 内圈的减少系数（图12中得出）

f2 = 外圈的减少系数（图12中得出）

Δ1 = 内圈和轴之间的有效过盈量 [mm]

Δ2 = 外圈和轴承座之间的有效过盈量 [mm]

由轴承内外圈温差引起的游隙减量

Δrtemp = αdm ΔT

式中：

Δrtemp = 温差产生的游隙减量 [mm]

dm = 轴承平均直径 [mm]= 0,5 (d + D)

α = 热膨胀系数 [°C–1] （钢，α=12X10^-6）

ΔT =轴和轴承座之间的温差 [°C]

计算方法二

Δeff=Δ0-（Δf+Δt）

式中：

Δeff：工作游隙 [mm]

Δ0：初始游隙（初始游隙可以通过标准规定查询得到）[mm]

Δf：过盈造成的游隙减少量 [mm]

Δt：内外圈温度差所引起的游隙减少量[mm]

过盈造成的游隙减少量：

Δf=（0.70～0.90）Δdeff

Δf：过盈造成的游隙减少量[mm]

Δdeff：有效过盈量[mm]

内外圈温度差造成的游隙减少量：

Δt =a·ΔT·Do

Δt：内外圈温度差所引起的游隙减少量[mm]

a：轴承材料的膨胀系数12.5X10^-6C°

ΔT：内外圈温度差[°C]

Do：外圈的滚道直径[mm]

外圈滚道直径：

球轴承：Do=0.20（d+4.0D）

滚子轴承：Do=0.25（d+3.0D）

d：轴承内径尺寸[mm]

D：轴承外径尺寸[mm]

计算方法三

总结：虽然在实际的工作生产中，轴承的径向工作游隙无法测量，但结合上述计算方法，通过对轴承与部件的公差配合、设备运行时的温度差异、以及设备部件材料的热膨胀系数和轴承厂家提供的轴承计算参数，我们是可以反推我们所需要的轴承初始游隙组别，来满足我们的设备工况需要。

径向游隙与轴承失效

轴承游隙存在的主要目的就是为了保证轴承在运转时灵活无阻的自由平稳转动，在保证轴承中心线旋转稳定的同时，还要保证轴承内部滚动体数量尽可能最多的承担载荷，来满足轴承较长的使用寿命。因此轴承游隙对于轴承来说不论是噪音、振动、旋转精度、温升、承载力都有着很直接的影响。

如果径向游隙过大，承载负荷的滚动体数量就相对减少，那么单个滚动体的承载负荷就增加了；轴承内部游隙增加导致滚动体与滚道之间的间隙也增加了，转动时离心力、载荷等影响，旋转的精度下降了，振动也会相应增加。

反之径向游隙选择过小，轴承内部的摩擦力增加，随之温度升高，润滑油难以形成有效油膜，摩擦加剧温升，将导致轴承快速失效。

接下来我们就对有关轴承游隙选择不当，带来的轴承失效情况介绍。

轴承由于轴承游隙选择过小的早期轴承运行痕迹（如图14）

图14

从上图我们可以看出，内圈旋转的情况下，当轴承游隙选择过小时，内圈滚道的滚动痕迹表现均匀，但由于外圈是静止的，所以外圈的滚道痕迹充盈了整个的外圈滚道（外圈滚动痕迹360°范围）。轴承主要是承受向下的载荷时，轴承外圈滚道的下方承载区域范围扩大（常规外圈滚道负荷区域150°范围）且正下方位置接近“满沟“痕迹。

轴承游隙过小中期轴承失效痕迹（图15）

图15

早期的轴承游隙过小引起的轴承失效放任不管，中期轴承承载区将会因为载荷问题出现金属疲劳，形成滚道面的材料剥落（因为轴承游隙选择过小时，轴承临近负游隙或者已经是负游隙，加之设备运行后的温度升高，内外圈温度差导致内部游隙进一步减小，轴承除了需要承受本身设备的载荷外，还需要承受来自膨胀的额外载荷）。通常剥落会从设备主要承载区开始，因为那里是轴承负载最大的地方。

轴承游隙过小晚期轴承失效（图16）

图16

晚期因为轴承滚道出现金属剥落，轴承在运行中摩擦加剧，并且剥落物在轴承内部破坏油膜形成，进一步增加轴承内部摩擦，温度急剧增加，内圈膨胀游隙进一步减小，最终轴承抱死，轴承所有的运行痕迹全部覆盖。从轴承上反应出的现象：轴承变色、润滑脂发黑碳化、保持架变色断裂。

在轴承的实践应用中，通常因为轴承游隙选择过小而导致的轴承失效其实是非常短暂的，通常开机短则几分钟，长则几小时内发生，且轴承抱死失效就是一瞬间，即便有在线监测传感器也无济于事，同时因为高温的出现增加了工厂火灾隐患的发生概率。

轴承游隙选择过大轴承失效形式

图17

轴承游隙选择过大时，滚动体在进出轴承承载区时，由于达不到滚动体滚动的最小负荷，可能会出现在滚动体进出承载区时发送滑动，而滑动的产生增加了润滑油膜被破坏的几率，从而导致轴承外圈（内圈旋转时）滚道的损伤（如图17所示）。同时也因为游隙选择过大，会带来轴承承载区发生变化，原本150°的承载区可能只有120°甚至更小，这也将导致在相同载荷下，大游隙的轴承承担载荷的滚动体数量减少（就如同原本7个人抬的东西，只有5个人来抬了，如图18所示），每颗滚动体随之承担的载荷也就增加了。