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大家知道軸承（bearing）是一種什么樣的機(jī)械零件嗎？ 軸承被稱作“機(jī)械行業(yè)的食糧”，是廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器的重要零件。

軸承專欄第1講我們將對(duì)軸承的基礎(chǔ)知識(shí)、以及軸承的作用進(jìn)行講解。

1．軸承到底是什么？

軸承是一種幫助物體轉(zhuǎn)動(dòng)的零件。顧名思義，軸承就是支持在機(jī)器中轉(zhuǎn)動(dòng)的“軸”的零件。 使用軸承的機(jī)器有汽車、飛機(jī)、發(fā)電機(jī)等等。我們生活中常用的冰箱、吸塵器、空調(diào)等家用電器也使用軸承。在這些機(jī)器中，軸承負(fù)責(zé)對(duì)安裝有車輪、齒輪、渦輪、轉(zhuǎn)子等零件的“軸”提供支持，幫助軸順暢地旋轉(zhuǎn)。 由于各種機(jī)器中要使用很多的旋轉(zhuǎn)“軸”，因此軸承就成了必不可少的零件，被人們稱作“機(jī)械行業(yè)的食糧”。這種零件看起來(lái)不起眼，但其實(shí)非常的重要。如果沒有它，我們將無(wú)法正常生活。

2．為什么重要？軸承的作用

為了使機(jī)器順暢運(yùn)行，軸承究竟發(fā)揮著怎樣的作用？

它有兩大作用。 ?作用１? 減輕摩擦，使旋轉(zhuǎn)更順暢

旋轉(zhuǎn)的“軸”和旋轉(zhuǎn)支持部分一定會(huì)發(fā)生摩擦。軸承用在旋轉(zhuǎn)的“軸”和旋轉(zhuǎn)支持部分之間。

軸承可以減輕摩擦，使旋轉(zhuǎn)更順暢，減少能源消耗。這就是軸承的作用。

?作用2? 保護(hù)旋轉(zhuǎn)支持部分，使旋轉(zhuǎn)的“軸”保持在正確位置

旋轉(zhuǎn)的“軸”和旋轉(zhuǎn)支持部分之間會(huì)承受很大的力。軸承可以防止旋轉(zhuǎn)支持部分因這種力而損壞，使旋轉(zhuǎn)的“軸”保持在正確的位置。

正是由于軸承的這些作用，我們才能長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)使用機(jī)器。

3．軸承的使用量有多大？如果沒有軸承會(huì)怎么樣？

究竟有多少軸承支撐著我們的生活？由于軸承不會(huì)被眼睛直接看到，因此大家很難想象吧？這里，我們以身邊常見的汽車為例來(lái)介紹吧。小時(shí)候，大家是否玩過(guò)一種電池驅(qū)動(dòng)的賽車玩具呢？很多人一定還記得，在車輪的支撐部分裝有軸承。那么，1輛真正的汽車究竟需要多少個(gè)軸承呢？

圖：汽車使用軸承的主要部位 ①動(dòng)力裝置（部件）

案例：交流發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器等

②轉(zhuǎn)向裝置（部件）

案例：轉(zhuǎn)向器、泵等

③動(dòng)力傳遞裝置（部件）

案例：變速器、差動(dòng)齒輪等

④行駛裝置（部件）

案例：車輪、懸架等 高級(jí)汽車的軸承使用數(shù)可達(dá)約150個(gè)。

這些軸承全都發(fā)揮著重要作用。

如果汽車中沒有軸承：

· 部件將無(wú)法順暢旋轉(zhuǎn)、消耗更多的能源

· 支持旋轉(zhuǎn)的部分很快就會(huì)出故障

從而導(dǎo)致汽車無(wú)法安全、舒適地運(yùn)行。

因此，我們的美好生活背后，有數(shù)不清的軸承在默默工作。 總結(jié)

軸承零件正為我們的生活而運(yùn)轉(zhuǎn)

正因?yàn)檩S承是為我們的生活提供支持的重要零件，因此無(wú)論在哪個(gè)時(shí)代，對(duì)它的耐久性和精度都提出了很高的要求。并且，隨著機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，能適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境的更為特殊的新型軸承也將會(huì)被不斷開發(fā)應(yīng)用。

未來(lái)，軸承還將不斷發(fā)展進(jìn)步，為了我們的生活繼續(xù)“運(yùn)轉(zhuǎn)”下去！

在第1講中我們已經(jīng)介紹過(guò)，軸承是減輕摩擦、實(shí)現(xiàn)物體順暢（輕松）移動(dòng)的工具。那么，軸承是何時(shí)誕生、如何進(jìn)化、普及的呢？這一講，就為大家介紹軸承出人意料的歷史。

1．軸承起源于公元前？

在古代，人類為了減小摩擦想出了很多辦法，下面我們來(lái)談?wù)劷ㄔ彀＜敖鹱炙r(shí)的事例。 由巨大的“重型石塊”累積建造而成的巨大的金字塔令全世界無(wú)數(shù)人感到震撼。那么，古代人究竟是用什么方法搬運(yùn)“重型石塊”的呢？人們通過(guò)古埃及的壁畫大致推測(cè)出了答案。

古埃及的多處壁畫都描繪了建造金字塔的情形。其中，部分壁畫顯示出當(dāng)時(shí)人們?cè)凇爸匦褪瘔K”的下方墊上圓木滾動(dòng)搬運(yùn)的場(chǎng)景。這可以推測(cè)出，古埃及人是通過(guò)圓木滾動(dòng)來(lái)減小摩擦，以較小的力搬運(yùn)“重型石塊”的。

這種搬運(yùn)方法與軸承中使用滾動(dòng)體（滾子）的思路有異曲同工之妙。

滾動(dòng)圓木減小摩擦的方法 這種人類設(shè)法減小摩擦的記載雖然年代、方法不同，但在世界各地均有發(fā)現(xiàn)。從這一點(diǎn)可以看出，在人類歷史上，“通過(guò)減小摩擦順暢搬運(yùn)物品”這件事曾經(jīng)是多么的重要。 2．帶保持架的軸承是列奧納多·達(dá)·芬奇發(fā)明的嗎？ 列奧納多·達(dá)·芬奇是文藝復(fù)興時(shí)期意大利的天才藝術(shù)家。他與軸承有著很深的淵源，被稱作“近代軸承之父”也毫不為過(guò)。

對(duì)萬(wàn)事都具有強(qiáng)烈好奇心的達(dá)·芬奇在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域曾留下巨大功績(jī)。在他的手稿（創(chuàng)作記錄）中，繪有機(jī)械中不可缺少的軸承的設(shè)計(jì)草稿。

他以無(wú)與倫比的創(chuàng)造力創(chuàng)造出可以大幅度減小摩擦的軸承結(jié)構(gòu)。 該結(jié)構(gòu)是一種在上下兩片圓盤（滾道圈）間夾入滾動(dòng)球（滾動(dòng)體）的裝置。令人驚異的是，這份設(shè)計(jì)草稿中描繪的軸承中還有防止?jié)L動(dòng)球相互接觸的“保持架”。

這與現(xiàn)在使用的軸承的結(jié)構(gòu)幾乎完全相同。

根據(jù)列奧納多·達(dá)·芬奇的設(shè)計(jì)草圖、

由JTEKT技術(shù)人員復(fù)原的帶保持架軸承 因此，由滾道圈、滾動(dòng)體（“滾珠”或“滾子”）、保持架構(gòu)成的“軸承的基本結(jié)構(gòu)”大約在距今約500年前就發(fā)明出來(lái)。天才的列奧納多·達(dá)·芬奇以他的創(chuàng)造力為軸承帶來(lái)了革命性的進(jìn)化。

但是，即使發(fā)明出了軸承的基本構(gòu)造，實(shí)際制造、量產(chǎn)仍不是那么容易的事。直到工業(yè)革命時(shí)期，軸承才廣泛應(yīng)用于機(jī)械。 3．軸承的普及從工業(yè)革命開始

18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)的工業(yè)革命時(shí)期，鋼鐵開始大規(guī)模量產(chǎn)。因此，高強(qiáng)度的鋼鐵制軸承才得以大量生產(chǎn)，并開始在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

其中，“使用軸承的車軸”就是在工業(yè)革命時(shí)期誕生的偉大發(fā)明之一。

首先發(fā)明的是滾動(dòng)體使用“滾珠”的自行車車軸用滾珠軸承，并得到了廣泛普及。此后，滾動(dòng)體使用“滾子”的馬車車軸用滾珠軸承也誕生了。

“使用軸承的車軸”的問(wèn)世使得移動(dòng)、搬運(yùn)效率大大提升。

因此，當(dāng)時(shí)的眾多產(chǎn)業(yè)機(jī)械也開始積極引進(jìn)軸承，為工業(yè)化的發(fā)展做出了極大貢獻(xiàn)。

通過(guò)工業(yè)革命，軸承成了在背后支持工業(yè)發(fā)展的重要零件，也成了人們生活中不可或缺的工具。 總結(jié) 軸承的發(fā)展史就是人類文明進(jìn)步的歷史

如果沒有軸承的發(fā)明，人類現(xiàn)在恐怕還在為搬運(yùn)重物耗費(fèi)巨大力氣。并且，我們的生活中恐怕也不會(huì)有這么多的機(jī)器為我們提供便捷、舒適的服務(wù)。

軸承的誕生和進(jìn)步對(duì)文明的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。

可以說(shuō)，軸承是前人智慧和技術(shù)的結(jié)晶，是推動(dòng)“工業(yè)化發(fā)展史”的幕后英雄。

在第3講中，我們將介紹軸承的結(jié)構(gòu)及各構(gòu)成零件的作用。

１．軸承的原理軸承通過(guò)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)減輕摩擦

如圖1所示，當(dāng)“軸”開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承內(nèi)的多個(gè)“滾動(dòng)體（“滾珠”或“滾子”）”會(huì)開始滾動(dòng)。

軸承就是通過(guò)這種“滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)”來(lái)減輕摩擦的。

圖1 軸承和滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

與“滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)”的滑動(dòng)軸承相比，“滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)”的軸承更能減輕摩擦，減少旋轉(zhuǎn)能量的消耗。

那么，軸承結(jié)構(gòu)是什么樣的呢？下面就為大家詳細(xì)介紹。 2． 軸承的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代軸承雖然種類繁多，但其基本結(jié)構(gòu)與約500年前列奧納多·達(dá)·芬奇構(gòu)思的軸承結(jié)構(gòu)大致相同。 軸承的構(gòu)成零件有：

● 滾道圈。..。..環(huán)狀零件

● 滾動(dòng)體。..。..在滾道圈間滾動(dòng)的零件（滾動(dòng)體有“滾珠”和“滾子”）

● 保持架。..。..為避免滾動(dòng)體之間相互接觸、使?jié)L動(dòng)體保持一定間隔的零件。

滾道圈

圖2中所示的軸承叫做“徑向軸承”，支持軸垂直的方向的所受的力。

滾珠軸承的滾動(dòng)體使用“滾珠”，滾柱軸承的滾動(dòng)體使用“滾子”。

圖2 徑向軸承的結(jié)構(gòu) 滾道圈用于這種徑向軸承。

組裝到軸上的內(nèi)側(cè)的滾道圈叫做內(nèi)圈。

外側(cè)的滾道圈叫做外圈，外圈組裝到外殼（※1：見圖3）中。

※1 外殼

外殼是指組裝軸承時(shí)與軸承外圈接觸的零件。

圖3 外殼 滾道圈

圖4中所示的軸承叫做“推力軸承”，支持軸同方向的力。

滾道圈用于這種推力軸承。

組裝到軸側(cè)的滾道圈叫做軸圈。

組裝到外殼側(cè)的滾道圈叫做座圈。

圖4 推力軸承的結(jié)構(gòu) 為了實(shí)現(xiàn)順暢旋轉(zhuǎn)，軸承滾道圈中滾動(dòng)體滾動(dòng)的表面加工得十分光滑。

滾動(dòng)體

如表1所示，滾動(dòng)體有“滾珠”和“滾子”。 表1 滾動(dòng)體的種類

根據(jù)支持的大小、旋轉(zhuǎn)速度等軸承的使用條件，有各種不同類型的滾動(dòng)體可供選擇。 關(guān)于軸承的型式，我們將在第4講軸承專欄中進(jìn)行介紹，有興趣的學(xué)員可參閱下一頁(yè)內(nèi)容。 保持架

如圖5所示，當(dāng)軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體也會(huì)開始滾動(dòng)。此時(shí)，如果軸承中沒有保持架，相鄰的滾動(dòng)體會(huì)互相接觸。

接觸表面兩個(gè)滾動(dòng)體的滾動(dòng)方向相反，會(huì)對(duì)滾動(dòng)體的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)形成障礙。

圖5 無(wú)保持架時(shí)滾動(dòng)體的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) 為防止這種情況，使用保持架將相鄰的滾動(dòng)體隔開，以使?jié)L動(dòng)體能夠順暢滾動(dòng)。

根據(jù)支持力的大小、旋轉(zhuǎn)速度等軸承的使用條件，有各種不同類型的保持架可供選擇。

圖6中所示為代表性的保持架種類。

圖6 代表性的保持架 由此可見，滾道圈、滾動(dòng)體、保持架各自發(fā)揮著不同的作用。這些作用相互配合，軸承才能順暢旋轉(zhuǎn)。然而，僅有這些構(gòu)成零件，軸承仍然無(wú)法“穩(wěn)定”地持續(xù)順暢旋轉(zhuǎn)。 下面，我們就為大家介紹軸承的另一個(gè)重要物品。 3．穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)所需的潤(rùn)滑劑

為了保證軸承能“穩(wěn)定”、順暢地旋轉(zhuǎn)，就必須減小滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的摩擦，并防止零件的磨損。“潤(rùn)滑劑”便可以發(fā)揮這種作用。

軸承的“潤(rùn)滑劑”大多使用半固體狀（膏狀）的“潤(rùn)滑脂”和液體狀的“潤(rùn)滑油”。

此外，“潤(rùn)滑劑”還有降低旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)部發(fā)熱、延長(zhǎng)軸承壽命的作用。

因此，“潤(rùn)滑劑”也是確保軸承“穩(wěn)定”順暢旋轉(zhuǎn)的“重要物品”。 總結(jié) 確保軸承“穩(wěn)定”、順暢旋轉(zhuǎn)的零件和潤(rùn)滑劑 軸承的零件包括滾道圈、滾動(dòng)體、保持架，它們各自發(fā)揮著不同的作用，這些作用相互配合，軸承才能順暢旋轉(zhuǎn)。 并且，“潤(rùn)滑劑”能減小滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的摩擦，防止零件磨損。 各個(gè)零件發(fā)揮自己的重要作用，軸承才能“穩(wěn)定”地持續(xù)順暢旋轉(zhuǎn)。

1．軸承的分類

軸承會(huì)受到來(lái)自不同方向的力，因此可以根據(jù)“受力方向”對(duì)軸承進(jìn)行分類。

首先我們來(lái)介紹一下軸承的受力。

圖1所示為安裝了輪胎的汽車車輪用軸承所受的力。

一種是承受汽車重量的力（圖1中藍(lán)色箭頭所示），軸承須承受與車軸垂直的力。

此外，在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)發(fā)生離心力（圖1中紅色箭頭所示），軸承會(huì)承受與車軸同方向的力。

圖1 汽車車輪用軸承所承受的力 如上所示，軸承日常會(huì)承受來(lái)自不同方向的力。

因此，我們可以按照受力方向以及承受能力對(duì)軸承進(jìn)行分類。 軸承承受的徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷；軸承承受的力叫做“負(fù)荷”；與軸垂直的力叫做“徑向負(fù)荷”；與軸同方向的力叫做“軸向負(fù)荷”。

圖2 徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷 軸承的分類

根據(jù)軸承可以承受的力的方向和滾動(dòng)體形狀，軸承可以分為表1中所示的4個(gè)種類。 表1 軸承的分類

2．徑向滾珠軸承

徑向滾珠軸承是承受“與軸垂直的方向所受的力”的“球”軸承。深溝球軸承（滾珠軸承）

深溝球軸承是軸承中常用的種類。

深溝球軸承不僅可承受徑向負(fù)荷，還可同時(shí)承受一定程度的雙方向軸向負(fù)荷。

承受較大軸向負(fù)荷時(shí)，應(yīng)使用后面介紹的角接觸球軸承。 角接觸球軸承

角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向負(fù)荷和單方向的軸向負(fù)荷。

承受雙方向的軸向負(fù)荷時(shí)，應(yīng)組合使用兩個(gè)以上角接觸球軸承。

圖3 承受雙方向軸向負(fù)荷的角接觸球軸承組合 軸承承受“徑向負(fù)荷”和“軸向負(fù)荷”時(shí)，滾道圈和滾動(dòng)體之間承受的負(fù)荷方向與垂直于軸的方向的角度叫做接觸角。

圖4 承受“徑向負(fù)荷”和“軸向負(fù)荷”的角接觸球軸承的結(jié)構(gòu) 接觸角度一般分為15°、30°、40°，分別用字母C、A、B表示。

3．徑向滾柱軸承

徑向滾柱軸承是承受“與軸垂直的方向所受的力”的“滾子”軸承。徑向滾柱軸承比徑向滾珠軸承承受的負(fù)荷更大，根據(jù)滾子種類有不同的類型。如，圓柱滾子軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，調(diào)心滾子軸承。

圓柱滾子軸承

滾動(dòng)體使用“圓柱滾子”。圓柱滾子軸承比深溝球軸承承受的徑向負(fù)荷更大。可以用于產(chǎn)生沖擊的機(jī)器中。 滾針軸承

滾動(dòng)體使用“針形滾子”。滾針軸承使用比圓柱滾子直徑更小的針形滾子，如圖5所示，這種軸承的截面高度較低，有助于實(shí)現(xiàn)機(jī)器的小型化和輕量化。

圖5 圓柱滾子軸承和滾針軸承的截面高度比較 圓錐滾子軸承

滾動(dòng)體使用圓錐臺(tái)形的“圓錐滾子”。

圓錐滾子軸承在滾柱軸承中使用非常廣泛，可以同時(shí)承受徑向負(fù)荷和單方向的軸向負(fù)荷。

承受雙方向的軸向負(fù)荷時(shí)，應(yīng)組合使用兩個(gè)以上圓錐滾子軸承。

圖6 承受雙方向軸向負(fù)荷的圓錐滾子軸承組合

調(diào)心滾子軸承

滾動(dòng)體使用桶形的“球面滾子”，如圖7所示，組裝在“擁有球面的外圈滾道面”和“內(nèi)圈滾道面”之間。因此，調(diào)心滾子軸承的內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架可以在傾斜于外圈的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)。

圖7調(diào)心滾子軸承的結(jié)構(gòu)

如圖8所示，調(diào)心滾子軸承在承受較大負(fù)荷、軸容易撓曲的機(jī)器中使用。

圖8軸的撓曲 總結(jié) 根據(jù)承受力的方向和大小，有各式各樣的“軸承種類”，可根據(jù)機(jī)器結(jié)構(gòu)或使用方式選擇適當(dāng)?shù)摹拜S承種類”。

除了這里介紹的種類以外，還有很多其他的“軸承種類”。

1. 汽車用軸承是如何使用的？ 在本次專欄中，我們將以汽車中將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給車軸的變速器和差動(dòng)齒輪為例，來(lái)解說(shuō)軸承是如何使用的。

圖1 將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給車軸的裝置 2. 變速器中使用的軸承

汽車所需的驅(qū)動(dòng)力取決于行駛狀況，比如快速運(yùn)行時(shí)、或在坡道上需要較大驅(qū)動(dòng)力時(shí)等等。

變速器是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為適合行駛的驅(qū)動(dòng)力并傳遞給車軸的裝置。在變速器內(nèi)部，不同種類的軸承發(fā)揮著各自的特點(diǎn)，在汽 車零件中，也使用了很多的軸承。

變速器大致可以分為手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器兩種類型。在使用手動(dòng)變速器的汽車中，操作桿設(shè)置在駕駛席的位置。

圖2 手動(dòng)變速器用操作桿

操作人員手動(dòng)操作變速桿，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合行駛狀況的驅(qū)動(dòng)力。

手動(dòng)變速器由軸和齒輪構(gòu)成，下面就對(duì)支持這些零件的軸承進(jìn)行介紹。

圖3 手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)

圖4 手動(dòng)變速器的原理 支持軸的軸承

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力大小使用種類合適的軸承，對(duì)軸的旋轉(zhuǎn)和齒輪產(chǎn)生的力進(jìn)行支撐。

表1 支持軸的軸承

圖5 支持軸的深溝球軸承 支持齒輪的軸承 在手動(dòng)變速器中，齒輪始終相互嚙合著旋轉(zhuǎn)。

要將適合行駛的驅(qū)動(dòng)力傳遞給車軸，就要通過(guò)操作桿選擇適合該驅(qū)動(dòng)力的齒輪（A）。所選齒輪（A）與軸連接，以與軸相同的速度旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)行駛狀況發(fā)生變化，需要將不同的驅(qū)動(dòng)力傳遞給車軸時(shí)，則通過(guò)操作桿使與軸連接的齒輪（A）離開軸，并選擇適合不同驅(qū)動(dòng)力的齒輪（B）。所選齒輪（B）與軸連接，以與軸相同的速度旋轉(zhuǎn)。

此時(shí)，離開軸的齒輪（A）和軸的旋轉(zhuǎn)速度不同。

為了使齒輪和軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在齒輪和軸之間裝入了滾針軸承（針形滾子和保持架的組件），在齒輪內(nèi)徑面（內(nèi)側(cè)面）和軸的外徑面（外側(cè)面）之間滾動(dòng)。

圖6 變速齒輪和軸的轉(zhuǎn)速

圖7 支持齒輪的軸承（針形滾子和保持架的組件） 3. 差動(dòng)齒輪中使用的軸承

汽車左右轉(zhuǎn)彎時(shí)，會(huì)降低內(nèi)側(cè)車軸的轉(zhuǎn)速，提高外側(cè)車軸的轉(zhuǎn)速。

差動(dòng)齒輪是將來(lái)自變速器的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為更大的驅(qū)動(dòng)力，并傳遞給左右車軸實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的裝置。

圖8 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪的旋轉(zhuǎn) 差動(dòng)齒輪安裝在小齒輪軸（變速器側(cè)的軸）和車軸側(cè)軸上的齒輪垂直嚙合。軸承對(duì)軸的旋轉(zhuǎn)和齒輪產(chǎn)生的力進(jìn)行支撐。

圖9 差動(dòng)齒輪的原理

圖10 差動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu) 支持軸的圓錐滾子軸承 組合安裝的圓錐滾子軸承同時(shí)支持徑向負(fù)荷和雙方向的軸向負(fù)荷，確保齒輪的正確嚙合，將大驅(qū)動(dòng)力傳遞給左右車軸。

圖11 低扭矩圓錐滾子軸承 總結(jié)

本次專欄介紹了將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給車軸的裝置中使用的軸承，但在汽車中，還有很多其他部位也使用大量軸承。每個(gè)軸承發(fā)揮各自的特點(diǎn)，提高了汽車的行駛性能和安全性。

為了進(jìn)一步提高汽車的安全性和舒適性，今后對(duì)軸承在性能和可靠性方面的要求將不斷提高。

我們將介紹在 “能源制造”、“原材料制造”、“產(chǎn)品加工” 這3個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器中使用的軸承。

1．能源制造中使用的軸承 - 風(fēng)力發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)是為我們的生活制造能源的設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)已在全球范圍內(nèi)得到普及。

由于安裝在高處的風(fēng)力發(fā)電機(jī)檢修難度高，因此就要求軸承具備高可靠性（故障極少）和長(zhǎng)壽命。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)中使用了很多軸承，在這里，我們將對(duì)接受風(fēng)力向發(fā)電機(jī)傳遞旋轉(zhuǎn)力的 “主軸用軸承” 進(jìn)行介紹。

圖1 安裝在高處的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

圖2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 主軸用軸承

風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)力使主軸旋轉(zhuǎn)，并將這種旋轉(zhuǎn)力傳遞給發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

主軸用軸承除了要支撐葉片和旋轉(zhuǎn)部分的重量外，還要承受大小和方向不規(guī)則變化的風(fēng)力。

因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸用軸承主要使用能夠支撐大的力、且調(diào)心性優(yōu)異的調(diào)心滾子軸承。

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■什么是調(diào)心性？

調(diào)心性是指內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架可以在傾斜于外圈的狀態(tài)下順暢旋轉(zhuǎn)的特性。

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為了支撐大的力，主軸用軸承通常使用超過(guò)1m的大型調(diào)心滾子軸承。

圖3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸用大型調(diào)心滾子軸承 2．原材料制造中使用的軸承 – 鋼鐵軋機(jī)

鋼鐵軋機(jī)是原材料制造機(jī)械的代表性設(shè)備，它可以根據(jù)不同用途制作出不同形狀的鋼鐵材料，下面我們就對(duì)這種設(shè)備進(jìn)行介紹。

圖4 鋼鐵材料的常見形狀

在軋機(jī)中，鋼鐵材料通過(guò)旋轉(zhuǎn)的2個(gè)軋輥間被加壓軋制。另外，正如“趁熱打鐵”這句成語(yǔ)所說(shuō)，鋼鐵材料很多時(shí)候都是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行軋制的。因此，這種情況下軸承便需要在高溫條件下承受大力使軋輥旋轉(zhuǎn)。

圖5 鋼鐵軋機(jī)的結(jié)構(gòu) 工作輥用軸承

工作輥使用四列圓錐滾子軸承來(lái)支承軋制時(shí)產(chǎn)生的非常大的徑向負(fù)荷和兩個(gè)方向的軸向負(fù)荷。

圖6 工作輥用四列圓錐滾子軸承 支承輥用軸承

雖然工作輥在軋制時(shí)會(huì)因承受較大的負(fù)荷而容易變形，但支承輥可以抑制其變形。支承輥使用支承大徑向負(fù)荷的四列圓柱滾子軸承和支承軸向負(fù)荷的多列圓錐滾子軸承。

圖7 支承輥用軸承 3．產(chǎn)品加工中使用的軸承 – 加工中心（機(jī)床）

最后為大家介紹的是產(chǎn)品加工設(shè)備。

根據(jù)用途加工各種形狀的產(chǎn)品及零件的設(shè)備叫做“機(jī)床”。

其中，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行加工的加工中心近年來(lái)迅速普及。

加工中心可以實(shí)現(xiàn)人工難以做到的精密、細(xì)微加工，而且可以大幅縮短加工時(shí)間。

圖8 產(chǎn)品加工用機(jī)床

為了避免因加工中的發(fā)熱而導(dǎo)致工件尺寸變化及加工精密性降低，加工中心的主軸（安裝刀具的主軸）需要使用升溫幅度小的軸承。

圖9 加工中心的結(jié)構(gòu)和主軸

◆主軸用軸承

主軸使用角接觸球軸承，同時(shí)承受加工時(shí)的徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。

圖10 主軸用角接觸球軸承 此款采用陶瓷作為軸承材料。

這種陶瓷軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的升溫幅度小，能夠抑制工件的尺寸變化。并且，這種軸承還能將導(dǎo)致發(fā)熱主要因素的潤(rùn)滑油僅以適當(dāng)?shù)牧抗┙o到必要的部位，并迅速排出。

＜總結(jié)＞為我們的生活提供支持的軸承

制造能源的機(jī)器、制造材料的機(jī)器、加工產(chǎn)品的機(jī)器在我們平時(shí)的生活中并不常見。

但是，這次介紹的加工產(chǎn)品的機(jī)器中都使用了很多軸承。

這些軸承不光支承著力旋轉(zhuǎn)，也為我們的生活提供著強(qiáng)大的支持。?

1.什么是特殊使用環(huán)境用特殊材料和潤(rùn)滑劑的軸承？ 普通軸承的零件使用金屬材料制成，并使用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂作為潤(rùn)滑劑。但是，這些普通軸承如果在 產(chǎn)生電氣；產(chǎn)生磁力；容易受酸堿等腐蝕等的環(huán)境中使用，很快就會(huì)損壞，無(wú)法順暢旋轉(zhuǎn)。

為確保能在上述環(huán)境中使用，特殊使用環(huán)境用特殊材料和潤(rùn)滑劑的軸承應(yīng)用而生。 2.為“美好生活”提供支持 - 空調(diào)用軸承

圖1空調(diào)室外機(jī) 空調(diào)室外機(jī)中裝有將空氣送出室外的風(fēng)扇，支撐這個(gè)風(fēng)扇的是軸承。

近年來(lái)，可隨意控制電機(jī)轉(zhuǎn)速（變頻）的電機(jī)日漸增多，由于其特性，在工作時(shí)會(huì)因高頻電流而產(chǎn)生電壓。

當(dāng)電壓積累到超過(guò)一定量，電流會(huì)流經(jīng)軸承內(nèi)部，可能會(huì)導(dǎo)致軸承故障。該現(xiàn)象稱為“電蝕”。

因此，需要采用以絕緣性能優(yōu)異的（電流不易通過(guò)）陶瓷作為滾珠（滾動(dòng)體）的軸承。

圖2 室外機(jī)風(fēng)扇用軸承 另外，陶瓷軸承還被用于在基礎(chǔ)相關(guān)設(shè)施和醫(yī)院等地使用的重要設(shè)備機(jī)械用電機(jī)，防止突發(fā)性的設(shè)備故障。 3.為“健康生活”提供支持 - 醫(yī)療設(shè)備用軸承 圖3MRI（磁共振診斷裝置）

圖4MRI用電機(jī) 隨著老齡化的日趨嚴(yán)重，人們對(duì)健康的關(guān)注度不斷加強(qiáng)，醫(yī)療設(shè)備在全世界范圍內(nèi)不斷增加。

MRI（磁共振診斷裝置）利用強(qiáng)磁性力拍攝內(nèi)臟器官和血管，對(duì)身體內(nèi)部進(jìn)行檢查。

如果在MRI的強(qiáng)磁性下使用普通軸承，會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，無(wú)法進(jìn)行精密檢查。另外，軸承也無(wú)法順暢旋轉(zhuǎn)。

因此，用于MRI時(shí)，需要使用不受強(qiáng)磁性影響的軸承。

圖5 MRI電機(jī)用陶瓷軸承 軸襯的滾道圈和滾珠（滾動(dòng)體）使用不易受磁性影響的陶瓷，保持架使用潤(rùn)滑性能優(yōu)異的樹脂，為精密的醫(yī)療檢查作出了貢獻(xiàn)。 4.為“身心充實(shí)的生活”提供支持 - 滑板軸承 奧運(yùn)會(huì)選手使用的滑板中，采用了根據(jù)選手的期望而全新開發(fā)的軸承。

滑板的4個(gè)輪子各使用2個(gè)軸承（共8個(gè)）。

圖6 滑板的車輪

滑板中安裝了使用陶瓷滾珠并對(duì)滾道圈和保持架實(shí)施特殊表面處理的軸承，提升了“旋轉(zhuǎn)輕巧”、“旋轉(zhuǎn)流暢”、“騎乘舒適性”等感受。另外，還能使速度保持到比賽結(jié)束，讓運(yùn)動(dòng)員可以挑戰(zhàn)更高難度的技巧。由此，為成功完成高難度技巧動(dòng)作“腳跟翻”作出了貢獻(xiàn)。

圖7 單排輪滑板用軸承＜使用陶瓷球的軸承＞

審核編輯 ：李倩