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世界軸承發(fā)展史

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發(fā)表于 2009-6-1 17:06:41 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
世界軸承發(fā)展史
) I1 I$ A  ]9 j4 Y/ Y6 `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)。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。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。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1945 年以前的Stribeek 的載荷分布理論。第二階段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(jì)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(jì)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(jì)算方法不斷完善。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。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。傳統(tǒng)的軸承設(shè)計(jì)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(jì)方法。近五十年來,軸承設(shè)計(jì)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(jì)和應(yīng)用技術(shù)的研究與發(fā)展。與此相適應(yīng),電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已在各國軸承設(shè)計(jì)計(jì)算中廣泛應(yīng)用,從而把軸承設(shè)計(jì)計(jì)算推向了一個新階段。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)。國外軸承產(chǎn)品的發(fā)展當(dāng)今具有五個顯著的特征:堅(jiān)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)模化生產(chǎn)。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。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。采用和發(fā)展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)以及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)/信息管理系統(tǒng)(CIMS/IMS)技術(shù)。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(jì)理論等,以發(fā)展軸承可靠性技術(shù)。' ]4 x0 L+ a) o. ~- O0 v
上述五個特征具體表現(xiàn)在如下幾個方面: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2 V6 n* I0 C. o, |0 [1 d0 Y$ Y
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
8 l5 ?; ~) r7 f3 Q5 K化”水平。軸承精度:國外在八十年代就提出了“集中裝配設(shè)計(jì)”的概念,即通過軸承$ A% Z0 S, o3 S/ o; V. I$ B
在設(shè)計(jì)和工藝階段的相關(guān)公差設(shè)計(jì),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
) z/ K* L- N2 a6 Z" _1 n  `/ I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)工作輥軸承可保證軋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。軸承性能:主要表現(xiàn)在用于航空航天工業(yè)配套和高技術(shù)所需的專用軸承高速、高靈敏、高可靠性及耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、耐輻射和耐真空度的能力;通用軸承的轉(zhuǎn)速、溫升、振動、噪聲和密封等性能兩方面。專用軸承中的飛機(jī)發(fā)動機(jī)主軸軸承的速度參數(shù)dn 值已達(dá)到(2.25-2.5)×106mm.r/min,耐高溫能力達(dá)250-300℃,壽命1000h。dn 值3×106mm.r/min 的軸承國外正在研制;陀螺儀+ {9 j% I: K1 \& b6 `
軸承精度達(dá)ABEC9 級(P2 級)、摩擦力矩僅為0.001~0.002mNm;火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵軸承,耐低溫能力達(dá)-253℃(液氫)~-183℃(液氧),轉(zhuǎn)速20000~40000r/min,壽命7h;原子能反應(yīng)堆的軸承溫度高達(dá)650℃;迄今美國已研制出能耐133.3×(10-11~10-13)Pa 高真空度軸承。通用軸承中機(jī)床主軸軸承為適應(yīng)CNC 機(jī)床的需求發(fā)展很快。如數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速可3500~10000r/min,比普通車床提高1/3 至3 倍;磨床主軸軸承,SKF 公司推出大接觸角60°的角接觸球軸承,國外主要軸承公司已系列生產(chǎn),此類軸承與雙列向心圓柱滾子軸承組合使用,可顯著提高速度性能;法國GAMET 公司推出的空心滾子圓錐軸承,改善了軸承溫升,是現(xiàn)今機(jī)床主軸軸承精品。工業(yè)機(jī)器人精密薄壁軸承國外已有常溫環(huán)境下、大于150℃高溫環(huán)境下和在腐蝕、輻射、污染工況下使用的各種類型,有的已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)人,并正向精密化、小型化和智能化方面發(fā)展。近年來,隨著機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展,一些精密機(jī)械和高檔家電對軸承的音質(zhì)控制提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求。為降低軸承振動、改善軸承間質(zhì),提高軸承的無異音合格率,國外在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝、工裝設(shè)備、潔凈度控制、鋼球加工及保持架改進(jìn)等諸多方面都取得了有益的經(jīng)驗(yàn)。如日本NSK 的6202“靜音”軸承噪聲值僅26dB 左右。除加工工藝外,潤滑脂對軸承的振動和噪聲有較大影響。國外一些著名軸承公司均采用軸承專用脂來降低軸承的振動和噪聲,如SKF 公司按照不同的溫度、轉(zhuǎn)速、載荷等使用條件以及軸承尺寸大小來選用不同的軸承專用脂;NSK 公司相繼開發(fā)了AV2、NS7 和NSC 等低噪聲軸承專用脂,較好地控制了噪聲,延長了軸承的噪聲壽命。目前國外常見的軸承異音在線檢測主要有兩種方法,一是測量軸承振動的峰值,用峰值因子來判別軸承是否有異音。另一種方法是在測振儀上接示波器,通過示波器上的波形幅值及波的形狀來控制。這兩種方法都取得了較好的效果。密封軸承的密封特性是衡量軸承性能的一個重要指標(biāo)。全世界密封軸承的產(chǎn)量約占軸承總產(chǎn)量的70%,各類通用軸承都有密封軸承系列。九十年代日本KOYO公司的輕接觸密封、SKF 公司推出的雙唇非接觸式橡膠密封、FAG 公司的高速主軸軸承密封、INA 公司滿滾子軸承聚脂密封、TIMKEN 公司的通用圓錐滾子軸承密封、FAG 公司的軋機(jī)軸承密封等,都代表了當(dāng)代密封軸承技術(shù)的最新成果。軸承壽命和可靠性:國外深溝球軸承的臺架試驗(yàn)壽命一般為計(jì)算壽命的8倍甚至十幾倍以上,可靠度高達(dá)98%以上,甚至達(dá)99.9%;圓錐滾子軸承一般為計(jì)算壽命的4~6 倍,甚至8 倍以上,可靠度達(dá)98%以上。一些為重點(diǎn)主機(jī)配套的軸承壽命亦較長。如鐵路貨車軸承壽命達(dá)150~200 萬公里,可實(shí)現(xiàn)十年無更換;鐵路客車軸承如日本、意大利的高速列車速度可達(dá)350km/h,行駛壽命為150~300 萬公里,可靠度80 萬里達(dá)90%。載重汽車輪轂軸承行駛壽命達(dá)25 萬公里。軋機(jī)軋輥軸承扎制壽命可達(dá)60~80 萬噸鋼等等。軸承新結(jié)構(gòu)、新產(chǎn)品:首先是軸承單元化技術(shù)方興未艾。軸承行業(yè)為了方便用戶的裝拆、免除維持和減輕結(jié)構(gòu)件重量,已越來越注重開發(fā)軸承單元,比較典型的軸承單元有汽車輪轂單元、自調(diào)心汽車離合器軸承單元、汽車水泵軸連軸承單元、帶座外球面軸承單元、軋機(jī)軸承單元、鐵路軸承單元、計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動器主軸軸承單元、氣流紡杯軸承單元、鉆銑床高速主軸軸承單元等。SKF 近年來開發(fā)了一種很有發(fā)展前途的CARB 專利軸承產(chǎn)品。它是一種單列、長腰鼓形調(diào)心滾子軸承,既具有圓柱滾子軸承的承載能力,又具有雙列調(diào)心滾子軸承的調(diào)心性能,還具有這兩類軸承所不具備的軸向位移調(diào)節(jié)能力,是圓柱滾子軸承、雙列調(diào)心滾子軸承、調(diào)心球軸承、滾針軸承等的理想換代產(chǎn)品。SKF1998 年CARB 軸承銷售額達(dá)到2.5 億克朗,約為年銷售額的1%。陶瓷軸承是近三十年來興起、不為發(fā)展并逐步走向工程應(yīng)用的一種高性能軸承產(chǎn)品。現(xiàn)有全陶瓷軸承(套圈、滾動休均為陶瓷)和混合陶瓷軸承(僅滾動體為陶瓷)兩種。陶瓷軸承具有高速(dn 值達(dá)300 萬)、長壽命(約為鋼制軸承的3~5倍)、耐摩擦、高剛度、重量輕(只有鋼制軸承的60%)、防磁、絕緣和承受缺油潤滑等等優(yōu)點(diǎn),在航空、兵器、機(jī)床、汽車等領(lǐng)域使用陶瓷軸承或陶瓷球都取得了滿意的效果。直線運(yùn)動支承組件已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、加工中心、工業(yè)機(jī)器人、自動生產(chǎn)線上,并實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。這種組件系指直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠,與滑動系統(tǒng)相比,具有結(jié)構(gòu)剛性高、定位精度高、摩擦阻尼小、精度保持性好等優(yōu)點(diǎn),也是一種有廣泛應(yīng)用前途的產(chǎn)品。非滾動化軸承產(chǎn)品的應(yīng)用引起很大關(guān)注,如磁懸浮軸承是可能替代滾動軸承的一種機(jī)電一體化產(chǎn)品,它的最突出優(yōu)點(diǎn)是磨耗小,如在汽車中使用磨耗量僅為滾動軸承的千分之一,且轉(zhuǎn)速可達(dá)3×105r/min。這種產(chǎn)品已用于陀螺轉(zhuǎn)子、節(jié)能電機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤傳動機(jī)構(gòu)和電主軸支承中。
' F) |* N0 f! V" E在眾多影響軸承壽命和可靠性的因素中,材料是一個重要項(xiàng)目。1905 年德國使用SAE52100 高碳鉻鋼制造滾動軸承后,到1920 年已被廣泛用于滾動軸承制造,這是世界滾動軸承工業(yè)所用的第一代專用軸承鋼。五十年代末真空脫氣鋼問世,八十年代推廣了真空脫氣鋼和鋼包精煉,使軸承鋼的純度大為提高。如最近的日本“Z 級”軸承鋼含氧是僅為7PPM 左右,最近的“EP 級”軸承鋼的夾雜物更為細(xì)小和均勻。美國的ASTMA295-94 和SKF 的D33-95 標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定真空脫氣含氧量小于或等于15PPM。值得注意的是,國外一些大的軸承集團(tuán)公司本身就生產(chǎn)軸承鋼,如SKF 公司1997 年精煉軸承鋼達(dá)44 萬噸、銷售額為33.9 億克朗,占年銷售額的8.6%。該公司在瑞典的Ovako 鋼鐵公司是歐洲軸承鋼的主要供應(yīng)者,占其市場份額的40%,是目前世界上淬透軸承鋼的最大生產(chǎn)者。美國TIMKEN 公司的軸承鋼的年銷售額占總銷售額的比例高達(dá)32%。此外,日本和德國在耐熱鋼的研究上也取得重大進(jìn)展。非金屬材料用于滾動軸承制造中,主要是陶瓷和塑料。FAG、SKF、KOYO 等公司都推出了陶瓷軸承新品種,世界陶瓷軸承年度貿(mào)易額超過4 億美元。塑料被廣泛用于軸承的保持架,如德國SKF 子公司有70%的圓柱滾子軸承和85%的新一代圓錐軸承采用了塑料保持架;FAG 公司塑料保持架軸承占其軸承總產(chǎn)量的30%。加工、測試、專業(yè)化和自動化水平軸承是批量生產(chǎn)的精密產(chǎn)品,只有用先進(jìn)的制造技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備,才能保證產(chǎn)品的精度、性能、壽命、可靠性和成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家里,對批量較大的標(biāo)準(zhǔn)軸承,通常都采用高效、高精度的自動化設(shè)備加工制造,對批量更大的則組織自動生產(chǎn)線、自動化車間甚至自動化工廠進(jìn)行生產(chǎn)。如毛坯生產(chǎn)中采用高速鐓鍛機(jī)、多工位壓力機(jī)和冷輾技術(shù);車加工中采用多軸自動車床;熱處理已開始采用激光淬火技術(shù);磨超加工一直以高速、高效為發(fā)展方向,國外套圈內(nèi)表面磨削速度已達(dá)60-80m/s,外表面80-120m/s,同時大力開發(fā)了磨削-超精研自動生產(chǎn)線,應(yīng)用CBN 砂輪磨削、自適應(yīng)磨削,在線測量技術(shù)和故障自動診斷等新技術(shù),并配以軸承自動裝配生產(chǎn)線,確保生產(chǎn)效率,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量;納米級(10-3μm)軸承加工與測量技術(shù)已取得進(jìn)展;伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用,在鐵路軸承、航空軸承、汽車軸承等試驗(yàn)中,采用了仿真試驗(yàn)技術(shù),開發(fā)了不同類型的軸承模擬試驗(yàn)機(jī)。美國、日本、法國等軸承工業(yè)發(fā)達(dá)的國家,生產(chǎn)集中度和專業(yè)化水平都較高。
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發(fā)表于 2009-6-2 10:18:32 | 只看該作者
好文章,估計(jì)寫此文時是2000年左右
3#
發(fā)表于 2009-6-2 14:13:53 | 只看該作者
有點(diǎn)早了 ~~我們TORRINGTON早就屬于TIMKEN了~
4#
發(fā)表于 2009-8-6 09:23:41 | 只看該作者
有沒輪轂軸承法蘭內(nèi)花鍵與傳動軸連軸外花鍵的配合的公差可以查詢
5#
發(fā)表于 2009-8-19 14:25:53 | 只看該作者
有滑動軸承的發(fā)展史沒有
6#
發(fā)表于 2009-8-20 11:23:32 | 只看該作者
新技術(shù)新材料的應(yīng)用幫助軸承有更快的發(fā)展
7#
發(fā)表于 2009-8-26 23:16:01 | 只看該作者
現(xiàn)在還有哪家軸承公司是500強(qiáng)?
8#
發(fā)表于 2009-9-17 15:54:40 | 只看該作者
哈哈,同意樓上,不過文不錯哦~
9#
發(fā)表于 2011-11-27 19:29:45 | 只看該作者
不錯的文章,學(xué)習(xí)了,謝謝
10#
發(fā)表于 2012-3-28 12:32:12 | 只看該作者
了解了解,又長知識了。
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