现有一根 50 mm 轴，轴承座的可用空间无法再扩大，而现有轴承装不进去。直觉做法是减小轴承内径，并寄希望于缩细后的轴仍有足够强度。通常还有更好的选择：保持内径不变，改用更薄的截面。
先看一组数字。6810 和 6010 都能装在 50 mm 轴上，但 6810 占用的包络体积少约 80%。这正是薄壁轴承能够带来的收益。
但有一个会造成实际成本损失的前提必须说明。有两个完全不同的轴承家族都以“薄壁”之名出售，而它们不能互换。若跨家族比较并选购，就会订到无法装入预留空间的零件。
核心要点
- 当轴承的径向截面小于内径的四分之一、同时小于钢球直径的两倍时，通常就算薄壁轴承 (Kaydon)。这是一项比值判据，而不是宽度值。
- 两个家族共用同一个名字。 ISO公制61800/61900系列（68xx/69xx）是一个薄型尺寸系列，其截面仍随内径增大。英制等截面家族（Kaydon Reali-Slim、RBC、Silverthin）则在大约3/4″至40″内径范围内保持同一个截面。
- 等截面薄壁轴承有三种滚道几何：C型径向接触、A型角接触和X型四点接触。X型通过哥特式拱形滚道在单列钢球内同时承受径向、轴向和倾覆力矩载荷，因此一只轴承可以替代两只 (Kaydon)。
- Kaydon 报告称，在同内径下相对 6010 可实现节省空间 85%、减重 83%。应将其视为制造商针对单一尺寸给出的声明。
- 安装决定结果。 薄套圈会随其安装座面变形，所以轴的圆度必须与套圈的径向跳动相当，座面平面度必须与其轴向跳动相当 (Kaydon)。
- 不要跨供应商比较载荷额定值。 ISO 281的额定值假设对薄壁轴承并不成立，同一个零件公布的承载能力会因计算者不同而在150 lb到558 lb之间波动。
什么是薄壁轴承？
薄壁轴承是指径向截面相对其内径明显偏小的轴承。可操作的判据是量化的：径向截面小于内径的四分之一，且小于滚动体直径的两倍 (Kaydon)。
请注意，这个定义是一个比值，而不是一个绝对尺寸。6 mm 的截面配 50 mm 内径算薄，配 10 mm 内径则并不算薄。“薄”只有相对于轴承必须包围的轴才有意义。
比值之所以重要，在于常规轴承的尺寸放大规律。在标准系列中，径向截面和钢球直径都随内径一起增大，所以轴越大，质量攀升得越陡。薄壁轴承打破了这一关系：它把截面固定在一个较小值，并采用数量更多、尺寸更小的钢球，分布在更大的节圆直径上。
这是一项有意为之的取舍：以承载能力降低和安装容差收紧为代价，换取更小的包络尺寸和更低的质量。下文将分别说明这两方面。
把这条比值判据用于实际样本型号，结果就很清楚。在常见的 50 mm 内径下，ANDE 产品样本中的外形尺寸给出如下截面：
| 轴承 | 内径 × 外径 × 宽度 | 径向截面 | 截面 ÷ 内径 | 是否薄壁？ |
|---|---|---|---|---|
| 6810 | 50 × 65 × 7 mm | 7.5 mm | 0.15 | 是 |
| 6910 | 50 × 72 × 12 mm | 11.0 mm | 0.22 | 是 |
| 6010 | 50 × 80 × 16 mm | 15.0 mm | 0.30 | 否 |
| 6210 | 50 × 90 × 20 mm | 20.0 mm | 0.40 | 否 |
| 6310 | 50 × 110 × 27 mm | 30.0 mm | 0.60 | 否 |
68xx和69xx系列通过判据，60xx、62xx和63xx系列不通过。如果你想自己验证某个候选型号，算式就是（外径 − 内径）÷ 2，再除以内径。若手上是一只没有标识的轴承，需要先量尺寸，请看我们的轴承测量方法指南。
两个轴承家族共用这个名字
明确以下区别，可以避免采购到无法使用的型号。两个家族都以薄壁轴承的名义销售，但只有其中一个在内径增大时保持恒定截面。
家族一：ISO公制尺寸系列68xx与69xx
这是薄型尺寸系列中的标准公制轴承，外形尺寸由 ISO 15 规定。Timken 在其产品样本中把61800 和 61900 系列直接列在“Thin Section Ball Bearings”（薄壁球轴承）标题之下 (Timken)。它们备货广泛、按样本定价，多数制造商都能供货，ANDE 也在其中。
它们的截面相对内径是薄的，但仍会随内径增大而增大，只是比60xx或63xx慢一些。ANDE 的产品样本把这一变化趋势展示得很清楚：
| 系列 | 10 mm内径 | 50 mm内径 | 100 mm内径 |
|---|---|---|---|
| 68xx截面 | 4.5 mm (6800) | 7.5 mm (6810) | 12.5 mm (6820) |
| 69xx截面 | 6.0 mm (6900) | 11.0 mm (6910) | 20.0 mm (6920) |
这一点值得明说，因为它经常被讲错。68xx和69xx系列是薄型系列，不是等截面系列。从10 mm内径到100 mm内径，它们的截面几乎增大到三倍。
家族二：英制等截面薄壁轴承
这才是那个在极宽内径范围内保持单一截面的家族。Kaydon的Reali-Slim以及RBC和Silverthin的对应产品，都建立在一组数量有限的截面之上，这些截面在内径增大时保持不变，覆盖大约3/4″至40″ (Kaydon)。
Kaydon的开式系列很能说明这个思路。截面AA为0.187″ × 0.187″，截面G为1.000″ × 1.000″，两者都能在众多内径规格上订到 (Kaydon型号代码)。Silverthin把自家产品描述为12种主要截面，最小从3/16″起，内径从1″到40″以上 (Silverthin)。在极端一端，SKF的Ultra-Slim轴承在大内径下宽度只有2.5 mm (SKF)。
正是这个特性降低了万向架或扫描设备的设计难度。组件的孔径可以增大，而轴承的包络尺寸不必随之增大。
| ISO公制68xx / 69xx | 英制等截面 | |
|---|---|---|
| 尺寸标准 | ISO 15外形尺寸 | ABMA 26.2，英制设计 |
| 截面变化规律 | 随内径增大 | 在整个内径范围内恒定 |
| 典型内径范围 | 10 mm至100 mm及以上 | 3/4″至40″ |
| 公差标准 | ISO 492等级 | ABEC 1F至7F |
| 最适合 | 样本供货、成本控制、中等内径 | 大内径、极端包络限制、倾覆力矩载荷 |
实际后果是：6810并不能直接替代Kaydon的KA020CP0，两个家族之间做互换查询时，必须同时核对内径、截面和接触类型。如果你正在解读一个陌生的型号，请先看如何看轴承型号。
C型、A型与X型：该选哪种滚道几何？
在等截面家族内部，三种滚道几何各自承担不同的载荷。请按你实际承受的载荷来选，而不是按现货有什么来选。
C型，径向接触。 采用深沟滚道，与标准深沟球轴承颇为相似。径向载荷下表现优异，轴向载荷下良好，轻至中等倾覆力矩载荷下可以接受。以径向为主的工况通常首选 C 型。
A型，角接触。 单方向轴向载荷下表现优异，径向良好。单只A型绝不可单独用于倾覆力矩或双向交变轴向载荷 (RBC)。它需要成对配组使用，可按背对背、面对面或串联排列，其逻辑与我们的角接触轴承指南所讲的完全一致。
X型，四点接触。 这是在常规比例的轴承中找不到真正对应物的几何形式。每条滚道沟槽由两段半径相等、相交的圆弧构成，交点位于钢球中心所在平面上并形成一个峰。Kaydon 把这一轮廓称为哥特式拱形，它使每颗钢球周围产生四个接触点 (Kaydon)。
由于沟槽四侧都有接触，单列 X 型钢球能同时抵抗径向、轴向和倾覆力矩载荷。因此，一只 X 型轴承往往能替代两只轴承，无论被替代的是一对角接触球轴承、一对圆锥滚子轴承，还是推力轴承与径向轴承的组合。Kaydon 给出的主销（king-post）案例报告称，这样替换后倾覆力矩刚度提升约50%。
代价是摩擦和径向承载能力。同尺寸下，X 型的摩擦高于 C 型或 A 型，而且不适合承受纯径向载荷。
| 类型 | 径向 | 轴向 | 倾覆力矩 | 交变轴向 | 联合载荷 |
|---|---|---|---|---|---|
| C型径向 | 优异 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
| A型角接触 | 良好 | 优异 | 不可使用 | 不可使用 | 良好 |
| X型四点接触 | 差 | 良好 | 优异 | 优异 | 差 |
按薄壁轴承类型划分的载荷适用性。来源：RBC Bearings，并由Silverthin佐证。
关于这些字母，有一点需要提醒。C、A和X是Kaydon、RBC和Silverthin共用的行业惯例，并非ISO代码。Silverthin还扩展出B、F和T分别表示背对背、面对面和串联配对，另有M和W用于其UltraDuplex配置 (Silverthin)。任何字母都请以厂家自己的样本核对为准。
实际能省下多少空间和重量？
节省幅度很大，而且主要来自等截面家族。此外，只有围绕更薄的套圈重新设计轴和轴承座，而不是直接装入原有包络空间，这些节省才会真正实现。
Kaydon公布的例子是这一品类中被引用最多的数据。在同样2.0″内径下，相对于6010标准轴承，薄壁轴承实现了节省空间85%、减重83%。该对比中的轴承宽0.25″，装有27颗直径0.125″的钢球，仍能承受1,700 lb的静态轴向载荷。Kaydon的超薄型轴承更进一步，最多可减重99.9%、缩小体积97% (Kaydon)。
这些是厂商在单一内径尺寸上的自有数据，因此有理由追问它们能否通过独立核算的检验。答案是能。使用 ANDE 的样本尺寸，把每只轴承当作体积为π/4 ×（外径² − 内径²）× 宽度的圆环来计算，在50 mm内径下：
结果是6810比6010小80.6%，比6310小95.3%，而每一种情况装的都是同一根50 mm的轴。这与Kaydon的85%足够接近，可以认为厂商声明是可信的；而且这套算术，你用任何一本产品样本，花一个下午就能自己复现。
两点必须如实说明。这是包络体积计算，不是轴承质量，因为钢球数量和内部几何并未进入公式。另外，省下来的包络空间只有在周边设计能用上时才有价值。
承载能力为何仍能保持？因为载荷分布在数量更多、尺寸更小且节圆直径更大的钢球上，而不是集中在少数几颗大球上。Kaydon 指出，轴与轴承座提供良好支承时，载荷可以分散到许多钢球上，同时仍不超出行业对受载最重钢球规定的静态极限——609,000 psi 赫兹接触应力。进一步的收益是，更薄的套圈通常还允许同时缩小轴和轴承座，从而叠加节省效果。
为什么各家供应商的载荷额定值互不一致？
以下问题应纳入每一次采购技术沟通，但实际很少被讨论。对于同一个薄壁轴承零件，各供应商公布的基本额定动载荷可以相差三倍以上。
Kaydon把这份对比公布了出来。对于零件KAA10CL0，各家样本值如下：
| 来源 | 公布的径向基本额定动载荷 |
|---|---|
| Kaydon样本 | 150 lb |
| ISO/ABMA 1990 fc表 | 558 lb |
| INA | 558 lb |
| NSK | 558 lb |
| SKF | 555 lb |
| RBC | 300 lb |
同一薄壁轴承零件按来源划分的公布径向基本额定动载荷。来源：Kaydon，2014 年。
没有人在弄虚作假。各家供应商是以不同方式回答同一个问题，因为那些标准公式当初根本不是为这类轴承写的。
ABMA Standard 9和ISO 281都由一个称为fc的系数推导径向基本额定动载荷，而这个系数建立在一整套假设之上。Kaydon列出了八条，其中有几条对薄壁轴承直接不成立 (Kaydon)：
- 滚道横截面半径约为钢球直径的52%和53%
- 内外圈被刚性支承且对中良好——这条正是薄而柔性的套圈违反得最明显的一条
- 安装后为公称内部游隙，而公称在此意味着零
- 轴承按ANSI/ABMA Standard 20制造到ABEC 1或更高等级，而薄壁轴承是按Standard 26.2制造的
Kaydon自己的额定值来自一套接触应力计算方法，并以约五年的疲劳试验数据加以标定，这正是它公布的数字远低于查表所得数值的原因。那些直接从表中取用fc、不对曲率比或游隙做修正的供应商，自然得出更高的数字。
还有一处空白值得知道。四点接触轴承完全不在Standard 9或ISO 281的覆盖范围内，所以你看到的任何X型轴承的动载荷额定值，都出自某种专有方法。
那么这些信息应如何用于选型？
- 绝不要跨供应商比较额定值，就好像它们是同一个物理量。只在同一家的同一套方法内部作比较。
- 追问这个数字是由哪个标准的哪个版本算出来的。 答不上来的供应商，报的是一张表，不是一次试验。
- 按你真实载荷工况下的L₁₀寿命来选型，而不是按宣传上的承载能力。我们的动载荷与静载荷额定值指南讲解了这项计算。
这一点对 ANDE 自己同样适用。可以直接询问某个 ANDE 额定值采用何种方法得出，并应得到明确答复。无论品牌是谁，核实数字都比只看品牌更可靠。
公差：为什么薄壁轴承用ABEC 1F至7F
薄壁轴承依ANSI/ABMA Standard 26.2确定公差，等级写作1F、3F、5F和7F。这与大多数工程师熟悉的ABEC 1至9等级体系不是同一个标准，后者来自Standard 20 (NHBB)。
单独设一套标准是有物理原因的。薄壁轴承标准的设立，就是为了容纳非常大的直径，以及在最终由客户安装之前内外圈所具有的柔性 (Kaydon)。一个大直径薄套圈在被夹紧之前并不是完全圆的，所以在自由状态下用刚性套圈的公差去要求它毫无意义。
Kaydon把等级直接编在型号的第8位上，对应关系是明确的 (Kaydon)：
| Kaydon代码 | 精度等级 |
|---|---|
| 0 | Kaydon class 1，对应ABEC 1F |
| 3 | Kaydon class 3，对应ABEC 3F |
| 4 | Kaydon class 4，对应ABEC 5F |
| 6 | Kaydon class 6，对应ABEC 7F |
ANDE 的公制68xx和69xx轴承则按ISO 492等级确定公差，因为它们属于ISO尺寸系列零件，而不是英制薄壁轴承。如果你要整体了解ABEC体系，我们的ABEC轴承精度等级指南讲解了Standard 20的各等级，以及它控制和不控制哪些内容。
给进货检验人员一条实用提醒：不能仅凭大直径薄套圈在自由状态下的圆度读数判定缺陷。这种套圈按设计会在安装后贴合座面，因此应在安装后测量真正相关的项目，而不是只在检验台上测量。
安装：决定轴承能否可靠运行
薄套圈会随其夹紧配合的轴或轴承座孔变形。这一事实决定了后续所有安装规则，也解释了为什么最终的回转精度和摩擦力矩取决于座面几何，而不是轴承本身 (Kaydon)。
座面几何规则
Kaydon把公差要求表述为一组直接的等量关系，很容易写到图纸上：
- 轴承配合座面的平面度应等于配合套圈的轴向跳动。
- 轴与轴承座孔的圆度应等于配合套圈的径向跳动。
将薄外圈压入失圆的轴承座孔，外圈也会随之失圆，造成局部卡滞、摩擦增大和早期失效；无论轴承本身质量多高，都无法消除这些后果。
按类型区分的配置规则
每种几何形式都有自己的安装逻辑，其中有两条特别容易搞错：
- 长轴上的两只 C 型轴承：应让其中一只轴向游动，这样轴或轴承座的热膨胀就不会迫使径向轴承承受轴向力。
- 长轴一端采用 X 型轴承时：远端的第二只轴承应采用 C 型并允许轴向游动。不建议在同一根轴上使用两只 X 型轴承。
- A型轴承：以预紧配对使用，背对背或面对面。在同一根轴上使用两组背对背配对不是标准做法。 如果还有第三只轴承支承远端，就把它做成单只径向轴承或一组面对面配对，并允许其自由游动。
方向标记直接关系承载
薄壁轴承上的标记是操作指令，不是装饰：
- 带卡入式（snap-over）保持架的径向和四点接触轴承，当轴与竖直方向的夹角在 45° 以内时，应实体面朝上、兜孔开口朝下安装。这类轴承带有“UP”箭头。水平轴则没有优先方向。
- 单只A型轴承标有“THRUST”字样和一个箭头，指示外圈可承受的轴向力方向。在背对背配对中，两个箭头相互背离；面对面时，两个箭头相互指向。
- 配组的双联组在外径和内径上都带有一个“V”形标记。应将两个“V”标记相互对齐。它们位于径向跳动的最高点，因此把它们对准轴与轴承座孔的最低点可以减小装配后的跳动。
配合、夹紧与润滑
公布的配合值以标准游隙、钢制零件和室温为前提。改变其中任何一项，配合都会随之改变。异种金属会随温度改变配合，这可能使轴承在运行中径向变紧并推高摩擦力矩。当轴承带有径向（直径方向）预紧量时，轴颈与轴承座孔均应留有少量间隙。
夹紧方面，请使用端面压板，而不是单靠压配合。用大量小螺钉比用少量大螺钉能获得更均匀的夹紧力，并且应按星形顺序拧紧。让压圈相互搭接以构成迷宫式防护，有助于把润滑剂留在里面、把污染物挡在外面。
如果压配合无法避免，请在整个轴承端面上施加均匀压力，并且只压承担过盈量的那个套圈。绝不可让压装力通过滚道和滚动体传递。 过盈量较大时，应借助加热或冷却获得间隙，并在按规定扭矩紧固任何部件之前让组件恢复到室温。
有一个细节常让人吃亏：开式轴承出厂时带的是防锈油，不是工作润滑剂。安装前请把它清洗干净，并涂上与载荷、转速、温度和环境相适应的润滑剂。密封轴承出厂时已填充通用润滑脂。我们的轴承润滑指南讲解如何选择，密封轴承与防尘盖轴承对比则讲解密封形式的取舍。
应用、替代方案与规格要求
当包络尺寸或质量是决定性约束、载荷又属中等时，选薄壁轴承。当承载能力占主导时，选标准系列。当倾覆力矩载荷和直径超出薄套圈的承受范围时，选回转支承。
薄壁轴承适用于机器人关节和谐波减速器输出端、医学影像与手术机器人、光学与雷达万向架、半导体搬运、航空航天作动系统，以及天线和摄像机定位机构。这些应用的共同特征是大孔径、紧凑包络和中等载荷。
要求最苛刻的公开案例在地球之外。Kaydon Reali-Slim 轴承被用在 NASA 的“毅力号”火星车上，装在主机械臂、取样转塔、刀头转盘和样品处理组件中 (SKF)。它们经历了长达数月的星际航行，如今在火星环境中工作。
哪些场合不该用它：
- 刚度不足或薄壁轴承座中的重径向载荷，套圈在此得不到恰当支承
- X型的高转速工况，四点接触的摩擦会产生热量
- X 型承受纯径向载荷，此时应改用 C 型
薄壁轴承还是回转支承？
倾覆力矩载荷成为问题时，两者都可能适用，其分界取决于实际条件，并非绝对。当需要集成式齿圈、螺栓孔安装阵列，或需要超出薄套圈能力的倾覆力矩承载能力，且转速较低时，应选回转支承。当组件在中等转速下连续回转、摩擦力矩必须保持低值，并且能够加工出圆度和平面度合格的座面时，应选薄壁轴承。我们的回转支承指南详细介绍了各类结构、用于选型的静态极限载荷图，以及支承面必须满足的公差要求。
询价单上该写什么
薄壁轴承的订购属性比标准轴承更多。询价时应完整注明以下项目，以免反复报价：
- 内径与截面系列
- 接触类型：C、A或X，以及适用时的配对排列方式
- 开式、密封式还是防尘盖式
- 保持架材料与型式
- 精度等级：英制薄壁轴承用F级，公制用ISO 492等级
- 内部配合或预紧
- 材料：52100 铬轴承钢或 440C 不锈钢，以及任何镀层要求
- 润滑剂，或注明由你在安装时自行润滑
- 公布的载荷额定值是由哪种方法得出的
ANDE 的深沟球轴承产品系列覆盖公制薄壁系列，从6800到6820、从6900到6920，提供开式、防尘盖式和密封式。关于上文所述的四点接触几何，有一点需要说明：我们的四点接触球轴承内径从30 mm到500 mm，属于用于轧机和大型齿轮箱的重型系列，因此并不是薄壁轴承产品。如果需要帮助确定截面、类型或互换型号，请联系我们的工程团队。首次跨境采购中国轴承？我们的海外采购中国轴承指南列出了值得追问的质量控制问题。
常见问题
什么是薄壁轴承？
薄壁轴承是指径向截面小于其内径约四分之一、且小于其钢球直径两倍的轴承。它以承载能力降低和安装容差收紧为代价，在同样的轴径下换来小得多的包络尺寸和更低的质量。
6800和6900系列轴承属于薄壁轴承吗？
属于。两者都是ISO公制薄型尺寸系列。在50 mm内径下，6810的截面为内径的0.15倍，6910为0.22倍，都低于0.25的门槛，而6010是0.30。不过它们的截面仍随内径增大，因此不能与Kaydon Reali-Slim这类英制等截面薄壁轴承互换。
C型、A型和X型薄壁轴承有什么区别？
C型是径向接触，在径向载荷下表现最好。A型是角接触，在单方向轴向力上表现优异，需成对配组使用。X型是带哥特式拱形滚道的四点接触，在倾覆力矩和交变轴向载荷下表现优异，但在纯径向载荷下表现很差。
为什么各供应商的薄壁轴承载荷额定值不一致？
因为ISO 281和ABMA Standard 9的额定值公式假设套圈被刚性支承、安装后游隙为零，而薄壁轴承违反了这些假设。使用标准表格的供应商公布的数字，远高于使用试验方法的供应商。同一个零件KAA10CL0，Kaydon的额定值是150 lb，INA和NSK给出的是558 lb。
轴和轴承座的精度需要做到多高？
座面平面度应与配合套圈的轴向跳动相当，轴与轴承座孔的圆度应与其径向跳动相当。套圈会贴合其夹紧配合面的形状，因此失圆的座面会使轴承失圆。
按截面选型，不要只看品牌
对于薄壁轴承，应把几何形状视为设计变量，而不能只按样本查表选型。以下六点最关键：
- 定义是一个比值，不是一个宽度：截面小于内径的四分之一。
- 两个家族共用同一个名字，只有英制家族保持恒定截面。
- C、A和X与载荷一一对应，其中 X 型专用于倾覆力矩载荷，并可替代两只轴承。
- 在相信任何公布的承载能力之前，先核实额定值的计算方法。
- 英制薄壁轴承使用ABMA 26.2下的F级公差，而不是大家熟悉的Standard 20等级体系。
- 座面几何就是设计本身。 薄套圈安装后的圆度取决于配合座面的圆度。
把截面和类型定对，加工出与之相称的座面，一只能放在掌心的轴承就能把机器人关节的精度守在角秒级。
可查看 ANDE 的深沟球轴承产品系列，了解 68xx 和 69xx 薄壁系列；也可将包络尺寸、载荷工况和转速提交给我们的工程团队，由双方共同完成选型。
关于作者
Jeff Li（李坤阳） 为ANDE Bearing撰写轴承工程与全球采购方面的技术文章。他与汽车、重工业及可再生能源领域的原厂配套（OEM）与售后市场买家直接合作。可通过LinkedIn联系。
