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發(fā)表于 2007-10-23 21:01:54
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自1880年英國率先生產(chǎn)軸承至今,,世界軸承工業(yè)已經(jīng)走過了漫長的122年的歷程,。隨著人類文明的不斷進(jìn)化和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,世界軸承工業(yè)從弱小起步,,艱難創(chuàng)業(yè),,激烈競爭,曲折發(fā)展,,由昔日少數(shù)幾家小廠發(fā)展到現(xiàn)今遍布全球,、年銷量額達(dá)300億美元的規(guī)模,取得了驚人的成就,�,?梢院敛焕⑸卣f,世界軸承工業(yè)在不斷自我完善和壯大中,,為世界的工業(yè),、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及為人類生產(chǎn)的改善和提高都做出了巨大的貢獻(xiàn),。
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在人類邁進(jìn)二十一世紀(jì)的激動人心的時刻,,回顧世界軸承工業(yè)的形成、發(fā)展以及對未來的預(yù)測,對于振興軸承工業(yè),、推動世界經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技的發(fā)展都具有重大的意義,。
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一、國外軸承工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
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+ m1 C9 B# G B2 x; F �,。ㄒ唬﹪廨S承工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 1 b7 ^* R+ \9 Y; \
軸承(西方人寫作“Bearing”,,日本人稱“軸受”)是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件,它的主要功能是支承旋轉(zhuǎn)軸或其它運(yùn)動體,,引導(dǎo)轉(zhuǎn)動或移動運(yùn)動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷,。按運(yùn)動元件摩擦性質(zhì)的不同,軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類,。本文主要闡述與滾軸承有關(guān)的內(nèi)容,,并約定簡稱為“軸承”。
3 A8 S6 `* \1 b* r 滾動軸承是采用滾動摩擦原理工作的支承件,,具有摩擦力小,、易于啟動、升速迅速,、結(jié)構(gòu)緊湊,、“三化”(標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,、通用化)水平高,、適應(yīng)現(xiàn)代各種機(jī)械要求的工作性能和使用壽命以及維護(hù)保養(yǎng)簡便等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)(機(jī)床,、礦山,、冶金、石化,、輕紡,、電機(jī)、醫(yī)療,、工程等機(jī)械和各類儀器,、儀表上)、農(nóng)業(yè)(拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械),、交通運(yùn)輸(鐵路機(jī)車,、汽車、摩托車,、船舶,、飛機(jī)等)、國防(艦船,、坦克,、導(dǎo)彈等)、航空航天(衛(wèi)星、火箭,、宇宙飛船等),、家用電器(電風(fēng)扇、洗衣機(jī),、吸塵器、錄像機(jī)等),、辦公機(jī)械(復(fù)印機(jī),、電腦硬盤驅(qū)動器等)和高科技(原子能、核反應(yīng)堆等)等領(lǐng)域,,與國計民生息息相關(guān),。全世界大約有80%的軸承應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車,、火車,、飛機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備中。各類主機(jī)的工作精度,、性能,、壽命、可靠性和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),,都與軸承有著密切的關(guān)系,;尤其是學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各類主機(jī)對軸承提出了很多特殊的要求,,這些要求反過來又促進(jìn)了軸承工業(yè)的發(fā)展,,研制和生產(chǎn)出許多特殊種類的軸承。軸承在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)中正起著越來越突出的作用,,因此可以毫不夸張地說:軸承技術(shù)代表著世界整個工業(yè)的發(fā)展水平,。
2 r9 X6 h; E) j (二)總體情況 # F) ]3 m9 j/ ^( P2 d. K* j" \
軸承有多種結(jié)構(gòu)類型,,可以采用各種方法分類,。但通常按軸承中滾動體種類的不同,將其分為球軸承和滾子軸承,,并按軸承所能承受載荷的主要作用方向分為向心軸承和推力軸承,。此外,還有適用于移動運(yùn)動(直線運(yùn)動或曲線運(yùn)動)的軸承和支承,,見表1-1,。
( T: g! n8 G- q2 G 表1-1 滾軸承的詳細(xì)分類 3 Z$ B g2 W0 K3 W1 W7 i' r& \) }) D
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. [0 ~+ X; D I# a+ n; | 用 深溝球軸承
& @2 X! D# Z# L/ U 于 向心球軸承 角接觸球軸承
# U4 z& h0 l0 `: ^) A 轉(zhuǎn) 球 調(diào)心球軸承 1 O9 I$ u1 {% x/ I [, |0 e. P
動 軸 --------------------------------------0 m3 c" h# |7 ?4 ~
運(yùn) 承
* G* I3 G* k3 X3 W+ o: ]! `7 P8 j 動 推力球軸承 推力球軸承) [8 p# U0 G/ s% k! j. @
的 推力角接觸球軸承
% N0 D& U$ \7 t/ s5 K/ J+ r 軸
9 W$ } u. o, I* W; L. \/ B5 f- z 承
2 b$ C, W; A' L& u7 ? --------------------------------------------- " }" Y4 z9 M; T T
圓柱滾子軸承 - A8 |* c- L+ N4 V/ F
向心滾子軸承 調(diào)心滾子軸承
( q! B4 ^; k/ O 滾 滾 滾針軸承
, S1 t; _7 h' \; e' H 動 子 圓錐滾子軸承
& L8 B: t4 y8 i2 M( r. C2 y( ] 軸 軸 -------------------------------------- 1 b, q, Q8 x6 s# D: |4 r
承 承 推力圓錐滾子軸承
9 D" h) |- Z( z( g/ {# n/ q 推力滾子軸承 推力滾針軸承
# q" ^: _ d% F4 I9 f* o% I 推力圓柱滾子軸承 B& |4 D) G F
推力調(diào)心滾子軸承
, i4 R" w! d1 O2 g* Z ---------------------------------------------
$ y6 Y2 e3 r+ w9 `" M% c! L 組合軸承
9 I, J5 h+ y, {# L1 N ---------------------------------------------
# t4 v) `3 H5 j1 S. [2 c. B( c 用 $ I0 A5 _- X; b' b$ K- p
于 直線運(yùn)動軸承 球軸承 . Z# t D& o" z% n9 E
移 滾子軸承
/ Q4 a8 b, K! g# J6 m1 J 動 - Q& z/ W- b3 |* W
運(yùn) ------------------------------------------ ~- l3 z, g; M$ G/ G! G9 Z
動
4 R- a) c" t- L: L# Z 的 曲線運(yùn)動軸承 滾針軸承
6 `& n% J0 ^) e9 b) _2 Q# V( V 軸 滾輪軸承
7 i9 n* G' W4 M 承
7 A1 Z" s& @, d H. f ---------------------------------------------/ |6 g/ [4 x0 r5 @. r4 J% N) j8 |9 p
各類軸承所占比重在不同的國家中有所不同。如日本1994年共生產(chǎn)各類軸承26.6萬套,,5440億日元,,其中球軸承17.5億套,占65.8%;滾子軸承8.9億套,,占33.5%,;其它軸承僅0.2億套,占0.7%,�,?傮w情況顯示,球軸承是世界軸承工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品之一,。
( M# c' U4 W( G, \$ E o 1,、主要技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo) & E7 Q; {: k) k4 T$ g
盡管軸承只作為各種主機(jī)支承元件,但由于品種繁多,、加工精密,、尺寸范圍大,所以軸承工業(yè)是機(jī)械工業(yè)中一種特殊的獨(dú)立產(chǎn)業(yè),,并已形成了完整的工業(yè)體系,。到目前為止,全世界已生產(chǎn)軸承品種5萬種以上,,規(guī)格多達(dá)15萬種以上,。最小的軸承內(nèi)徑已小到0.15~1.0mm,重量為0.003g,,最大的軸承外徑達(dá)40m,,重340t。1997年世界軸承總產(chǎn)量超過100億套,,總銷售額約300億美元,,其中北美、日本,、西歐占世界軸承產(chǎn)量的78%,,美國、日本,、德國已形成世界三大軸承市場,。一些世界著名的軸承公司,如瑞典的SKF公司,、德國的FAG公司,、日本的NSK公司、美國的TORRINGTON公司等,,在世界500家大公司中均榜上有名,。(據(jù)美國《幸福》雜志1994年報道,,在世界500家大企業(yè)中,,SKF排387位,、NSK排404位、TORRINGTON公司的母公司英格索爾·蘭德公司排在369位),。) U! P8 F0 L* L- U# `
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2,、產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)水平 $ I2 B! [1 [4 h# [- ?
軸承的整體技術(shù)水平,在近30年來取得了令人矚目的進(jìn)步,。高精度,、高轉(zhuǎn)速、高可靠性,、長壽命,、免維護(hù)保養(yǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)化、單元化,、通用化已成為軸承的基本技術(shù)標(biāo)志。特別在軸承基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步,、通用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改進(jìn),、專用軸承單元化和陶瓷軸承的開發(fā)等方面成效最為顯著。
# U. w5 ^+ j; S0 L; y( [' ? �,。�1)基礎(chǔ)理論 1 ~, I' n3 v$ f A
軸承基礎(chǔ)理論主要指壽命理論,、額定靜載荷和極限轉(zhuǎn)速等有關(guān)的理論。
7 A% M' z% Z+ a+ Y# }# b 百余年來軸承壽命理論的研究經(jīng)歷了四個階段:第一階段是1945年以前的Stribeek的載荷分布理論,,第二階段是1945~1960年間Lundberg和Palmgren軸承疲勞失效理論,,第三階段是1960~1980年間的壽命修正理論,第四階段是1980~1998年間以Loannides和Harris為代表的新壽命理論,。1962年,,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將經(jīng)典的L-P公式作為軸承額定動載荷與壽命計算方法標(biāo)準(zhǔn)列入ISO/R281中。近年來,,由于材料技術(shù),、加工技術(shù)、潤滑技術(shù)的進(jìn)步和使用條件的精確化,,使軸承壽命有較大提高,,ISO適時地給出了含有可靠性、材料,、運(yùn)轉(zhuǎn)條件和性能等修正系數(shù)的壽命計算公式,。八十年代以來Harris等學(xué)者在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出接觸疲勞極限的新理論,將壽命理論又向前推進(jìn)了一步,,使軸承壽命計算方法不斷完善,。 , _5 ^7 t0 {" D5 Z8 i! M$ e
允許軸承發(fā)生相當(dāng)于萬分之一滾動體直徑的永久變形,一直是ISO額定靜載荷標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),。最新的額定靜載荷理論的貢獻(xiàn)是給出了對應(yīng)于這個永久變形的各類軸承的最大滾動體接觸應(yīng)力,。
! @& Y/ D( p! { 軸承極限轉(zhuǎn)速研究也取得了新進(jìn)展,。當(dāng)前世界上較有影響的軸承公司如瑞典的SKF、德國INA,、FAG,、日本NTN等公司對極限轉(zhuǎn)速的定義、限定范圍與使用條件都作出了較科學(xué)的規(guī)定,,使極限轉(zhuǎn)速的研究更加深入,。
1 \. R9 b. ?+ X+ j" ` (2)設(shè)計理論 ( a) [4 U, ^; Z" g/ C2 d
傳統(tǒng)的軸承設(shè)計以其應(yīng)用的理論和方法而言,,多采用靜力學(xué)和擬靜力學(xué)設(shè)計方法,。近五十年來,軸承設(shè)計理論有很大發(fā)展,,先后提出和應(yīng)用了有限差分法,、有限元法、動力學(xué)及擬動力學(xué),、彈性流體動力潤滑理論,,有力地促進(jìn)了軸承產(chǎn)品設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)的研究與發(fā)展。與此相適應(yīng),,電子計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)已在各國軸承設(shè)計計算中廣泛應(yīng)用,,從而把軸承設(shè)計計算推向了一個新階段。
9 s; v7 W4 t: ~: R* Y �,。�3)通用軸承的結(jié)構(gòu)改進(jìn) 5 A' b, C; z4 N& }& l
量大面廣的通用軸承產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)一直圍繞著提高軸承載荷,、延長使用壽命、增加強(qiáng)度與剛性,、減少摩擦磨損,、降低噪聲、減小體積,、減輕重量,、采用新材料及免除維護(hù)保養(yǎng)作為不懈努力的目標(biāo)。經(jīng)過近三十年的努力,,國外通用軸承已全部實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代,,形成了新一代的加強(qiáng)型產(chǎn)品。通用軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn),,主要通過減小套圈壁厚,、加大滾動體直徑與長度、采用對數(shù)母線凸度滾子,、改變保持架結(jié)構(gòu)與參數(shù),、改變引導(dǎo)方式、增充軸承內(nèi)密封及改善檔邊接觸來實(shí)現(xiàn),。
7 o) v; _8 ^4 n* i4 e �,。�4)軸承產(chǎn)品技術(shù)
3 m ~. \1 ^; s5 C 國外軸承產(chǎn)品的發(fā)展當(dāng)今具有五個顯著的特征: . C# J* ?0 D; p! W+ ~4 `0 r% X
A,、堅持產(chǎn)品的“三化”方向,以最少的品種滿足不同產(chǎn)業(yè)的多樣化需求,,并有利于產(chǎn)品規(guī)�,;a(chǎn)。 2 D7 W4 r5 ^( h( n X
B,、產(chǎn)品向輕量化,、功能組件化、單元化,、智能化發(fā)展,,以滿足主機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代要求。 : ~/ I$ X( Y# q6 w, t
C,、產(chǎn)品向高速度,、高精度、高可靠性,、低摩擦,、低振動、低噪聲發(fā)展,。
4 w2 S- S! o9 [ D,、采用和發(fā)展了計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD),、計算機(jī)輔助制造(CAM)以及計算機(jī)集成制造系統(tǒng)/信息管理系統(tǒng)(CIMS/IMS)技術(shù),。 % O! t2 C( _4 Z% p; e6 ^
E、在軸承產(chǎn)品上采用現(xiàn)代高新技術(shù),,如新鋼種,、新型工程陶瓷材料、表面改性技術(shù)及新的設(shè)計理論等,,以發(fā)展軸承可靠性技術(shù),。 * F' L/ s: _3 q A0 \! R
上述五個特征具體表現(xiàn)在如下幾個方面:
) N" P/ U- M6 ]5 P" ~7 X9 W 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):國際標(biāo)準(zhǔn)化組織滾動軸承第四委員會(ISO/TC4)現(xiàn)頒布正式軸承標(biāo)準(zhǔn)44項(xiàng)、技術(shù)報告3項(xiàng),,世界各國都等同,、等效采用國際標(biāo)準(zhǔn),確保軸承“三化”水平,。 9 I& E' V7 e9 S+ J
軸承精度:國外在八十年代就提出了“集中裝配設(shè)計”的概念,,即通過軸承在設(shè)計和工藝階段的相關(guān)公差設(shè)計,使之控制在一定的公差范圍內(nèi),,經(jīng)過最少組別的選配,,就可實(shí)現(xiàn)批量化集中裝配,裝配后的軸承游隙,,裝配高等均完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求,。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)國外名牌產(chǎn)品的尺寸精度一致性較好,,基本集中在公差帶的某一范圍內(nèi),且離散度較小,。如國外精密機(jī)床主軸軸承的軸,、徑向跳動在0.5μm以下;薄板軋機(jī)工作輥軸承可保證思輥徑向擺動量在板厚的3%以下,;日本NMB公司研制成功的硬磁盤驅(qū)動器高精度小型整體球軸承的重復(fù)精度在0.1μm以下,。 |
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