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轴承的发展起源

时间:2017-12-12点击量:121

    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。


    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[1]  。
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