轴承(Bearing)是当代机械设备

概念及分类轴承（Bearing）是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数并保证其回转精度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大类。其中滚动轴承已经标准化、系列化，但与滑动轴承相比它的径向尺寸、振动和噪声较大，价格也较高。滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，严格的说是由外圈、内圈、滚动体、保持架、密封、润滑油六大件组成。简单来说，只要具备外圈、内圈、滚动体就可定义为滚动轴承。按滚动体的形状，滚动轴承分为球轴承和滚子轴承两大类。轴承•历史发展•轴承•轴承(6张)•早期的直线运动轴承形式，就是在一排撬板下放置一排木杆。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。•在意大利奈米湖发现的一艘建造于公元前40年的古罗马船只上，发现了早期的球轴承的实例：一个木制球轴承是用来支撑旋转桌面。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“笼装球”的球轴承做过最早的描述。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。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。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。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，奠定了轴承工业的基础。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。•行业概况•根据国家统计局数据，2011年中国轴承制造行业规模(年销售收入2000万元以上)企业共有1416家企业，全年实现工业总产值1932.11亿元，同比增长27.59%；销售收入为1910.97亿元，同比增长30.30%；利润总额125.23亿元，较上年增长为26.54%。预计到2015年，我国轴承产量有望超过280亿套，主营业务收入有望达到2100亿元，成为全球最大的轴承生产和销售基地。•当前我国轴承行业主要面临三大突出问题：分别是行业生产集中度低、研发和创新能力低、制造技术水平低。•第一，行业生产集中度低。在全世界轴承约300亿美元的销售额中，世界8大跨国公司占75%～80%。德国两大公司占其全国总量的90%，日本5家占其全国总量的90%，美国1家占其全国总量的56%。而我国瓦轴等10家最大的轴承企业，销售额仅占全行业的24.7%，前30家的生产集中度也仅为37.4%。•第二，研发和创新能力低。全行业基础理论研究弱，参与国际标准制订力度弱，少原创技术，少专利产品。•当前我们的设计和制造技术基本上是模仿，产品开发能力低，表现在：虽然对国内主机的配套率达到80%，但高速铁路客车、中高档轿车、计算机、空调器、高水平轧机等重要主机的配套和维修轴承，基本上靠进口。•第三，制造技术水平低。我国轴承工业制造工艺和工艺装备技术发展缓慢，车加工数控率低，磨加工自动化水平低，全国仅有200多条自动生产线。对轴承寿命和可靠性至关重要的先进热处理工艺和装备，如控制气氛保护加热、双细化、贝氏体淬火等覆盖率低，许多技术难题攻关未能取得突破。轴承钢新钢种的研发，钢材质量的提高，润滑、冷却、清洗和磨料磨具等相关技术的研发，尚不能适应轴承产品水平和质量提高的要求。因而造成工序能力指数低，一致性差，产品加工尺寸离散度大，产品内在质量不稳定而影响轴承的精度、性能、寿命和可靠性。•轴承参数•寿命•在一定载荷作用下，轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数，称为轴承寿命。•滚动轴承之寿命以转数（或以一定转速下的工作的小时数）定义：在此寿命以内的轴承，应在其任何轴承圈或滚动体上发生初步疲劳损坏（剥落或缺损）。然而无论在实验室试验或在实际使用中，都可明显的看到，在同样的工作条件下的外观相同轴承，实际寿命大不相同。此外还有数种不同定义的轴承“寿命”，其中之一即所谓的“工作寿命”，它表示某一轴承在损坏之前可达到的实际寿命是由磨损、损坏通常并非由疲劳所致，而是由磨损、腐蚀、密封损坏等原因造成。•为确定轴承寿命的标准，把轴承寿命与可靠性联系起来。•由于制造精度，材料均匀程度的差异，即使是同样材料，同样尺寸的同一批轴承，在同样的工作条件下使用，其寿命长短也不相同。若以统计寿命为1单位，最长的相对寿命为4单位，最短的为0.1-0.2单位，最长与最短寿命之比为20-40倍。90%的轴承不产生点蚀，所经历的转数或小时数称为轴承额定寿命。•额定动载荷•为比较轴承抗点蚀的承载能力，规定轴承的额定寿命为一百万转（106）时，所能承受的最大载荷为基本额定动载荷，以C表示。•也就是轴承在额定动载荷C作用下，这种轴承工作一百万转（106）而不发生点蚀失效的可靠度为90%，C越大承载能力越高。•对于基本额定动载荷•1．向心轴承是指纯径向载荷•2．推力球轴承是指纯轴向载荷•3．向心推力轴承是指产生纯径向位移得径向分量•《中国轴承制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示，2009-2013年中国轴承制造行业工业总产值呈逐年增长的态势。2013年行业实现工业总产值2493.63亿元，同比增长了12.92%。•对近五年来的数据进行分析发现，2009-2013年中国轴承制造行业销售收入也呈逐年增加的态势。2013年，实现销售收入2490.12亿元，同比增长11.80%。•我国轴承工业飞速发展，轴承品种由少到多，产品质量和技术水平从低到高，行业规模从小到大，已经形成了产品门类基本齐全、生产布局较为合理的专业生产体系•结构分类编辑•轴承分类•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。•关节轴承•关节轴承的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。•滚动轴承•滚动轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同分为向心轴承和推力轴承。其中径向接触轴承为公称接触角为0的向心轴承，向心角接触轴承为公称接触角大于0到45的向心轴承。轴向接触轴承为公称接触角为90的推力轴承，推力角接触轴承为公称接触角大于45但小于90的推力轴承。•按滚动体的形状可分为球轴承和滚子轴承。滚子轴承按滚子种类分为：圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子轴承。•按其工作时能否调心分为调心轴承----滚道是球面形的,能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承和非调心轴承(刚性轴承)----能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承。•按滚动体的列数分为单列轴承、双列轴承和多列轴承。•按其部件（套圈）能否分离分为可分离轴承和不可分离轴承。•按其结构形状(如有无装填槽,有无内、外圈以及套圈的形状,挡边的结构,甚至有无保持架等)还可以分为多种结构类型。•按其外径尺寸大小分为微型轴承（26mm)、小型轴承（28-55mm）、中小型轴承（60-115）、中大型轴承（120-190mm）、大型轴承（200-430mm）和特大型轴承（440mm）。•按应用领域分为电机轴承、轧机轴承、主轴承等。•按材料分为陶瓷轴承、塑料轴承等。•深沟球轴承•深沟球轴承•深沟球轴承•深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承。与尺寸相同的其它类型轴承相比，该类轴承摩擦系数小，极限转速高，结构简单，制造成本低，精度高，无需经常维护，而且尺寸范围大、形式多，是应用最广的一类轴承。它主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。•深沟球轴承装在轴上后，在轴承的轴向游隙范围内，可限制轴或外壳两个方向的轴向位移，因此可在双向作轴向定位。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷。在轴向载荷很大的高速运转工况下，深沟球轴承比推力球轴承更有优越性。此外，该类轴承还具有一定的调心能力，当相对于外壳孔倾斜2′～10′时，仍能正常工作，但对轴承寿命有一定影响。角接触球轴承编辑(AngularContactBallBearings)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。•概念编辑•角接触球轴承•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。角接触球轴承的接触角为40度，因此可以承受很大的轴向负荷。角接触球轴承是非分离型的设计，内外圈的两侧的肩部高低不一。为了提高轴承的负载能力，会把其中一侧的肩部加工得较低，从而让轴承可装进更多的钢球。•双列角接触球轴承能承受较大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷和力矩负荷，限制轴的两方面的轴向位移。主要用于限制轴和外壳双向轴向位移的部件中双列角接触球轴承内、外圈之间的可倾斜性有限，允许倾斜角取决于轴承的内部间隙、轴承尺寸、内部设计及作用于轴承上的力和力矩，而最大允许倾斜角应保证轴承内不会产生过高的附加应力。若轴承内、外圈之间存在倾斜角，将影响轴承的寿命，同时造成轴承运转精度下降，运转噪声增大。双列角接触球轴承一般采用尼龙保持架或黄铜实体保持架。双列角接触球轴承安装时应注意，虽然轴承可承受双向轴向载荷，但若一侧有装球缺口时，则应注意不要让主要轴向载荷通过有缺口的一侧沟边。在轴承使用时应注意使不带装球缺口的一侧滚道承受主要载荷。•成对双联球轴承•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。•因其内外圈的滚道可在水平轴线上有相对位移，所以可以同时承受径向负荷和轴向负荷——联合负荷（单列角接触球轴承只能承受单方向轴向负荷，因此一般都常采用成对安装）。•保持架的材质有黄铜、合成树脂等，依轴承形式、使用条件而区分。•角接触球轴承较多是国外轴承生产厂家制造，国内较多的应用于进口设备例如角接触球轴承3204RS,等，•窄的边在外，宽边在内，另一个宽边在内，窄边在外，就是背对背接触。•特性•1、通用配组的轴承•通用配组轴承是经过特殊的加工，当轴承是彼此紧靠安装，任何组合方式都可以达到既定的内部游隙或预紧，以及平均的负荷分布，而无需使用垫片或类似装置。•配对轴承应用在：当单个轴承的负荷承载能力不足（使用窜联配置方式）或当要承受联合负荷或作用在两个方向上的轴向负荷（使用背对背或面对面配置方式）。•2、基本设计的轴承（不能用作通用配组），用于单个轴承的配置方式•基本设计的单列角接触球轴承主要应用在每个位置上只有一个轴承的配置。其宽度和突出量为普通级公差。因此不适合将两个单列角接触球轴承紧靠安装。•精度等级编辑•角接触球轴承精度等级包括尺寸公差和旋转精度。精度由低到高表示为P0(普通)、P6(P6X)、P5、P4、P2。此外，欧美品牌中也用P3、P7、P9表示精度等级，P3相当于ISO和JIS标准的P6级，P7相当于P4级，P9相当于P2级。•类型编辑•角接触球轴承有：7000C型(∝=15°)、7000AC型(∝=25°)和7000B(∝=40°)几种类型。该种轴承的锁口在外圈上，一般内外圈不能分离，可承受径向和轴向的联合载荷以及一个方向的轴向载荷。承受轴向载荷的能力由接触角决定，接触角越大，则承受轴向载荷的能力高。该种轴承能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。•接触球轴承极限转速较