轴承

　　轴承（“Bearing”，日本人称“轴受”）是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。
　　简介
　　中国是世界上较早发明滚动轴承的国家之一，在中国古籍中，关于车轴轴承的构造早有记载。从考古文物与资料看，中国最古老的具有现代滚动轴承结构雏形的轴承，出现于公元前221～207年 (秦朝)的今山西省永济县薛家崖村。新中国成立后，特别是上世纪七十年代以来，在改革开放的强大推动下，轴承工业进入了一个崭新的高质快速发展时期。在十七世纪末，英国的C.瓦洛设计制造球轴承，并装在邮车上试用以及英国的P.沃思取得球轴承的专利。十八世纪末德国的H.R.赫兹发表关于球轴承接触应力的论文。在赫兹成就的基础上，德国的R.施特里贝克、瑞典的A.帕姆格伦等人进行了大量的试验，对发展滚动轴承的设计理论和疲劳寿命计算作出了贡献。随后，俄国的N.P.彼得罗夫应用牛顿粘性定律计算轴承摩擦。英国的O.雷诺对托尔的发现进行了数学分析，导出了雷诺方程，从此奠定了流体动压润滑理论的基础。在建国五十年来，中国轴承工业已取得举世瞩目的成就。　早期的直线运动轴承形式，就是一排在撬板下放置一排木杆。这个技术或许可以追溯到修建吉萨大金字塔的时候，虽然还没有明确的证据。现代直线运动轴承使用的是同一种工作原理，只不过有时用球代替滚子。最早的滑动和滚动体轴承是木制的。陶瓷、蓝宝石或者玻璃也有使用，钢、铜、其他金属、塑料（比如尼龙、胶木、特氟隆和UHMWPE）都被普遍使用。 　　
　　从重载车轮轴和机床主轴到精密的钟表零件，很多场合都需要旋转轴承。最简单的旋转轴承是轴套轴承，它只是一个夹在车轮和轮轴之间的衬套。这种设计随后被滚动轴承替代，就是用很多圆柱形的滚子替代原先的衬套，每个滚动体就像一个单独的车轮。最早投入实用的带有保持架的滚动轴承是钟表匠约翰·哈里逊于1760年为制作H3计时计而发明的。 　　
　　在意大利奈米湖发现的一艘古罗马船只上，发现了早期的球轴承的实例。这个木制球轴承是用来支撑旋转桌面的。这艘船建造于公元前40年。据说列昂纳多·达·芬奇在1500年左右曾经对一种球轴承进行过描述。球轴承的各种不成熟因素中，有很重要的一点就是球之间会发生碰撞，造成额外的摩擦。但是可以通过把球放进一个个小笼里防止这种现象。17世纪，伽利略对“固定球”的，或者“笼装球”的球轴承做过最早的描述。但在随后相当长的时间里，在机器上安装轴承一直没有实现。第一个关于球沟道的专利是卡马森的菲利普·沃恩在1794年获得的。 　　
　　1883年，弗里德里希·费舍尔提出了使用合适的生产机器磨制大小相同、圆度准确的钢球的主张。这奠定了创建独立的轴承工业的基础。“Fischers Automatische Gußstahlkugelfabrik”或者“Fischer Aktien-Gesellschaft”的首字母组合后来成了商标，在1905年7月29日注册。1962年，FAG这个商标作了修改并沿用至今，并在1979年成为了公司不可分割的一部分。 　　
　　1895年，亨利·铁姆肯设计出第一个圆锥滚子轴承，三年后获得了专利并成立Timken公司。 　　
　　1907年，SKF轴承工厂的斯文·温奎斯特设计了最早的现代自调心球轴承。
　　作用
　　究其作用来讲应该是支撑，即字面解释用来承轴的，但这只是其作用的一部分，支撑其实质就是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的。就是固定轴使其只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。电机没有轴承的后果就是根本不能工作。因为轴可能向任何方向运动，而电机工作时要求轴只能作转动。从理论上来讲不可能实现传动的作用，不仅如此，轴承还会影响传动，为了降低这个影响在高速轴的轴承上必须实现良好的润滑，有的轴承本身已经有润滑，叫做预润滑轴承，而大多数的轴承必须有润滑油，负载在高速运转时，由于摩擦不仅会增加能耗，更可怕的是很容易损坏轴承。把滑动摩擦转变为滚动摩擦的说法是片面的，因为有种叫滑动轴承的东西。
　　尺寸
　　分为： 　　
　　(1) 微型轴承----公称外径尺寸范围为26mm以下的轴承；
　　(2) 小型轴承----公称外径尺寸范围为28-55mm的轴承； 　　
　　(3) 中小型轴承----公称外径尺寸范围为60-115mm的轴承； 　　
　　(4) 中大型轴承----公称外径尺寸范围为120-190mm的轴承 　　
　　(5) 大型轴承----公称外径尺寸范围为200-430mm的轴承； 　　
　　(6) 特大型轴承----公称外径尺寸范围为440-2000mm轴承。 　　
　　(7) 重大型轴承----公称外径尺寸范围为2000mm以上的轴承。 　　
　　也有按孔径区分的，如孔径10mm以下为微型轴承。
　　分类
　　按载荷方向可分为：①径向轴承，又称向心轴承，承受径向载荷。②止推轴承，又称推力轴承，承受轴向载荷。③径向止推轴承，又称向心推力轴承，同时承受径向载荷和轴向载荷。按轴承工作的摩擦性质不同可分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。
　　滚动轴承
　　一般所说的轴承多为滚动轴承(ball and roller bearing)。滚动轴承就是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。 　　滚动轴承中的向心轴承（主要承受径向力）通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成。内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转，外圈装在轴承座孔中。在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道上滚动，它们由保持架隔开，避免相互摩擦。
　　角接触轴承
　　球与套圈公称接触角大于0°，而小于90°的滚动轴承。可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15 度接触角。在轴向力作用下，接触角会增大。单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这样即可避免引起 附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。
　　外球面轴承
　　有外球面和带锁紧件的宽内圈的向心滚动轴承。主要供简单的外壳使用。
　　直线运动轴承
　　两滚道在滚动方向上有相对直线运动的滚动轴承。
　　球轴承
　　滚动体是球的滚动轴承。
　　深沟球轴承
　　每个套圈均具有横截面大约为球的周长三分之一的连续沟型滚道的向心球轴承，适用于精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。结构简易，使用维护方便。主要用来承受径向负荷、也可承受一定的轴向负荷，当轴承的径向游隙加大时，具有角接触球轴承的性能，可承受较大的轴向负荷。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，尺寸范围与形式变化多样。坚实耐用，通用性强及低噪音运行，可在高速下运转和易于安装。单列深沟球轴承另有密封型设计，可以无须再润滑和无需保养。单列带装球缺口和双列球轴承，适用于重载工况。
　　推力球轴承
　　滚动体是球的推力滚动轴承。推力球轴承属可分离型轴承，接触角90°，可以分别安装，只能承受轴向负荷。极限转速低。钢球加离心力挤向滚道外侧，易于擦伤，但不适于高速运转。单向轴承可承受单向轴向负荷，双向轴承可承受双向轴向负荷。带球面座圈的推力球轴承具有调心性能，可消除安装误差的影响。 　　
　　只适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上，例如起重机的吊钩、立时水泵、立时离心机、千斤顶、低速减速器等。轴承的轴圈、座圈和滚动体是分离的，可以分别装拆。
　　滚子轴承
　　滚动体是滚子的滚动轴承。
圆柱滚子轴承
　　滚动体是圆柱滚子的向心滚动轴承，属分离型 轴承 ，安装与拆卸非常方便。圆柱滚子轴承分为单列、双列和四列。 　　根据轴承装用滚动体的列数不同，圆柱滚子轴承可分为单列、双列和多列圆柱滚子轴承。其中应用较多的是有保持架的单列 圆柱滚子轴承。此外，还有单列或双列满装滚子等其它结构的 圆柱滚子轴承。 　　
　　单列 圆柱滚子轴承 根据套圈挡边的不同分为N型、NU型、NJ型、NF型和NUP型等。圆柱滚子轴承 承受的径向负荷能力大，根据套圈挡边的结构也可承受一定的单向或双向轴向负荷。 　　
　　NN型和NNU型双列 圆柱滚子轴承 结构紧凑，刚性强，承载能力大，受载荷后变形小，大多用于机床主轴的支承。
　　FC、FCD、FCDP型四列 圆柱滚子轴承 可承受较大的径向载荷，多用于轧机等重型机械上。
　　圆柱滚子轴承 主要用于电机、机床、石油、轧机装卸搬运机械和各类产业机械。
　　圆锥滚子轴承
　　滚动体是圆锥滚子的向心滚动轴承。 　　
　　可以分离，由内圈与滚子、保持架一起组成的组件和外圈可以分别安装。滚子和滚道接触处修正的接触线可以减少应力集中。圆锥滚子轴承可以承受大的径向载荷和轴向载荷。由于圆锥滚子轴承只能传递单向轴向载荷，因此，为传递相反方向的轴向载荷就需要另一个与之对称安装的圆锥滚子轴承。 　　
　　圆锥滚子轴承中用量最多的是单列圆锥滚子轴承。在轿车的前轮轮毂中，近年来也用上了小尺寸的双列圆锥滚子轴承。四列圆锥滚子轴承用在大型冷、热轧机等重型机器中。圆锥滚子轴承
　　滚针轴承
　　滚动体是滚针的向心滚动轴承。
　　球面滚子轴承
　　滚动体是凸球面或凹面滚子的调心向心滚动轴承。有凸球面滚子的轴承，外圈有一球面形滚道；有凹面滚子的轴承，其内圈有一球面形滚道。
　　推力轴承
　　推力轴承分紧圈和活圈两部分。紧圈与轴套紧，活圈支承在轴承座上。套圈和滚动体通常采用强度高、耐磨性好的滚动　　轴承钢制造，淬火后表面硬度应达到HRC60～65。保持架多用软钢冲压制成，也可以采用铜合金夹布胶木或塑料等制造。
推力滚子轴承
　　滚动体是滚子的推力滚动轴承。
　　推力圆柱滚子轴承
　　滚动体是圆柱滚子的推力滚动轴承。球面滚子轴承
　　推力圆锥滚子轴承：滚动体是圆锥滚子的推力滚动轴承。
　　推力滚针轴承
　　滚动体是滚针的推力滚动轴承。
推力球面滚子轴承
　　滚动体是凸球面或凹面滚子的调心推力滚动轴承。有凸球面滚子的轴承座圈的滚道为球面形，有凹球面滚子的轴承轴圈的滚道为球面形。
带座轴承
　　向心轴承与座组合在一起的一种组件，在与轴承轴心线平行的支撑表面上有个安装螺钉的底板。
关节轴承
　　滑动接触表面为球面，主要适用于摆动运动、倾斜运动和旋转运动的球面滑动轴承。平面轴承
　　组合轴承
　　一套轴承内同时由上述两种以上轴承结构形式组合而成的滚动轴承。如滚针和推力圆柱滚子组合轴承、滚针和推力球组合轴承、滚针和角接触球组合轴承等。 　　其他轴承：除上述以外的其他结构的滚动轴承。 　　滑动轴承：滑动轴承不分内外圈也没有滚动体，一般是由耐磨材料制成。常用于低速，重载及加注润滑油及维护困难的机械转动部位。
轧机轴承
　　轧机轴承一般只用来承受径向负荷，与相同尺寸的深沟球轴承相比，有较大的径向负荷能力，极限转速接近深沟球轴承，但与这类轴承配合的轴﹑壳体孔的加工要求较高，允许内圈轴线与外圈轴线倾斜度很小（2°-4°），两轴线倾斜如超越限度，滚子与套圈滚道的接触情况将要恶化，严重影响轴承的负荷能力，降低轴承的使用寿命。所以该类轴承如需要安装在承受轴向负荷作用的主机部件中，只有在同时使用其他类型轴承去承受轴向负荷的前提下，才可使用。