在意大利奈米湖发现的一艘建造于公元前40年的古罗马船只上,发现了早期的球轴承的实例:一个木制球轴承是用来支撑旋转桌面。据说列昂纳多·达·芬奇在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“笼装球”的球轴承做过早的描述。十七世纪末,英国的C.瓦洛设计制造球轴承,并装在邮车上试用以及英国的P.沃思取得球轴承的专利。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。十八世纪末德国的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.帕姆格伦等人进行了大量的试验,对发展滚动轴承的设计理论和疲劳寿命计算作出了贡献。随后,俄国的N.P.彼得罗夫应用牛顿粘性定律计算轴承摩擦。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。
为比较轴承抗点蚀的承载能力,规定轴承的额定寿命为一百万转(106)时,所能承受的大载荷为基本额定动载荷,以C表示。
也就是轴承在额定动载荷C作用下,这种轴承工作一百万转(106)而不发生点蚀失效的可靠度为90%,C越大承载能力越高。
对于基本额定动载荷
1.向心轴承是指纯径向载荷
2.推力球轴承是指纯轴向载荷
3.向心推力轴承是指产生纯径向位移得径向分量
滑动轴承
滑动轴承不分内外圈也没有滚动体,一般是由耐磨材料制成。常用于低速,轻载及加注润滑油及维护困难的机械转动部位。
关节轴承
关节轴承的滑动接触表面为球面,主要适用于摆动运动、倾斜运动和旋转运动。
滚动轴承
滚动轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同分为向心轴承和推力轴承。其中径向接触轴承为公称接触角为0的向心轴承,向心角接触轴承为公称接触角大于0到45的向心轴承。轴向接触轴承为公称接触角为90的推力轴承,推力角接触轴承为公称接触角大于45但小于90的推力轴承。
按滚动体的形状可分为球轴承和滚子轴承。滚子轴承按滚子种类分为:圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子轴承。
按其工作时能否调心分为调心轴承----滚道是球面形的,能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承和非调心轴承(刚性轴承)----能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承。
按滚动体的列数分为单列轴承、双列轴承和多列轴承。
按其部件(套圈)能否分离分为可分离轴承和不可分离轴承。
按其结构形状(如有无装填槽,有无内、外圈以及套圈的形状,挡边的结构,甚至有无保持架等)还可以分为多种结构类型。
按其外径尺寸大小分为微型轴承(<26mm)、小型轴承(28-55mm)、中小型轴承(60-115)、中大型轴承(120-190mm)、大型轴承(200-430mm)和特大型轴承(>440mm)。
按应用领域分为电机轴承、轧机轴承、主轴承等。
按材料分为陶瓷轴承、塑料轴承等。
滚针轴承(needle bearing)是带圆柱滚子的滚子轴承,相对其直径,滚子既细又长。这种滚子称为滚针。尽管具有较小的截面,轴承仍具有较高的负荷承受能力,滚针轴承装有细而长的滚子(滚子直径D≤5mm,L/D≥2.5,L为滚子长度),因此径向结构紧凑,其内径尺寸和载荷能力与其它类型轴承相同时,外径小,特别适用于径向安装尺寸受限制的支承结构。
根据使用场合不同,可选用无内圈的轴承或滚针和保持架组件,此时与轴承相配的轴颈表面和外壳孔表面直接作为轴承的内、外滚动表面,为载荷能力和运转性能与有套圈轴承相同,轴或外壳孔滚道表面的硬度,加工精度和表面质量应与轴承套圈的滚道相仿。此种轴承仅能承受径向载荷。
向心轴承,外文名radial bearing,主要用于承受径向载荷的滚动轴承,其公称接触角在0°到45°范围内。
根据轴承工作能力的主要准则,制作轴承的材料应该具有一定的承载能力、嵌入性、导热性、低摩擦系数、表面光滑、抗磨、抗疲劳和抗腐蚀。没有一种材料能完全满足所有的要求,这就是在绝大多数设计中常采用折中法的原因。
下面简要介绍几种轴承材料的性能和应用 [2] 。
轴承合金
轴承合金(巴氏合金)被广泛使用。它们通常有两种类型:锡基轴承合金和铅基轴承合金,它们具有跑合快的特点,很容易将表面变得非常平滑,它们通常作为轴承衬附在钢的轴瓦基体上。巴氏合金轴承具有很好的适应性,对于较小的不对中或存在缺陷的轴具有自动调节的特性。因为进入到润滑剂中的适量灰尘或外界杂物能被这种软材料吸收,防止轴出现胶合破坏,故这种嵌入性使得它们成为极的轴承材料。轴颈材料可以是软钢、硬钢或铸铁。