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轴承(英语:bearing)香港人俗称啤令(音译)、台湾俗称培林,机械专有用词;顾名思义,是承托转轴(rotating axle)、或直线运动轴(linearly moving shaft)的机件部分,在机械中起到支撑旋转体直线来回运动体的作用。当其他机件在轴上彼此产生相对运动时,用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件,就称之为轴承[1]。其英文造字复数词bearings又可专门解作走珠,正是绝大部分构成整个轴承,用作可与转轴互相滚动,及使转轴转动时产生的摩擦力减至最低的部件。然而其取义实主要源自其动词to bear“承担、承托”的意思。

历史和发展

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卡夫拉金字塔的时候,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,只不过有时用代替滚子。

最早的滑动滚动体轴承是木制的。陶瓷蓝宝石或者玻璃也有使用,、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。

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。这艘建造于公元前40年。据说李奥纳多·达·文西在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,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。

1907年,SKF球轴承工厂的斯文·温奎斯特设计了最早的现代自调心球轴承[2]

分类

类型 摩擦 速度 寿命 备注
轴套 滑动摩擦,摩擦系数0.05-0.35。 低~极高 低~极高(取决于应用环境润滑 应用广泛,摩擦阻力大,寿命可以比滚动轴承长或短
微型轴承 滚动摩擦,摩擦系数0.005-0.125。 中~高(需要冷却) 中~高 (取决于润滑,往往需要维护) 应用广泛
宝石轴承 Off-center bearing rolls in seating,摩擦系数低 充足(需要维护) 主要用于在低负载,高精密的工作如钟表。其体积可以非常小.
液态轴承 液体被强制注入两个面之间,并使轴承的边缘保持密封,摩擦力非常小 非常高(通常仅限于几百英尺每秒) 在某些应用中几乎无限。在某些情况下,可能在启动,停止时卡住。通常情况下可以忽略维护。 可以处理非常大的负荷,低摩擦。
磁浮轴承 无接触面,速度为0时,摩擦力为0。但运动时会产生涡流损耗。如果是静态磁场,可以忽略摩擦力 无实际的限制 不明确,免维护 有源磁力轴承需要相当大的电能。但Electrodynamic bearings (EDB) 不需要额外电能
受弯曲和压迫的运动,摩擦系数很低 非常高 取决于材料和应用的应变非常高或低的。 通常免维护 范围有限,无背隙,非常平滑
注:当轴承上的负载变化导致间隙变化时,刚度会变化。它不同于摩擦轴承。

按照 相对运动的接触形式分为:

滚珠轴承 滚针轴承 圆锥滚柱轴承

滑动轴承

挠性轴承

空气轴承

磁悬浮轴承

宝石轴承

含油轴承

滚动轴承

工业中常用的滚动轴承:

  • 深沟球轴承:最具代表性的滚动轴承,一般承受纯径向载荷,也可同时承受较小的轴向载荷。
  • 滚子轴承、滚针轴承
  • 推力轴承、推力圆柱滚子轴承
  • 直线轴承
  • 关节轴承
  • 冲压轴承

视频

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参考文献

  1. 轴承开始由传统走向“新潮”,中国传动网 ,2011-3-31
  2. 世界轴承的历史=科技的发展史 ,搜狐,2018-02-05