The radial stiffness of rolling bearings is the basis for analyzing the dynamic performance of bearing-rotor systems. The changes of rolling element position may cause continuous change of radial stiffness and relative displacement of inner and outer ring during the operation of the bearing-rotor systems. As a result, the vibration of bearing-rotor systems would be aggravated. In order to accurately study the influence of the changes of rolling element position on radial stiffness, two boundary positions of the inner ring supported by even or odd number of rolling elements are considered in this paper. A mathematical method for rolling bearings modeling and stiffness calculation is proposed based on Hertz elastic contact theory. Then, the differences of radial stiffness under two boundary positions and that of rotor center displacements are studied. The results show that there exist obvious fluctuation of radial stiffness and oscillation of rotor center during the operation of bearing-rotor systems. Moreover, the effect of bearing structure parameters including internal clearance, number of rolling elements on the fluctuation of radial stiffness and oscillation of rotor center has been systematically investigated for ball and roller bearings. Consequently, this paper not only proposes an effective method for the radial stiffness, load distribution and the displacement of rotor center calculation of radially loaded rolling bearings, but also provides a direction for the design of bearing-rotor systems to eliminate vibration.

滚动轴承的径向刚度是分析轴承-转子系统动态性能的基础。滚动体位置的变化可能导致轴承-转子系统运行期间径向刚度以及内圈和外圈的相对位移连续变化。结果，将加剧轴承-转子系统的振动。为了准确研究滚动体位置变化对径向刚度的影响，本文考虑了由偶数或奇数个滚动体支撑的内圈的两个边界位置。提出了一种基于赫兹弹性接触理论的滚动轴承建模和刚度计算的数学方法。然后，研究了两个边界位置的径向刚度和转子中心位移的差异。结果表明，在轴承-转子系统运行过程中，径向刚度和转子中心振动存在明显的波动。此外，已经系统地研究了包括滚珠轴承和滚动轴承在内的轴承结构参数，包括内部游隙，滚动元件的数量对径向刚度波动和转子中心振动的影响。因此，本文不仅为径向载荷滚动轴承的径向刚度，载荷分布和转子中心位移的计算提供了一种有效的方法，而且为消除轴承－转子系统的振动提供了方向。结果表明，在轴承-转子系统运行过程中，径向刚度和转子中心振动存在明显的波动。此外，已经系统地研究了包括滚珠轴承和滚动轴承在内的轴承结构参数，包括内部游隙，滚动元件的数量对径向刚度波动和转子中心振动的影响。因此，本文不仅为径向载荷滚动轴承的径向刚度，载荷分布和转子中心位移的计算提供了一种有效的方法，而且为消除轴承－转子系统的振动提供了方向。结果表明，在轴承-转子系统运行过程中，径向刚度和转子中心振动存在明显的波动。此外，已经系统地研究了包括滚珠轴承和滚动轴承在内的轴承结构参数，包括内部游隙，滚动元件的数量对径向刚度波动和转子中心振动的影响。因此，本文不仅为径向载荷滚动轴承的径向刚度，载荷分布和转子中心位移的计算提供了一种有效的方法，而且为消除轴承－转子系统的振动提供了方向。对于球和滚子轴承，已经系统地研究了轴承结构参数（包括内部游隙，滚动元件的数量）对径向刚度波动和转子中心振动的影响。因此，本文不仅为径向载荷滚动轴承的径向刚度，载荷分布和转子中心位移的计算提供了一种有效的方法，而且为消除轴承－转子系统的振动提供了方向。对于球和滚子轴承，已经系统地研究了轴承结构参数（包括内部游隙，滚动元件的数量）对径向刚度波动和转子中心振动的影响。因此，本文不仅为径向载荷滚动轴承的径向刚度，载荷分布和转子中心位移的计算提供了一种有效的方法，而且为消除轴承－转子系统的振动提供了方向。