軸承

　　軸承（“Bearing”，日本人稱“軸受”）是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數的部件。也可以說，當其它機件在軸上彼此產生相對運動時，用來降低動力傳遞過程中的摩擦系數和保持軸中心位置固定的機件。軸承是當代機械設備中一種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉體，用以降低設備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數。按運動元件摩擦性質的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。
　　簡介
　　中國是世界上較早發明滾動軸承的國家之一，在中國古籍中，關于車軸軸承的構造早有記載。從考古文物與資料看，中國最古老的具有現代滾動軸承結構雛形的軸承，出現于公元前221～207年 (秦朝)的今山西省永濟縣薛家崖村。新中國成立后，特別是上世紀七十年代以來，在改革開放的強大推動下，軸承工業進入了一個嶄新的高質快速發展時期。在十七世紀末，英國的C.瓦洛設計制造球軸承，并裝在郵車上試用以及英國的P.沃思取得球軸承的專利。十八世紀末德國的H.R.赫茲發表關于球軸承接觸應力的論文。在赫茲成就的基礎上，德國的R.施特里貝克、瑞典的A.帕姆格倫等人進行了大量的試驗，對發展滾動軸承的設計理論和疲勞壽命計算作出了貢獻。隨后，俄國的N.P.彼得羅夫應用牛頓粘性定律計算軸承摩擦。英國的O.雷諾對托爾的發現進行了數學分析，導出了雷諾方程，從此奠定了流體動壓潤滑理論的基礎。在建國五十年來，中國軸承工業已取得舉世矚目的成就。　早期的直線運動軸承形式，就是一排在撬板下放置一排木桿。這個技術或許可以追溯到修建吉薩大金字塔的時候，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制的。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。這種設計隨后被滾動軸承替代，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表匠約翰·哈里遜于1760年為制作H3計時計而發明的。 　　
　　在意大利奈米湖發現的一艘古羅馬船只上，發現了早期的球軸承的實例。這個木制球軸承是用來支撐旋轉桌面的。這艘船建造于公元前40年。據說列昂納多·達·芬奇在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。但在隨后相當長的時間里，在機器上安裝軸承一直沒有實現。第一個關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·費舍爾提出了使用合適的生產機器磨制大小相同、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”的首字母組合后來成了商標，在1905年7月29日注冊。1962年，FAG這個商標作了修改并沿用至今，并在1979年成為了公司不可分割的一部分。 　　
　　1895年，亨利·鐵姆肯設計出第一個圓錐滾子軸承，三年后獲得了專利并成立Timken公司。 　　
　　1907年，SKF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。
　　作用
　　究其作用來講應該是支撐，即字面解釋用來承軸的，但這只是其作用的一部分，支撐其實質就是能夠承擔徑向載荷。也可以理解為它是用來固定軸的。就是固定軸使其只能實現轉動，而控制其軸向和徑向的移動。電機沒有軸承的后果就是根本不能工作。因為軸可能向任何方向運動，而電機工作時要求軸只能作轉動。從理論上來講不可能實現傳動的作用，不僅如此，軸承還會影響傳動，為了降低這個影響在高速軸的軸承上必須實現良好的潤滑，有的軸承本身已經有潤滑，叫做預潤滑軸承，而大多數的軸承必須有潤滑油，負載在高速運轉時，由于摩擦不僅會增加能耗，更可怕的是很容易損壞軸承。把滑動摩擦轉變為滾動摩擦的說法是片面的，因為有種叫滑動軸承的東西。
　　尺寸
　　分為： 　　
　　(1) 微型軸承----公稱外徑尺寸范圍為26mm以下的軸承；
　　(2) 小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為28-55mm的軸承； 　　
　　(3) 中小型軸承----公稱外徑尺寸范圍為60-115mm的軸承； 　　
　　(4) 中大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為120-190mm的軸承 　　
　　(5) 大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為200-430mm的軸承； 　　
　　(6) 特大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為440-2000mm軸承。 　　
　　(7) 重大型軸承----公稱外徑尺寸范圍為2000mm以上的軸承。 　　
　　也有按孔徑區分的，如孔徑10mm以下為微型軸承。
　　分類
　　按載荷方向可分為：①徑向軸承，又稱向心軸承，承受徑向載荷。②止推軸承，又稱推力軸承，承受軸向載荷。③徑向止推軸承，又稱向心推力軸承，同時承受徑向載荷和軸向載荷。按軸承工作的摩擦性質不同可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。
　　滾動軸承
　　一般所說的軸承多為滾動軸承(ball and roller bearing)。滾動軸承就是將運轉的軸與軸座之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。滾動軸承一般由外圈，內圈，滾動體和保持架組成。滾動軸承使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。 　　滾動軸承中的向心軸承（主要承受徑向力）通常由內圈、外圈、滾動體和滾動體保持架4部分組成。內圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉，外圈裝在軸承座孔中。在內圈的外周和外圈的內周上均制有滾道。當內外圈相對轉動時，滾動體即在內外圈的滾道上滾動，它們由保持架隔開，避免相互摩擦。
　　角接觸軸承
　　球與套圈公稱接觸角大于0°，而小于90°的滾動軸承。可同時承受徑向負荷和軸向負荷。能在較高的轉速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取15 度接觸角。在軸向力作用下，接觸角會增大。單列角接觸球軸承只能承受一個方向的軸向負荷，在承受徑向負荷時，將引起附加軸向力。并且只能限制軸或外殼在一個方向的軸向位移。若是成對雙聯安裝，使一對軸承的外圈相對，即寬端面對寬端面，窄端面對窄端面。這樣即可避免引起 附加軸向力，而且可在兩個方向使軸或外殼限制在軸向游隙范圍內。
　　外球面軸承
　　有外球面和帶鎖緊件的寬內圈的向心滾動軸承。主要供簡單的外殼使用。
　　直線運動軸承
　　兩滾道在滾動方向上有相對直線運動的滾動軸承。
　　球軸承
　　滾動體是球的滾動軸承。
　　深溝球軸承
　　每個套圈均具有橫截面大約為球的周長三分之一的連續溝型滾道的向心球軸承，適用于精密儀表、低噪音電機、汽車、摩托車及一般機械等，是機械工業中使用最為廣泛的一類軸承。結構簡易，使用維護方便。主要用來承受徑向負荷、也可承受一定的軸向負荷，當軸承的徑向游隙加大時，具有角接觸球軸承的性能，可承受較大的軸向負荷。該類軸承摩擦系數小，極限轉速高，尺寸范圍與形式變化多樣。堅實耐用，通用性強及低噪音運行，可在高速下運轉和易于安裝。單列深溝球軸承另有密封型設計，可以無須再潤滑和無需保養。單列帶裝球缺口和雙列球軸承，適用于重載工況。
　　推力球軸承
　　滾動體是球的推力滾動軸承。推力球軸承屬可分離型軸承，接觸角90°，可以分別安裝，只能承受軸向負荷。極限轉速低。鋼球加離心力擠向滾道外側，易于擦傷，但不適于高速運轉。單向軸承可承受單向軸向負荷，雙向軸承可承受雙向軸向負荷。帶球面座圈的推力球軸承具有調心性能，可消除安裝誤差的影響。 　　
　　只適用于承受一面軸向負荷、轉速較低的機件上，例如起重機的吊鉤、立時水泵、立時離心機、千斤頂、低速減速器等。軸承的軸圈、座圈和滾動體是分離的，可以分別裝拆。
　　滾子軸承
　　滾動體是滾子的滾動軸承。
圓柱滾子軸承
　　滾動體是圓柱滾子的向心滾動軸承，屬分離型 軸承 ，安裝與拆卸非常方便。圓柱滾子軸承分為單列、雙列和四列。 　　根據軸承裝用滾動體的列數不同，圓柱滾子軸承可分為單列、雙列和多列圓柱滾子軸承。其中應用較多的是有保持架的單列 圓柱滾子軸承。此外，還有單列或雙列滿裝滾子等其它結構的 圓柱滾子軸承。 　　
　　單列 圓柱滾子軸承 根據套圈擋邊的不同分為N型、NU型、NJ型、NF型和NUP型等。圓柱滾子軸承 承受的徑向負荷能力大，根據套圈擋邊的結構也可承受一定的單向或雙向軸向負荷。 　　
　　NN型和NNU型雙列 圓柱滾子軸承 結構緊湊，剛性強，承載能力大，受載荷后變形小，大多用于機床主軸的支承。
　　FC、FCD、FCDP型四列 圓柱滾子軸承 可承受較大的徑向載荷，多用于軋機等重型機械上。
　　圓柱滾子軸承 主要用于電機、機床、石油、軋機裝卸搬運機械和各類產業機械。
　　圓錐滾子軸承
　　滾動體是圓錐滾子的向心滾動軸承。 　　
　　可以分離，由內圈與滾子、保持架一起組成的組件和外圈可以分別安裝。滾子和滾道接觸處修正的接觸線可以減少應力集中。圓錐滾子軸承可以承受大的徑向載荷和軸向載荷。由于圓錐滾子軸承只能傳遞單向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向的軸向載荷就需要另一個與之對稱安裝的圓錐滾子軸承。 　　
　　圓錐滾子軸承中用量最多的是單列圓錐滾子軸承。在轎車的前輪輪轂中，近年來也用上了小尺寸的雙列圓錐滾子軸承。四列圓錐滾子軸承用在大型冷、熱軋機等重型機器中。圓錐滾子軸承
　　滾針軸承
　　滾動體是滾針的向心滾動軸承。
　　球面滾子軸承
　　滾動體是凸球面或凹面滾子的調心向心滾動軸承。有凸球面滾子的軸承，外圈有一球面形滾道；有凹面滾子的軸承，其內圈有一球面形滾道。
　　推力軸承
　　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。套圈和滾動體通常采用強度高、耐磨性好的滾動　　軸承鋼制造，淬火后表面硬度應達到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。
推力滾子軸承
　　滾動體是滾子的推力滾動軸承。
　　推力圓柱滾子軸承
　　滾動體是圓柱滾子的推力滾動軸承。球面滾子軸承
　　推力圓錐滾子軸承：滾動體是圓錐滾子的推力滾動軸承。
　　推力滾針軸承
　　滾動體是滾針的推力滾動軸承。
推力球面滾子軸承
　　滾動體是凸球面或凹面滾子的調心推力滾動軸承。有凸球面滾子的軸承座圈的滾道為球面形，有凹球面滾子的軸承軸圈的滾道為球面形。
帶座軸承
　　向心軸承與座組合在一起的一種組件，在與軸承軸心線平行的支撐表面上有個安裝螺釘的底板。
關節軸承
　　滑動接觸表面為球面，主要適用于擺動運動、傾斜運動和旋轉運動的球面滑動軸承。平面軸承
　　組合軸承
　　一套軸承內同時由上述兩種以上軸承結構形式組合而成的滾動軸承。如滾針和推力圓柱滾子組合軸承、滾針和推力球組合軸承、滾針和角接觸球組合軸承等。 　　其他軸承：除上述以外的其他結構的滾動軸承。 　　滑動軸承：滑動軸承不分內外圈也沒有滾動體，一般是由耐磨材料制成。常用于低速，重載及加注潤滑油及維護困難的機械轉動部位。
軋機軸承
　　軋機軸承一般只用來承受徑向負荷，與相同尺寸的深溝球軸承相比，有較大的徑向負荷能力，極限轉速接近深溝球軸承，但與這類軸承配合的軸﹑殼體孔的加工要求較高，允許內圈軸線與外圈軸線傾斜度很小（2°-4°），兩軸線傾斜如超越限度，滾子與套圈滾道的接觸情況將要惡化，嚴重影響軸承的負荷能力，降低軸承的使用壽命。所以該類軸承如需要安裝在承受軸向負荷作用的主機部件中，只有在同時使用其他類型軸承去承受軸向負荷的前提下，才可使用。