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軸承

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軸承(英語:bearing)香港人俗稱啤令(音譯)、台灣俗稱培林,機械專有用詞;顧名思義,是承托轉軸(rotating axle)、或直線運動軸(linearly moving shaft)的機件部分,在機械中起到支撐旋轉體或直線來回運動體的作用。當其他機件在軸上彼此產生相對運動時,用來保持軸的中心位置及控制該運動的機件,就稱之為軸承。其英文造字複數詞bearings又可專門解作走珠,正是絕大部分構成整個軸承,用作可與轉軸互相滾動,及使轉軸轉動時產生的摩擦力減至最低的部件。然而其取義實主要源自其動詞to bear「承擔、承托」的意思。

目錄

歷史和發展

早期的直線運動軸承形式,就是一排在撬板下放置一排木杆。這個技術或許可以追溯到修建卡夫拉金字塔的時候,雖然還沒有明確的證據。現代直線運動軸承使用的是同一種工作原理,只不過有時用球代替滾子。

最早的滑動和滾動體軸承是木製的。陶瓷、藍寶石或者玻璃也有使用,鋼、銅、其他金屬、塑料(比如尼龍、膠木、特氟隆和UHMWPE)都被普遍使用。

從重載車輪軸和機床主軸到精密的鐘表零件,很多場合都需要旋轉軸承。最簡單的旋轉軸承是軸套軸承,它只是一個夾在車輪和輪軸之間的襯套。這種設計隨後被滾動軸承替代,就是用很多圓柱形的滾子替代原先的襯套,每個滾動體就像一個單獨的車輪。最早投入實用的帶有保持架的滾動軸承是鐘錶匠約翰·哈里遜於1760年為製作H3計時計而發明的。

在意大利奈米湖發現的一艘古羅馬船隻上,發現了早期的球軸承的實例。這個木製球軸承是用來支撐旋轉桌面的。這艘船建造於公元前40年。據說李奧納多·達·文西在1500年左右曾經對一種球軸承進行過描述。球軸承的各種不成熟因素中,有很重要的一點就是球之間會發生碰撞,造成額外的摩擦。但是可以通過把球放進一個個小籠里防止這種現象。17世紀,伽利略對「固定球」的,或者「籠裝球」的球軸承做過最早的描述。但在隨後相當長的時間裡,在機器上安裝軸承一直沒有實現。第一個關於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·費舍爾提出了使用合適的生產機器磨製大小相同、圓度準確的鋼球的主張。這奠定了創建獨立的軸承工業的基礎。「Fischers Automatische Gußstahlkugelfabrik」或者「Fischer Aktien-Gesellschaft」的首字母組合後來成了商標,在1905年7月29日註冊。1962年,這個商標作了修改並沿用至今,並在1979年成為了公司不可分割的一部分。

1907年,SKF球軸承工廠的斯文·溫奎斯特設計了最早的現代自調心球軸承。

分類

類型 摩擦 速度 壽命 備註
軸套 滑動摩擦,摩擦係數0.05-0.35。 低~極高 低~極高(取決於應用環境和潤滑) 應用廣泛,摩擦阻力大,壽命可以比滾動軸承長或短
微型軸承 滾動摩擦,摩擦係數0.005-0.125。 中~高(需要冷卻) 中~高 (取決於潤滑,往往需要維護) 應用廣泛
寶石軸承 Off-center bearing rolls in seating,摩擦係數低 充足(需要維護) 主要用於在低負載,高精密的工作如鐘錶。其體積可以非常小.
液態軸承 液體被強制注入兩個面之間,並使軸承的邊緣保持密封,摩擦力非常小 非常高(通常僅限於幾百英尺每秒) 在某些應用中幾乎無限。在某些情況下,可能在啟動,停止時卡住。通常情況下可以忽略維護。 可以處理非常大的負荷,低摩擦。
磁浮軸承 無接觸面,速度為0時,摩擦力為0。但運動時會產生渦流損耗。如果是靜態磁場,可以忽略摩擦力 無實際的限制 不明確,免維護 有源磁力軸承需要相當大的電能。但Electrodynamic bearings (EDB) 不需要額外電能
受彎曲和壓迫的運動,摩擦係數很低 非常高 取決於材料和應用的應變非常高或低的。 通常免維護 範圍有限,無背隙,非常平滑
註:當軸承上的負載變化導致間隙變化時,剛度會變化。它不同於摩擦軸承。

按照 相對運動的接觸形式分為: 滾珠軸承 滾針軸承 圓錐滾柱軸承滑動軸承撓性軸承空氣軸承磁懸浮軸承寶石軸承含油軸承

滾動軸承

工業中常用的滾動軸承: