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轴承

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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或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。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,只不过有时用球代替滚子。

最早的滑动和滚动体轴承是木制的。陶瓷、蓝宝石或者玻璃也有使用,钢、铜、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。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。这艘船建造于公元前40年。据说達文西在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。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。

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(取决于应用环境和润滑) 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
Flexure bearing 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
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

几种滚动轴承
几种滚动轴承
球轴承原理示意
球轴承原理示意

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
  • 调心球轴承,调心滚子轴承
  • 角接触轴承
  • 推力轴承、推力圆柱滚子轴承
  • 直线轴承
  • 关节轴承
  • 冲压轴承
  • 杆端轴承
  • 液态轴承

型号

代号 轴承类型 代号 轴承类型
0 双列角接触球轴承 6 深沟球轴承
1 调心球轴承 7 角接触球轴承
2 调心滚子轴承 8 推力圆柱滚子轴承
2 推力调心滚子轴承 N 圆柱滚子轴承,双列或多列用字母NN表示
3 圆锥滚子轴承 U 外球面球轴承
4 双列深沟球轴承 QJ 四点接触球轴承
5 推力球轴承

标准寿命

标准寿命[1]

工作条件 寿命时间(Lh) 实例
短时间工作。 500 广告用机械、滑门辊等杂零件,方向指示器。
短时间或断续工作
即使发生故障亦无严重后果。
4000~8000 手用工具、工厂升降机、一般手动机械起重机、家庭用机器、农耕机械。
虽属断续工作但需要确实之传动时。 8000~ 10300 发电厂发电所用辅助机械、装配作业之运送机升降机、装卸起重机
不常用之工作机械。
每日运转8小时,未达最高运转状态。 10300~20000 工厂电动机、一般齿轮装置。
每日运转8小时,在最高运转状态。 20000~30000 使用于机械工厂之一般机械
常时操作之起重机、送风机之中间传动轴。
每日连续运转24小时。 45000~60000 分离机、压缩机、运送机。
每日连续运转24小时,且绝对不可停止。 100000~200000 发电厂发电所公共设施之机械装置、矿山扬水泵、自来水供水装置、船舶用之连续使用机械。

维护和润滑

许多轴承需要定期保养,以防止过早失效。尽管一些如液态轴承和磁性轴承可能需要少量的维护,大部分轴承在高周期操作需要定期润滑和清洁,并可能需要调整,以最大限度地减少磨损的影响。

无密封型轴承往往有一个油嘴,定期润滑用黄油枪,或定期填充油的油杯。在20世纪70年代之前,没有遇到过的密封轴承,大部分的机械,注油润滑是一种较为常见的比今天的活动。例如,用于需要“润滑作业”几乎经常发动机油的变化,但今天的汽车底盘汽车底盘大多是密封的生活。从18世纪后期通过1900年中期,行业依靠许多工人称经常注油润滑机械与油罐。

今天,工厂的机器通常有润滑系统,其中中央泵提供定期润滑线油或油脂,依此类推。 偶尔需要时,这种润滑油周期的时间和数量控制机器的电脑控制,如PLCCNC,以及手动操作功能。这个自动化的过程,是所有现代数控机床和其他许多现代化的工厂机器如何进行润滑。类似的润滑油系统还用于在非自动化的机器上,在这种情况下,有一个手压,机床操作者应该泵在不断使用的机器,每天一次(或每周一次)。这些被称为一次性系统从他们的主要卖点:一个把手一拉,润滑油,而不是整机ALEMITE枪一打泵或油可以在机器周围的十几个不同的位置。

一个现代化的汽车或卡车引擎的内部润滑系统在概念上类似于上述润滑油系统,除了连续抽油。这种油流通过端口直接连接到轴承通过钻孔或发动机缸体和缸盖铸造成的通道,和其他地方提供的油浴中喷出。

许多轴承在高循环产业化经营需要定期润滑和清洁,以及许多需要不定期的调整,如预负荷调整,减少磨损的影响。

轴承寿命受平时保持清洁和良好的润滑影响很大。然而,许多工程应用上的限制使得维护保养有困难。

相关条目

参考来源

引用

  1. ^ 《机械设计制造手册》,全华图书股份有限公司,ISBN 978-957-21-4069-7

书目

外部链接

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