什么是轴承?

[拼音]：zhoucheng

[外文]：bearing

支持和约束轴的旋转或摆动的机械零件。轴和轴承构成动联接，借以传递载荷和约束轴的运动。

不同机器对轴承有不同的要求：轧钢机要求承载能力大;高速旋转机械要求运转稳定性好;机床主轴要求旋转精度高；仪器仪表要求摩擦力矩小和灵敏度高。有关轴承的研究属于摩擦学的内容。在满足载荷、速度、工作环境（如温度、真空、粉尘和辐射等）和其他特殊要求(如旋转精度、低起动力矩和低噪声等)的前提下，设法降低轴承的摩擦和磨损是轴承设计的基本问题。摩擦小，则轴承温升低、功耗少、效率高；磨损小，则轴承使用寿命长。在机械设计中还须考虑轴承与其他机械零件的匹配。例如轴承的刚度和阻尼对高速旋转轴系的动态特性影响很大。

按照工作时的摩擦性质不同，轴承主要分为滑动轴承和滚动轴承两大类。前者在滑动摩擦下工作，后者在滚动摩擦下工作。（见彩图）

在中国古籍中，关于车轴轴承的构造早有记载。春秋末期的手工艺专著《考工记》中记载有：“行泽者欲短毂，行山者欲长毂，短毂则利，长毂则安。”汉代许慎所撰《说文解字》中解释：“──车毂中铁也”，“锏──车轴铁也。”汉代刘熙的《释名》中也提到：“锏，间也，间轴之间，使不相摩也。”19世纪中叶，欧洲随着轴承材料、润滑剂和机械制造工艺等方面的进步，开始有了比较完善的滑动轴承。1883年，俄国的Н.П.彼得罗夫首先应用牛顿粘性定律计算轴承摩擦。同年，英国的B.托尔在测定车辆轴承的摩擦系数时发现轴承中有油膜压力存在，并测出油膜压力分布曲线。1886年，英国水力学家O.雷诺对托尔的发现进行数学分析，导出了雷诺方程，从此奠定了流体动压润滑理论的基础。此后，德国的A.索末菲、澳大利亚的A.G.M.米歇尔、美国的A.A.拉伊蒙迪和J.鲍埃等人在求解雷诺方程和轴承设计方面作出了贡献。

人类很早就懂得用滚动方式代替滑动方式移动重物更为轻便。轮子在历史上是很重要的一项发明，没有轮辐的轮子在中国汉、唐时代称为“辁”。1279年，中国郭守敬创制的天文简仪，“在百刻环内广面卧施圆轴四，使赤道环旋转无涩滞之患”，其作用与现代推力滚子轴承相似。1772年，英国的C.瓦洛设计制造球轴承，并装在邮车上试用。1794年，英国的P.沃恩取得球轴承的专利。1881年，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.帕姆格伦等人又进行了大量实验，对发展滚动轴承的设计理论和疲劳寿命计算作出了贡献。20世纪60年代后，d性流体动压润滑理论逐渐成熟，按这一理论设计滚动轴承使寿命大为增加。

在滑动摩擦条件下工作的一类轴承。滑动轴承用油作润滑剂，使两相对运动表面完全为油膜隔开。这一类轴承在液体润滑下工作，载荷由油膜压力支承，其摩擦完全取决于油的粘度，所以摩擦阻力很小。正常工作时，运动表面不会直接接触，所以没有磨损。但液体动压轴承在起动和停止阶段，不可能得到完全液体润滑。液体静压轴承则不然，始终在液体润滑下工作，故轴承寿命很长，而且精度保持性极好。

在实际使用中，有相当多的用油、脂润滑的滑动轴承，两相对运动表面只能部分地被油膜隔开。对于这一类在边界润滑、半液体润滑下工作的滑动轴承来说，摩擦和磨损与轴承的材料、表面形貌和润滑剂的油性有关。为了延长轴承的使用寿命，必须选用减摩性好的材料制造轴承，用适宜的润滑剂润滑运动表面，并限制轴承的工作载荷和相对运动速度。

在真空、辐射、高温和低温等环境中不能用油、脂润滑的滑动轴承，也可以使用固体润滑剂，在固体润滑下工作。在不便施加润滑剂的地方可以采用自润滑轴承。

用气体作润滑剂的滑动轴承，也能把两运动表面完全隔开，由气膜支承载荷。气体粘度比液体低得多，受温度影响粘度变化很小，在放射性环境中气体不会分裂。因此在气体润滑下工作的轴承（见气体轴承）的摩擦阻力极小，并能在低温、高温、放射性环境中使用。

利用电场力或磁场力使两运动表面隔开的滑动轴承，不依靠油膜或气膜来支承载荷，不需要润滑剂。这种轴承用于真空中，不存在摩擦，有利于实现超高速转动。

滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声，在液体润滑条件下油膜还具有一定的吸振作用。

用一组滚动元件把两相对运动表面隔开、在滚动摩擦下工作的一类轴承。滚动元件有球、各种滚子和滚针。滚动轴承的摩擦系数比较低，且不随速度变化，所以机器容易启动。滚动轴承的标准化和商品化的程度很高，便于选用。它消耗润滑剂较少，脂润滑脂不易流失，使用维护方便。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命较低、噪声较大。

参考书目

巴威尔著，西安交通大学译：《轴承系统──理论和实践》，机械工业出版，北京，1983。(F. T. Barwell，Bearing Systems-Principles and Practice， Oxford Univ.Pr.，1979.)

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