轴承和轴构成动联接,借以传递载荷和约束轴的运动。
轴承
支持和约束轴的旋转或摆动的机械零件。
- 英文名称
- bearing
- 所属学科
- 机械工程
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:“锏,车轴铁也。”19世纪中叶,随着轴承材料、润滑剂和机械制造工艺等方面的进步,欧洲开始有比较完善的滑动轴承。1883年,俄国的N.P.彼得罗夫首先应用牛顿黏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动压效应的存在,并测出油膜压力分布曲线。1886年,英国力学家O.雷诺对托尔的发现进行数学分析,导出著名的Reynolds(雷诺)方程,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做出了贡献。
人类很早就懂得用滚动方式代替滑动方式已达到更为轻便地移动重物。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.瓦洛设计制造出球轴承,并装在邮车上试用。1794年,英国的P.沃恩获得球轴承的专利。1881年,德国的H.R.赫兹发表关于高副接触性能分析的论文。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大量实验,对发展滚动轴承的设计理论和疲劳寿命计算做出了贡献。20世纪60年代后,弹性流体动压润滑理论逐渐成熟,按这一理论设计滚动轴承能使之寿命大为增加。
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、灵敏度高。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(如高旋转精度、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,则轴承温升小、功耗少、效率高;磨损小,则轴承使用寿命长。在机械设计中还必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振动等动态性能影响很大。