軸承歷史發(fā)展

早期的直線運(yùn)動(dòng)軸承形式，就是在一排撬板下放置一排木桿。現(xiàn)代直線運(yùn)動(dòng)軸承使用的是同一種工作原理，只不過有時(shí)用球代替滾子。最簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)軸承是軸套軸承，它只是一個(gè)夾在車輪和輪軸之間的襯套。這種設(shè)計(jì)隨后被滾動(dòng)軸承替代，就是用很多圓柱形的滾子替代原先的襯套，每個(gè)滾動(dòng)體就像一個(gè)單獨(dú)的車輪。

在意大利奈米湖發(fā)現(xiàn)的一艘建造于公元前40年的古羅馬船只上，發(fā)現(xiàn)了早期的球軸承的實(shí)例：一個(gè)木制球軸承是用來支撐旋轉(zhuǎn)桌面。據(jù)說列昂納多·達(dá)·芬奇在1500年左右曾經(jīng)對(duì)一種球軸承進(jìn)行過描述。球軸承的各種不成熟因素中，有很重要的一點(diǎn)就是球之間會(huì)發(fā)生碰撞，造成額外的摩擦。但是可以通過把球放進(jìn)一個(gè)個(gè)小籠里防止這種現(xiàn)象。17世紀(jì)，伽利略對(duì)“籠裝球”的球軸承做過最早的描述。十七世紀(jì)末，英國(guó)的C.瓦洛設(shè)計(jì)制造球軸承，并裝在郵車上試用以及英國(guó)的P.沃思取得球軸承的專利。最早投入實(shí)用的帶有保持架的滾動(dòng)軸承是鐘表匠約翰·哈里遜于1760年為制作H3計(jì)時(shí)計(jì)而發(fā)明的。十八世紀(jì)末德國(guó)的H.R.赫茲發(fā)表關(guān)于球軸承接觸應(yīng)力的論文。在赫茲成就的基礎(chǔ)上，德國(guó)的R.施特里貝克、瑞典的A.帕姆格倫等人進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，對(duì)發(fā)展?jié)L動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)理論和疲勞壽命計(jì)算作出了貢獻(xiàn)。隨后，俄國(guó)的N.P.彼得羅夫應(yīng)用牛頓粘性定律計(jì)算軸承摩擦。第一個(gè)關(guān)于球溝道的專利是卡馬森的菲利普·沃恩在1794年獲得的。

1883年，弗里德里希·費(fèi)舍爾提出了使用合適的生產(chǎn)機(jī)器磨制大小相同、圓度準(zhǔn)確的鋼球的主張，奠定了軸承工業(yè)的基礎(chǔ)。英國(guó)的O.雷諾對(duì)托爾的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，導(dǎo)出了雷諾方程，從此奠定了流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論的基礎(chǔ)。

行業(yè)概況

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2011年中國(guó)軸承制造行業(yè)規(guī)模(年銷售收入2000萬元以上)企業(yè)共有1416家企業(yè)，全年實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值1932.11億元，同比增長(zhǎng)27.59%；銷售收入為1910.97億元，同比增長(zhǎng)30.30%；利潤(rùn)總額125.23億元，較上年增長(zhǎng)為26.54%。預(yù)計(jì)到2015年，我國(guó)軸承產(chǎn)量有望超過280億套，主營(yíng)業(yè)務(wù)收入有望達(dá)到2100億元，成為全球最大的軸承生產(chǎn)和銷售基地。

當(dāng)前我國(guó)軸承行業(yè)主要面臨三大突出問題：分別是行業(yè)生產(chǎn)集中度低、研發(fā)和創(chuàng)新能力低、制造技術(shù)水平低。

第一，行業(yè)生產(chǎn)集中度低。在全世界軸承約300億美元的銷售額中，世界8大跨國(guó)公司占75%～80%。德國(guó)兩大公司占其全國(guó)總量的90%，日本5家占其全國(guó)總量的90%，美國(guó)1家占其全國(guó)總量的56%。而我國(guó)瓦軸等10家最大的軸承企業(yè)，銷售額僅占全行業(yè)的24.7%，前30家的生產(chǎn)集中度也僅為37.4%。

第二，研發(fā)和創(chuàng)新能力低。全行業(yè)基礎(chǔ)理論研究弱，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂力度弱，少原創(chuàng)技術(shù)，少專利產(chǎn)品。

當(dāng)前我們的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)基本上是模仿，產(chǎn)品開發(fā)能力低，表現(xiàn)在：雖然對(duì)國(guó)內(nèi)主機(jī)的配套率達(dá)到80%，但高速鐵路客車、中高檔轎車、計(jì)算機(jī)、空調(diào)器、高水平軋機(jī)等重要主機(jī)的配套和維修軸承，基本上靠進(jìn)口。

第三，制造技術(shù)水平低。我國(guó)軸承工業(yè)制造工藝和工藝裝備技術(shù)發(fā)展緩慢，車加工數(shù)控率低，磨加工自動(dòng)化水平低，全國(guó)僅有200多條自動(dòng)生產(chǎn)線。對(duì)軸承壽命和可靠性至關(guān)重要的先進(jìn)熱處理工藝和裝備，如控制氣氛保護(hù)加熱、雙細(xì)化、貝氏體淬火等覆蓋率低，許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。軸承鋼新鋼種的研發(fā)，鋼材質(zhì)量的提高，潤(rùn)滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，尚不能適應(yīng)軸承產(chǎn)品水平和質(zhì)量提高的要求。因而造成工序能力指數(shù)低，一致性差，產(chǎn)品加工尺寸離散度大，產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量不穩(wěn)定而影響軸承的精度、性能、壽命和可靠性。

軸承參數(shù)

壽命

在一定載荷作用下，軸承在出現(xiàn)點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)或小時(shí)數(shù)，稱為軸承壽命。

滾動(dòng)軸承之壽命以轉(zhuǎn)數(shù)（或以一定轉(zhuǎn)速下的工作的小時(shí)數(shù)）定義：在此壽命以內(nèi)的軸承，應(yīng)在其任何軸承圈或滾動(dòng)體上發(fā)生初步疲勞損壞（剝落或缺損）。然而無論在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或在實(shí)際使用中，都可明顯的看到，在同樣的工作條件下的外觀相同軸承，實(shí)際壽命大不相同。此外還有數(shù)種不同定義的軸承“壽命”，其中之一即所謂的“工作壽命”，它表示某一軸承在損壞之前可達(dá)到的實(shí)際壽命是由磨損、損壞通常并非由疲勞所致，而是由磨損、腐蝕、密封損壞等原因造成。

為確定軸承壽命的標(biāo)準(zhǔn)，把軸承壽命與可靠性聯(lián)系起來。

由于制造精度，材料均勻程度的差異，即使是同樣材料，同樣尺寸的同一批軸承，在同樣的工作條件下使用，其壽命長(zhǎng)短也不相同。若以統(tǒng)計(jì)壽命為1單位，最長(zhǎng)的相對(duì)壽命為4單位，最短的為0.1-0.2單位，最長(zhǎng)與最短壽命之比為20-40倍。90%的軸承不產(chǎn)生點(diǎn)蝕，所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)或小時(shí)數(shù)稱為軸承額定壽命 [1]  。

額定動(dòng)載荷

為比較軸承抗點(diǎn)蝕的承載能力，規(guī)定軸承的額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)（106）時(shí)，所能承受的最大載荷為基本額定動(dòng)載荷，以C表示。

也就是軸承在額定動(dòng)載荷C作用下，這種軸承工作一百萬轉(zhuǎn)（106）而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效的可靠度為90%，C越大承載能力越高。

軸承分類

滑動(dòng)軸承

滑動(dòng)軸承不分內(nèi)外圈也沒有滾動(dòng)體，一般是由耐磨材料制成。常用于低速，輕載及加注潤(rùn)滑油及維護(hù)困難的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位。

關(guān)節(jié)軸承

關(guān)節(jié)軸承的滑動(dòng)接觸表面為球面，主要適用于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、傾斜運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

滾動(dòng)軸承

滾動(dòng)軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同分為向心軸承和推力軸承。其中徑向接觸軸承為公稱接觸角為0的向心軸承，向心角接觸軸承為公稱接觸角大于0到45的向心軸承。軸向接觸軸承為公稱接觸角為90的推力軸承，推力角接觸軸承為公稱接觸角大于45但小于90的推力軸承。

按滾動(dòng)體的形狀可分為球軸承和滾子軸承。滾子軸承按滾子種類分為：圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承和調(diào)心滾子軸承。

按其工作時(shí)能否調(diào)心分為調(diào)心軸承----滾道是球面形的,能適應(yīng)兩滾道軸心線間的角偏差及角運(yùn)動(dòng)的軸承和非調(diào)心軸承(剛性軸承)----能阻抗?jié)L道間軸心線角偏移的軸承。

按滾動(dòng)體的列數(shù)分為單列軸承、雙列軸承和多列軸承。

按其部件（套圈）能否分離分為可分離軸承和不可分離軸承。

按其結(jié)構(gòu)形狀(如有無裝填槽,有無內(nèi)、外圈以及套圈的形狀,擋邊的結(jié)構(gòu),甚至有無保持架等)還可以分為多種結(jié)構(gòu)類型。

按其外徑尺寸大小分為微型軸承（<26mm)、小型軸承（28-55mm）、中小型軸承（60-115）、中大型軸承（120-190mm）、大型軸承（200-430mm）和特大型軸承（>440mm）。

按應(yīng)用領(lǐng)域分為電機(jī)軸承、軋機(jī)軸承、主軸承等。

按材料分為陶瓷軸承、塑料軸承等。

深溝球軸承

深溝球軸承是最具代表性的滾動(dòng)軸承。與尺寸相同的其它類型軸承相比，該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，精度高，無需經(jīng)常維護(hù)，而且尺寸范圍大、形式多，是應(yīng)用最廣的一類軸承。它主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時(shí)，接觸角為零。

深溝球軸承裝在軸上后，在軸承的軸向游隙范圍內(nèi)，可限制軸或外殼兩個(gè)方向的軸向位移，因此可在雙向作軸向定位。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時(shí)，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 。在軸向載荷很大的高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，深溝球軸承比推力球軸承更有優(yōu)越性。此外，該類軸承還具有一定的調(diào)心能力，當(dāng)相對(duì)于外殼孔傾斜2′～10′ 時(shí)，仍能正常工作，但對(duì)軸承壽命有一定影響。

角接觸球軸承

一般習(xí)慣上稱為36、46型軸承為代表的六類軸承，角接觸一般為15度、25度、45度等。

調(diào)心球軸承

調(diào)心球軸承是二條滾道的內(nèi)圈和滾道為球面的外圈之間，裝配有圓球狀滾珠的軸承。外圈滾道面的曲率中心與軸承中心一致，所以具有與自動(dòng)調(diào)心球軸承同樣的調(diào)心功能。在軸、外殼出現(xiàn)撓曲時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整，不增加軸承負(fù)擔(dān)。調(diào)心滾子軸承可以承受徑向負(fù)荷及二個(gè)方向的軸向負(fù)荷。 調(diào)心球軸承徑向負(fù)荷能力大，適用于有重負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的情況。內(nèi)圈內(nèi)徑是錐孔的軸承，可直接安裝。或使用緊定套、拆卸筒安裝在圓柱軸上。保持架使用鋼板沖壓保持架、聚酰胺成形. 調(diào)心球軸承適用于承受重載荷與沖擊載荷、精密儀表、低噪音電機(jī)、汽車、摩托車、冶金、軋機(jī)、礦山、石油、造紙、水泥、榨糖等行業(yè)及一般機(jī)械等。

推力球軸承

推力球軸承分為單向和雙向兩種。 它們只能承受軸向載荷，絕不能承受任何徑向載荷。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊，活圈支承在軸承座上。套圈和滾動(dòng)體通常采用強(qiáng)度高、耐磨性好的滾動(dòng)軸承鋼制造，淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC60～65。保持架多用軟鋼沖壓制成，也可以采用銅合金夾布膠木或塑料等制造。

雙向推力角接觸球軸承

推力角接觸球軸承接觸角一般為60°常用的推力角接觸球軸承一般為雙向推力角接觸球軸承，主要用于精密機(jī)床主軸，一般與雙列圓柱滾子軸承一起配合使用，可承受雙向軸向載荷，具有精度高，剛性好，溫升低，轉(zhuǎn)速高，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。

推力滾子軸承

包括推力圓柱滾子軸承、推力圓錐滾子軸承、推力滾針軸承和推力調(diào)心滾子軸承。