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軸承(英語:bearing)香港人俗稱啤令(音譯)、台灣俗稱培林,機械專有用詞;顧名思義,是承托轉軸(rotating axle)、或直線運動軸(linearly moving shaft)的機件部分,在機械中起到支撐旋轉體直線來回運動體的作用。當其他機件在軸上彼此產生相對運動時,用來保持軸的中心位置及控制該運動的機件,就稱之為軸承[1]。其英文造字複數詞bearings又可專門解作走珠,正是絕大部分構成整個軸承,用作可與轉軸互相滾動,及使轉軸轉動時產生的摩擦力減至最低的部件。然而其取義實主要源自其動詞to bear「承擔、承托」的意思。

歷史和發展

早期的直線運動軸承形式,就是一排在撬板下放置一排木杆。這個技術或許可以追溯到修建卡夫拉金字塔的時候,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,只不過有時用代替滾子。

最早的滑動滾動體軸承是木製的。陶瓷藍寶石或者玻璃也有使用,、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錶零件,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輪軸之間的襯套。這種設計隨後被滾動軸承替代,就是用很多圓柱形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錶匠約翰·哈里遜於1760年為製作H3計時計而發明的。

意大利奈米湖發現的一艘古羅馬船隻上,發現了早期的球軸承的實例。這個木製球軸承是用來支撐旋轉桌面的。這艘建造於公元前40年。據說李奧納多·達·文西在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。但在隨後相當長的時間裡,在機器上安裝軸承一直沒有實現。第一個關於球溝道的專利卡馬森的菲利普·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製大小相同、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」的首字母組合後來成了商標,在1905年7月29日註冊。1962年,這個商標作了修改並沿用至今,並在1979年成為了公司不可分割的一部分。

1907年,SKF球軸承工廠的斯文·溫奎斯特設計了最早的現代自調心球軸承[2]

分類

類型 摩擦 速度 壽命 備註
軸套 滑動摩擦,摩擦係數0.05-0.35。 低~極高 低~極高(取決於應用環境潤滑 應用廣泛,摩擦阻力大,壽命可以比滾動軸承長或短
微型軸承 滾動摩擦,摩擦係數0.005-0.125。 中~高(需要冷卻) 中~高 (取決於潤滑,往往需要維護) 應用廣泛
寶石軸承 Off-center bearing rolls in seating,摩擦係數低 充足(需要維護) 主要用於在低負載,高精密的工作如鐘錶。其體積可以非常小.
液態軸承 液體被強制注入兩個面之間,並使軸承的邊緣保持密封,摩擦力非常小 非常高(通常僅限於幾百英尺每秒) 在某些應用中幾乎無限。在某些情況下,可能在啟動,停止時卡住。通常情況下可以忽略維護。 可以處理非常大的負荷,低摩擦。
磁浮軸承 無接觸面,速度為0時,摩擦力為0。但運動時會產生渦流損耗。如果是靜態磁場,可以忽略摩擦力 無實際的限制 不明確,免維護 有源磁力軸承需要相當大的電能。但Electrodynamic bearings (EDB) 不需要額外電能
受彎曲和壓迫的運動,摩擦係數很低 非常高 取決於材料和應用的應變非常高或低的。 通常免維護 範圍有限,無背隙,非常平滑
註:當軸承上的負載變化導致間隙變化時,剛度會變化。它不同於摩擦軸承。

按照 相對運動的接觸形式分為:

滾珠軸承 滾針軸承 圓錐滾柱軸承

滑動軸承

撓性軸承

空氣軸承

磁懸浮軸承

寶石軸承

含油軸承

滾動軸承

工業中常用的滾動軸承:

  • 深溝球軸承:最具代表性的滾動軸承,一般承受純徑向載荷,也可同時承受較小的軸向載荷。
  • 滾子軸承、滾針軸承
  • 推力軸承、推力圓柱滾子軸承
  • 直線軸承
  • 關節軸承
  • 衝壓軸承

視頻

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軸承基礎知識
德國人維修雷諾軸承,簡直大開眼界了,這才叫專業

參考文獻

  1. 軸承開始由傳統走向「新潮」,中國傳動網 ,2011-3-31
  2. 世界軸承的歷史=科技的發展史 ,搜狐,2018-02-05