英制平面轴承（又称英制推力轴承）的工作原理基于滚动接触和载荷传递机制，其核心功能是承受轴向载荷并允许轴向相对运动，同时限制径向位移。以下从结构组成、力学传递、润滑与摩擦、应用场景四个维度解析其工作原理：

一、结构组成与工作界面

关键部件座圈（Housing Washer）：固定于静止部件（如机座），提供支撑面。

轴圈（Shaft Washer）：安装于旋转轴，随轴同步转动。

滚动体（滚针、圆柱滚子或钢球）：在座圈与轴圈间滚动，减少摩擦。

保持架（Cage）：分隔滚动体，避免碰撞，确保均匀分布。

接触界面滚动体与座圈、轴圈的接触面形成滚动摩擦副，接触线压力分布决定载荷承载能力。

英制单位（英寸）定义尺寸精度，确保与英制设备（如进口机床、航空部件）的适配性。

二、力学传递与载荷承载

轴向载荷传递当轴向力作用于轴圈时，滚动体将载荷通过滚动接触传递至座圈，实现轴向支撑。

接触角设计（如推力球轴承的45°接触角）影响轴向与径向载荷的分配比例。

载荷能力与刚度滚针或圆柱滚子型轴承通过增加接触长度提升刚度，适用于高刚度需求场景（如精密机床主轴）。

滚动体数量、直径及分布密度直接影响载荷承载极限。

三、润滑与摩擦控制

润滑机制油润滑：高速场景下，润滑油形成油膜，降低摩擦系数并散热。

脂润滑：低速或密封环境（如汽车转向系统）中，润滑脂提供长效润滑，减少泄漏风险。

摩擦类型滚动摩擦主导（摩擦系数0.001-0.005），显著低于滑动摩擦，降低能耗与磨损。

保持架引导滚动体运动，避免滑动摩擦产生。

四、应用场景与适配性

典型应用机床主轴：承受切削力引起的轴向载荷，保障加工精度。

汽车转向系统：实现转向轴的轴向支撑与低摩擦旋转，提升转向手感。

航空航天：适应高转速、高温环境（如发动机附件传动系统）。

英制适配性尺寸精度与英制螺纹、轴孔匹配，减少装配误差。

结构紧凑设计满足空间受限场景（如小型减速器、仪器仪表）。

五、失效模式与维护要点

常见失效滚动体疲劳剥落：长期高载导致材料裂纹扩展。

润滑失效：高温或污染导致油膜破裂，引发胶合或磨损。

安装误差：轴向预紧力不当导致轴承卡死或游隙过大。

维护策略定期润滑：根据工况补充或更换润滑剂。

振动监测：通过频谱分析检测早期磨损。

温度监控：异常温升提示润滑不足或过载。