一、基本概念
1 径向额定动载荷：关节轴承中的工作表面动应力达到最大许用应力时的径向载荷。 2 轴向额定动载荷：关节轴承中的工作表面动应力达到最大许用应力时的轴向载荷。
3 寿命：关节轴承的摩擦系数达到规定的极限值或关节轴承磨损量超过规定的极限值时关节轴承工作摆动的总次数。
4 径向当量动载荷：一恒定的径向载荷，在该载荷作用下，关节轴承中工作表面接触应力与实际载荷作用相当。用于向心关节轴承、角接触关节轴承、杆端关节轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时计算关节轴承使用寿命用。一般情况下，对于向心、角接触关节轴承承受的轴向载荷推荐不要超过径向载荷的30％，杆端关节轴承承受的轴向载荷推荐不要超过径向载荷的20％
5 轴向当量动载荷：一恒定的轴向载荷，在该载荷作用下，关节轴承中工作表面接触应力
与实际载荷作用相当。用于推力关节轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时计算关节轴承使用寿命用。一般情况下，对于推力关节轴承承受的径向载荷推荐不得超过轴向载荷的50％
6 摆角β：摆动套圈上某一直径摆动到两个极限位置间的夹角。
7 摆次：关节轴承摆动套圈上某一点摆动了 2β 角时为一摆次。
二、关节轴承的选用
选用关节轴承时，应充分考虑关节轴承的载荷大小、方向及传递方式、关节轴承的运动方式、工况条件、润滑方式、定位（径向、轴向）、要求的使用寿命和安装与拆卸等要求。
图1 轴与轴承内孔的配合
图2 外壳孔与轴承外径的配合
4 关节轴承配合选择的基本原则。
4.1 根据轴承的类型、尺寸、公差、游隙，轴承的工作条件，作用在轴承上载荷的大小、方向和性质，轴和外壳孔的材料，以及装拆方便等来进行轴承与轴和外壳孔配合的选择。
4.2 轴承的摆动套圈一般采用过盈配合，使轴承在载荷下工作时，套圈在轴和外壳孔的配合表面不产生磨损和相对转动现象。
4.3 为防止内圈与轴之间的滑动或爬行，内圈与轴应优先采用过盈配合，如果为装拆方便或由于采用浮动支承，而必须选用间隙配合时，轴颈表面必须淬硬。
4.4 选用过盈配合时，应考虑过盈量对径向游隙的影响。对于必须使用较大过盈量的场合，应选用原始游隙大于基本组游隙值的轴承。
4.5 轴和外壳孔的公差带
4.5.1 轴的公差带按表1的规定选取。
表1轴的公差带
轴承类型 | 工作条件 | 公差带 |
润滑型 | 自润滑型 |
向心关节轴承 | 各种载荷、浮动支承 | h6，h7 | h6，g7 |
各种载荷、固定支承 | m6 | k6 |
角接触关节轴承 | 各种载荷 | m6，n6 | m6 |
推力关节轴承 | 各种载荷 | m6，n6 | m6 |
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4.5.2 外壳孔的公差带按表2的规定选取
轴承类型 | 工作条件 | 公差带 |
润滑型 | 自润滑型 |
向心关节轴承 | 轻载荷、浮动支承 | H6，H7 | H7 |
重载荷、固定支承 | M7 | K7 |
轻合金外壳孔 | N7 | M7 |
角接触关节轴承 | 各种载荷、浮动支承 | J7 | J7 |
各种载荷、固定支承 | M7 | M7 |
推力关节轴承 | 纯轴向载荷 | H11 | H11 |
联合载荷 | J7 | J7 |
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四、关节轴承的寿命计算
理论上计算关节轴承的使用寿命，都是假设关节轴承安装正确、常规加载、常温下工作、关节轴承润滑良好、无外来物侵入关节轴承。
1额定载荷的计算
轴承类型 | 摩擦副材料 | 额定动载荷计算公式 | 额定静载荷计算公式 |
向心关节轴承 | 钢对钢 | Cdr＝85×C×dm | Cs=425×C×dm |
钢对PTFE织物 | Cdr＝120×C×dm | Cdr＝242×C×dm |
钢对PTFE复合材料 | Cdr＝90×C×dm | Cdr＝225×C×dm |
钢对青铜 | Cdr＝50×C×dm | Cdr＝125×C×dm |
角接触关节轴承 | 钢对钢 | Cdr=85.5×（B＋C－H）dm | Cdr=426×（B＋C－H）dm |
钢对PTFE织物 | Cdr=128×（B＋C－H）dm | Cdr=254×（B＋C－H）dm |
推力关节轴承 | 钢对钢 | Cdr=170×（B＋C－H）dm | Cdr=920×（B＋C－H）dm |
钢对PTFE织物 | Cdr=255×（B＋C－H）dm | Cdr=560×（B＋C－H）dm |
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注：C：外圈宽度 dm：轴承球径 B：内圈宽度 H：轴承高度
2 滑动速度
V= 2.9089×10-4 ×β×f×dm
β：摆动角
f：摆动频率
dm：dm=§dm为等效滑动球面直径，§为折算系数；向心为1，角接触为0.9，推力为0.7
dm：轴承球径
3 名义接触压力
p（小写）＝ k× （N/mm2） （Cd：额定动载荷）
摩擦副材料 | 钢对钢 | 钢对PTFE织物 | 钢对PTFE复合材料 | 钢对青铜 |
k | 100 | 150 | 100 | 50 |
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4 关节轴承使用寿命的计算
关节轴承的使用寿命与轴承的承受载荷、滑动速度、摩擦副材料、当量动载荷系数、载荷特性（恒定载荷、脉动载荷、交变载荷）系数、温度寿命系数、滑动速度寿命系数、载荷寿命系数、轴承质量与润滑寿命系数、重润滑间隔寿命系数、重润滑摆角寿命系数有关。
五、关节轴承的使用工况与失效判定准则
以下以向心关节轴承为例：
1 摩擦副材料：钢对钢
使用工况：
轴承内径： 6mm<=d<=30mm
许用温度：-60℃<=t<=200℃
许用接触压力：1N/mm2<=p<=100N/mm2
滑动速度：1mm/s<=v<=100mm/s
p.v 值：/s2<=p.v<=400N/mm2.mm/s
失效判定准则：
径向游隙增加量 >0.004×dk （轴承球径）
摩擦系数 µR>= 0.22
2 .摩擦副材料：钢对青铜
使用工况：
轴承内径：5mm<=d<=50mm
许用温度：-60℃<=t<=250℃
许用接触压力：1N/mm2<=p<=50N/mm2
滑动速度：1mm/s<=v<=100mm/s
p.v 值：1N/mm2.mm/s<=p.v<=400N/mm2.mm/s
失效判定准则：
径向游隙增加量 >0.004×dk （轴承球径）
摩擦系数 µR>= 0.25
3.摩擦副材料：钢对PTFE织物
使用工况：
向心关节轴承内径： 17<=d<=300mm
角接触关节轴承内径：25mm<=d<=200mm
推力关节轴承内径：10<=d<=200mm
许用温度：-60℃<=t<=150℃
许用接触压力：5N/mm2<=p<=150N/mm2
滑动速度：1mm/s<=v<=300mm/s
p.v 值：5N/mm2.mm/s<=p.v<=300N/mm2.mm/s
失效判定准则：
径向游隙增加量：
A)承受恒定载荷时：为 0.3mm
B)承受交变载荷时：为0.6mm
4摩擦副材料：钢对PTFE复合材料
使用工况：
向心关节轴承内径： 6mm<=d<=30mm
许用温度： –60℃<=t<=200℃
许用接触压力：5N/mm2<=p<=100N/mm2
滑动速度1mm/s<=v<=300mm/s
p.v 值：5N/mm2.mm/s<=p.v<=300N/mm2.mm/s
失效判定准则：
径向游隙增加量：
a)承受恒定载荷时为 约0.15mm
b)承受交变载荷时为 约0.30mm
六、安全系数的选择
摩擦副材料 | 钢对钢 | 钢对PTFE织物 | 钢对PTFE复合材料 | 钢对青铜 |
C/P | 2 | 1.75 | 1.6 | 2 |
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注：C为关节轴承的额定动载荷， P为关节轴承实际承受的载荷
七、干膜（也称减摩涂层、磨合膜）的作用
MoS2润滑干膜是以“MoS2”+“粘结剂”+“各种性能改进剂和溶剂”组成，喷涂在关节轴承表面，并在一定温度下固化，形成一层粘结在轴承表面的薄的润滑层，有利于磨合，薄膜厚度5～15μm，不会移动，在起初运动时薄膜有部分传送到配合表面，促进了过渡磨合期，直到建立润滑油膜，从而确保稳定的低摩擦系数，避免了蠕动，表面压力有助于润滑薄膜传递过程，因此，装配后关节轴承就可承受全负载。
与常规的润滑油、润滑脂相比，表面改性层具有以下的优点：
1 极强的防止磨合不良，防止关节轴承球面金属的直接接触；
2 表面改性层与关节轴承球面之间具有一定的结合力，从而有效地保证关节轴承在使用过程中的润滑；
3 与添加N32机油或其它机油配合使用，可以极大延长关节轴承寿命；
4 表面改性层适用于除水、酸碱物质外的环境中，特别适用于润滑不及时的机械机构
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