四列圆柱滚子轴承：规格与互换指南

维护计划人员手头可能会同时拿着三份文件，描述的却是同一个轴承位。轧辊轴承座图纸要求采用 319254/VJ202。收到的报价上写的是 FCD500700500。同一轧机机架的旧库存记录中则写着 FC 100140500。这三个编号中，有两个可以通过计算解读。第三个则根本无法解读，而且单看任何一个，都无法确定轴承是否真的装得上、用得住。

这正是四列圆柱滚子轴承的特殊之处。在常见轴承类型中，只有它的零件号经常不能按轴承目录中通常所说的“轴承代号”来理解。本文将说明每套编号体系的规则、外形尺寸确定后还需指定哪些参数，以及哪些安装操作会决定轴承能否达到额定寿命。

要点

• 这类轴承只能承受径向载荷。 SKF 给出的这类轴承当量载荷计算公式为 P = Fr 和 P₀ = Fr，两个公式中均不含轴向载荷项（SKF）。这种配置需另设推力轴承。
• 其外形尺寸未标准化。 SKF 将这类轴承的尺寸标准列为“未标准化”，仅说明许多轴承的内径和外径遵循 ISO 15 的直径系列 9 或 0（SKF）。宽度才是轴承互换的风险所在。
• 同一轴承在流通中采用三套互不兼容的编号体系。 SKF 通常采用难以直接解读的图号，样本表中采用按五倍规则编码的短代号（FC 2942155），长代号则直接列出毫米尺寸（FCD145210155）。这三种代号都可以表示同一套 145 × 210 × 155 轴承。
• 指定 C3 或 C4 径向内部游隙，并确认公差等级。 这两种是 SKF 按 ISO 5753-1 提供的标准径向内部游隙组别，C2 则仅用于带螺旋槽的变型。
• 这种轴承设计为在使用过程中定期转位。 载荷方向恒定时，外圈只有约四分之一的区域承载。因此，外圈端面划分并标记为四个区域；SKF 建议运行约 1,000 小时后，将外圈转过 90° 并进行检查。

四列圆柱滚子轴承的用途

这是一种仅承受径向载荷的轴承，能以较低的截面高度实现最高的径向承载能力，因此在带钢、板材和长材轧机的辊颈部位占据主导地位。四列滚子共同分担极大的径向载荷，在相同截面尺寸下，这是单列结构无法承受的。

这种几何结构之所以占优，是整机设计权衡的结果，而不是轴承产品目录中的宣传卖点。较低的截面高度使辊颈直径相对于轧辊直径可以做得较大（SKF）。轴承截面若更厚，要么必须缩小辊颈，使其抗弯能力下降；要么增大轧辊直径，从而改变整台轧机。对此，American Roller Bearing 则从载荷角度说明了同一设计权衡：在给定轴承截面尺寸下，四列滚子可承受较大的径向载荷。

它完全不能承受轴向载荷，这一点必须明确说明。SKF 给出的该类轴承当量载荷公式为：当量动载荷 P = Fr，当量静载荷 P₀ = Fr（SKF）。两个公式都没有轴向载荷项，因此该部位的任何轴向载荷都需要由单独的推力轴承承受。若仍在确定载荷传递路径，可分别参阅纯径向载荷路径和推力轴承方案。

而轴向位移则不同，反而是其一项优势。无挡边结构，或任一套圈带一个整体挡边的结构，均可在规定范围内允许轴向位移，且摩擦几乎不增加。这一特性使其可作为轧机机架中的非定位轴承，在不承受轴向载荷的情况下补偿轧辊热膨胀。若要从总体结构层面与圆锥滚子轴承方案进行比较，请参阅四列圆锥滚子轴承与四列圆柱滚子轴承的比较；如需针对轧机不同部位选型，请参阅辊颈轴承选型指南。

为什么零件号不是轴承代号

对于此类轴承，基本轴承代号通常就是图号。SKF 明确指出，图号本身并不提供任何有关轴承设计或特征的信息（SKF）。319254/VJ202 无法按任何规则解读。它只是目录中的一个索引；没有目录，这串编号便说明不了任何信息。

SKF 体系中确有一部分遵循系统化规则，值得了解：

来源：SKF 轴承代号系统以及设计与变型（SKF）。

另外两种编号形式可以解读，而且都在日常使用中广泛流通。目录简式代号将前两组数字分别乘以 5，得到内径和外径，再将余下数字作为宽度。长式代号则直接写出毫米数值。

应将这一简式代号规则视为市场惯例，而非标准，因为没有任何标准对此作出规定。之所以将其收入本文，只有一个原因：在为本指南核查过的所有经销商公开尺寸数据行中，它都能准确还原内径、外径和宽度，包括最后一行 594 mm 这样不常见的宽度。可用它确定外形尺寸，切勿以经销商表格作为额定载荷的数据来源。

下面这一点若弄错，代价不菲。表中第二行和第三行是同一组 145 × 210 × 155 外形尺寸的两种写法，但不同来源针对这组外形尺寸给出的额定载荷并不一致。经销商对采用简式代号的产品标注的基本额定动载荷和基本额定静载荷，与 ANDE 为采用长式代号的产品公布的数据相比有高有低，而这两种编号形式均可追溯至同一个 SKF 图号 BC4-0101。因此，编号形式只能确定外形尺寸，无法说明内部设计、保持架或额定载荷的计算依据。应要求对方以书面形式提供额定载荷及其依据。外形尺寸匹配只是比较的起点，而非终点。

还必须明确避免一种混淆。标准轴承代号中“末两位数字 × 5”的规则是内径代号，这是另一套规则，只是表面上与此相似。在标准轴承代号中，编码数字是任何后缀之前的最后两位，并且仅表示内径。而这里，乘以 5 的计算适用于两个彼此独立的数字组，同时表示内径和外径，宽度则不经换算直接附在后面。如果您熟悉标准轴承代号的内径编码规则，应将这里的编号形式视为一套独立体系，而非该规则的延伸。

零件号之所以可能与预期不符，还有一个原因。经销商通常并非整套供应，而是将此类轴承拆分为外圈滚子组件和内圈组分别供应（American Roller Bearing）。因此，采购订单上的一个编号可能只代表半套轴承。以这种方式储备辊颈备件是合理的，但若未仔细核对报价，就很容易产生误解。

FC、FCD 与 FCDP：前缀决定了什么

这三个前缀表示套圈数量和保持架类型，这两项选择共同决定每种设计适用的尺寸范围。

SKF 完全不采用这三个前缀，因此应像看待简式代号换算一样，将上表视为市场惯例。这一惯例所依据的，是 SKF 自有设计目录呈现的规律：该目录列出从 BC4.1 到 BC4.21 的 21 种基本设计，另有锥孔 BC4T 变型及两种密封设计。各设计均由套圈数量、挡边配置和保持架来规定。BC4.1 配有两个外圈，每个外圈均带三个整体式挡边，另有一个无挡边内圈和两个双叉式保持架。采用穿孔滚子的穿销式保持架仅见于编号较高的设计（SKF）。

American Roller Bearing 明确将这种结构与尺寸对应起来。其标准配置为机加工黄铜指形保持架，后缀 SM 表示低碳钢。较大规格的标准配置则是采用穿孔滚子的钢制穿销式保持架（American Roller Bearing）。

尺寸分界应视为趋势，而非硬性界线。经销商表格往往给出明确的内径门槛，仿佛超过该值就应采用 FCDP；但 ANDE 自行公布的产品范围中包含内径为 380 mm 的 FCDP380540400，远低于这些表格所暗示的数值。穿销式保持架的采用取决于滚子数量和冲击载荷，而不是某个内径数值，因此实际应用中大型 FCD 与小型 FCDP 的尺寸范围会重叠。

在这项选择中，技术规格真正需要明确的是保持架材料。机加工黄铜保持架（指形保持架或窗形保持架）通常为默认配置；最大规格和最高冲击载荷工况则采用机加工钢保持架或钢制穿销式保持架。这一选择背后的冶金学依据，包括渗碳套圈在冲击下为何与整体淬硬套圈表现不同，详见渗碳钢与 52100 轴承钢的对比。

除 d × D × B 外还需明确的参数

外形尺寸最容易确定。真正决定轴承能否撑过一个轧制周期的，是游隙等级、公差等级、保持架和润滑特征。

以上为 SKF 的标准配置（SKF）。ISO 492 将向心轴承公差等级标示为普通级、6X、6、5、4 和 2 级；P6 和 P5 则是 SKF 对 ISO 6 级和 5 级采用的 DIN 620 对应后缀代号（SKF）。

尺寸公差采用 P6、几何公差采用 P5 的组合并不常见，但这是有意为之。几何精度决定运转精度，后者会直接反映在带钢厚度和板形上，因此采用更严格的等级。尺寸公差决定轴承与辊颈及轧辊轴承座的配合；由于配合设计会针对该公差进行匹配，稍宽一些的公差带是可以接受的。据 American Roller Bearing 介绍，辊颈用轴承通常按 C4 游隙、P5 精度供货，也就是在 SKF 所列的 C3 或 C4 选项中明确采用 C4，同时保留 P5 运转精度（American Roller Bearing）。

请注意，ISO 5753-1 规定的游隙值适用于未安装且测量载荷为零的轴承。订购的游隙不等于运行时的游隙。辊颈上的过盈配合会减小一部分游隙，轴承各部位间的温度梯度还会进一步减小游隙。选型错误往往集中在 C3 和 C4 径向内部游隙的订购值与安装后径向内部游隙之间的关系上。

G 变型与通常的选型逻辑相反，因此，在以 C2 过紧为由否定它之前，值得先了解其原理。G 特征是在内圈内孔中设置螺旋槽，带有该特征的轴承采用 C2，而非 C3 或 C4。该变型专为快速换辊而采用间隙配合的辊颈设计。间隙配合在安装时引起的游隙减小量较少，因此轴承必须采用较小的初始游隙，最终才能达到相同的安装后游隙。

除此之外，竞争对手的资料很少说明间隙配合和润滑特征组合，而询价时应将其列入要求：

资料来源：SKF 设计和变型（SKF）。

锥孔是另一个值得尽早确定的规格项。后缀 K 表示 1:12 锥度，K30 表示 1:30 锥度（SKF）。锥孔轴承以过盈配合安装，安装过程中可调整其过盈量，使径向内部游隙达到目标值或形成规定的预紧（SKF）。对于需要更严格控制安装后径向内部游隙的应用，American Roller Bearing 也提供这两种锥度（American Roller Bearing）。

还有一个相关后缀在询价阶段很容易遗漏。如果您的制造工艺包括以辊身为基准对安装后的内圈进行同心磨削，RG 表示内圈为该磨削预留了额外加工余量。

在温度方面，套圈和滚子经过热稳定处理，可在 150 °C 下工作；HNBR 密封件的工作温度范围为 −40 至 +140 °C，其中密封唇口是组件中的最高温点（SKF）。密封型轴承采用弹簧加载式双唇 HNBR 密封件，其运行速度受密封件 25 m/s 允许圆周速度的限制（SKF）。对于大孔径轴承，真正构成约束的可能是这一速度上限，而非轴承自身的极限转速。

额定载荷何时不再是限制因素

两项额定载荷均随内径增大而提高，但随着轴承尺寸增大，基本额定静载荷相对基本额定动载荷的增幅更大。因此，在大尺寸端，选型往往由冲击载荷而非疲劳决定。

ANDE 自行发布的四列圆柱滚子轴承系列包含 34 个尺寸，内径范围为 145 至 900 mm。在此范围内，基本额定动载荷为 770 至 25,900 kN，基本额定静载荷为 1,850 至 77,500 kN。油润滑条件下的极限转速由 800 降至 170 rpm。本节及下方两幅图中的所有数据均取自该表，代表采用机加工黄铜保持架、P5 精度的典型配置。

真正有参考价值的是两项额定载荷之比，而这一比值颠覆了工程师从小型球轴承经验中形成的直觉。在 ANDE 整个产品范围内，以基本额定静载荷除以基本额定动载荷：平均值约为 2.2（内径低于 320 mm），升至约 2.9（内径 800 mm 及以上）。各尺寸的比值分布在 1.79 至 3.03 之间，因此这只是趋势，并非计算公式。

把原因讲明白后，这一趋势并不难理解。增加滚子列数并加长滚子时，静态接触面积的增幅快于受疲劳限制的动载能力。静载能力取决于静止接触状态下的许用接触应力，动载能力则取决于数百万次循环引起的次表面疲劳。ISO 76 规定了基本额定静载荷所依据的接触应力，而基本额定动载荷和基本额定静载荷的计算所依据的物理机理则完全不同。实际应用中，如果轧机面临的真正威胁来自棒材咬入或换辊时的冲击载荷，而不是累计运行时间，则应依据 C₀ 确定轴承尺寸。

在载荷范围的另一端，最小载荷同样重要，却往往没有得到应有的重视。滚子轴承承受的载荷过轻时，滚子会滑动而不是滚动，从而使滚道出现涂抹损伤，而非疲劳损伤。SKF 的一般准则是，滚子轴承的最小载荷为 0.02 C，具体要求则按产品类型确定（SKF）。对于四列圆柱滚子轴承，该要求对应的最小载荷 Frm 由最小载荷系数、轴承平均直径和转速计算得出（SKF）。载荷系数应从具体轴承的现行产品表中查取，不要采用二手资料中的数值，因为该系数随轴承而异，而且经常被误引。

安装与常被忽略的 90° 转位

在载荷方向恒定时，外圈始终只有约四分之一的区域承受载荷，因此这种轴承在设计上要求使用期间进行转位。转位计划应写入技术规范，而不能只存在于技术人员的记忆中。

SKF 给出了明确的操作顺序。外圈端面划分为四个区域，标记为 I 至 IV。I 区还在外圆表面上标有一道横线，因此无需查看端面即可找到该区。初次安装时，应使 I 区朝向载荷方向。随后，在运行一段时间后将外圈转动 90°，建议在运行约 1,000 小时后进行检查（SKF）。

还有第二条标记规则，关系到换辊作业能否顺利完成，而且很容易弄反。同一套轴承的所有零件均标有相同的序列号，以防混装。不过，内圈及内圈对可完全互换，其序列号无需与外圈一致（SKF）。正是这一例外，使轧钢厂能够在轧辊车间将备用内圈装在辊颈上待用，再与从轧机机架拆下的任一轧辊轴承座组件配套使用。若把序列号视为所有零件之间都必须严格匹配的约束，就会在没有任何工程依据的情况下破坏这一作业流程。

辊颈通常采用过盈配合，间隙配合则属例外，而 G 和 W 设计特征正是为这种情况而设。American Roller Bearing 针对同一装卸问题采用的方案，是在内圈导入端设置平滑过渡倒角。在采用机器人组装轧机机架或起重机吊装时，这种倒角便于将装有外圈和滚子的轧辊轴承座组件套过已装在轧辊上的内圈（American Roller Bearing）。业内将换辊装卸视为设计问题，而不仅仅是操作规程问题。

本节所述内容旨在防止安装损伤这一失效模式。有关安装不当后出现的损伤模式，请参阅辊颈轴承损伤模式；有关安装前检查，请参阅安装前核验外形尺寸。

SKF、NSK、Timken 与 FAG 品牌间的轴承互换

内径和外径通常可在不同品牌间互换，但宽度和内部设计往往不能互换。因此，轴承互换表只是起点，最终应以轴承座图纸为准。

ANDE 官方轴承互换数据。订购前，应对照 OEM 最新版目录和轴承座图纸确认轴承互换关系。

请看第一行。FCD145210155、BC4-0101、STF145RV2101g 和 4R-7203 是同一组 145 × 210 × 155 外形尺寸的四种写法，其中只有一种直接体现了尺寸。至少可以根据这些编号形式识别品牌。SKF 使用图号以及带 BC4 或 BC4B 前缀的编号。NSK 使用 STF…RV… 格式，末尾带字母。Timken 使用 4R-，其长材轧机产品线还使用 RYL 和 RXL。FAG 沿用 FCD 长格式。

以下注意事项比表格本身更重要。SKF 将此类轴承的尺寸标准列为“未标准化”，仅补充说明许多轴承的内径和外径采用直径系列 9 或 0，符合 ISO 15（SKF）。ISO 15:2017 是一项现行有效的标准，规定了直径系列 7、8、9、0、1、2、3 和 4 径向轴承的优选外形尺寸（ISO 15）。但这类轴承并未完全纳入该标准。

需要注意的是，业内对此并无统一说法。American Roller Bearing 将其四列圆柱滚子轴承描述为可在行业内互换（American Roller Bearing）。从经销商销售的层面来看，这一说法成立，因为许多外圈和内圈配置正是为满足互换要求而设计的。SKF 阐述的则是标准层面的情况。两者针对不同层面的表述都准确，但综合到实际应用，结论的适用范围比任一说法都窄：d 和 D 通常可以互换，B 和内部设计往往不能互换。

因此，这里的轴承互换仅限于尺寸层面。决定使用寿命的差异包括保持架类型、游隙等级、润滑槽布置和密封形式，而这些都无法从轴承代号互换表中看出。应核实规格，而不能只看品牌。例如，SKF Explorer 四列圆柱滚子轴承的外径最大可达 420 mm，并针对长材轧机进行了优化。这些轴承配有两个双叉式黄铜保持架，也可按要求提供钢制保持架（SKF）。这属于规格信息，而一行轴承互换数据无法体现此类信息。具体方法参见核验供应商的规格声明和轴承制造商对比。

如果轴承座图纸与零件号不一致，请将两者一并发来。ANDE 的四列圆柱滚子轴承依据图纸和工况谱报价，而非只按轴承代号报价。

常见问题

四列圆柱滚子轴承能承受轴向载荷吗？

不能。SKF 对此类轴承规定的当量载荷公式为：动载荷 P = Fr，静载荷 P₀ = Fr，两式均不含轴向载荷项。该位置的任何轴向载荷均需由单独的推力轴承承受。部分设计确实允许在规定限值内产生轴向位移，且摩擦几乎不增加。这是另一种特性，也是此类轴承在轧机机架中用作非定位轴承的原因。位移能力不等于承载能力。

FC、FCD 和 FCDP 有何区别？

套圈数量和保持架类型共同决定各设计适用的尺寸范围。FC 采用一个内圈和两个外圈。FCD 采用两个内圈和两个外圈，内圈分体结构便于在较大辊颈上安装。FCDP 则采用穿销式保持架和穿孔滚子，可装入更多滚子，适用于尺寸最大的辊颈和最高冲击载荷工况。内径分界应视为大致趋势，而非严格界限：ANDE 自身产品系列中就有一款内径为 380 mm 的 FCDP，低于经销商表格通常所示的分界值。

辊颈应选用哪种游隙？

按照 ISO 5753-1，SKF 此类轴承的标准配置为 C3 或 C4；据 American Roller Bearing 资料，辊颈用轴承的常见供货规格为 C4 游隙、P5 精度。C2 适用于带 G 结构的轴承，即内圈内孔设有螺旋槽，适用于采用间隙配合、便于快速换辊的辊颈。需注意，ISO 5753-1 的数值适用于零测量载荷下的未安装轴承，因此轴承运行前，过盈配合和温度梯度都会使游隙减小。

如何解读 FCD 轴承代号？

目前并行使用两套表示方法。目录中的简式代号将前两组数字分别乘以五，并将最后一组数字作为宽度，因此 FC 2942155 表示 145 × 210 × 155。长式代号则直接写出毫米数值，因此 FCD145210155 同样表示 145 × 210 × 155。请注意，这只是同一外形尺寸的两种写法，但不同资料来源针对该外形尺寸公布的额定载荷并不一致，因此无论采用哪种表示法，都无法判断所购轴承采用何种内部设计或额定载荷依据。而 319254/VJ202 这类 SKF 图号则完全无法解读。

为什么这些轴承在使用过程中需要转位？

因为载荷方向恒定时，外圈始终只有约四分之一的区域承受载荷，所以滚道的四分之三处于闲置状态，而一个象限则累积全部损伤。SKF 将外圈端面划分为四个区域，标记为 I 至 IV。I 区还标有一条横贯外圆表面的线，首次安装时应使该线朝向载荷方向。运行一段时间后，将外圈转动 90° 可重新分配承载区域，建议每运行约 1,000 小时检查一次。

不靠猜测，明确轴承规格

四列圆柱滚子轴承的规格不能只写外形尺寸。多核实一层，往往就能避免代价高昂的选型错误。

• 将零件号视为标识，而不是设计说明。图号不包含任何设计信息，两种可解读的代号体系也只编码外形尺寸。
• 大孔径轴承应依据 C₀ 校核选型，不能只看 C。随着轴承尺寸增大，基本额定静载荷与基本额定动载荷之间的差距也会扩大；导致辊颈轴承失效的通常是冲击载荷，而非疲劳。
• 询价时应明确游隙等级、公差等级、保持架和润滑结构。这些因素决定使用寿命，而轴承互换表中不会列出其中任何一项。
• 轴承选型时应一并制定转位计划。四区标记和 90° 转位属于技术规格的一部分，并非可有可无的维护习惯。
• 应依据轧辊轴承座图纸核对宽度和内部设计。内径和外径通常能跨品牌对应，其余项目往往不能。

无论现有零件号采用哪种代号体系，都请将其与轧辊轴承座图纸一并发送。ANDE 将结合图纸、游隙要求和工况谱，对四列圆柱滚子轴承系列进行互换核对，并明确指出哪些轴承虽外形尺寸匹配，却无法实现功能互换。

关于作者

Jeff Li 为 ANDE Bearing 撰写轴承工程与全球采购方面的文章。他直接对接汽车、重工业和可再生能源领域的 OEM 及售后市场采购商。可通过 LinkedIn 与他联系。