早期的直線運(yùn)動軸承形式,就是在一排撬板下放置一排木桿。現(xiàn)代直線運(yùn)動軸承使用的是同一種工作原理,只不過有時用球代替滾子。最簡單的旋轉(zhuǎn)軸承是軸套軸承,它只是一個夾在車輪和輪軸之間的襯套。這種設(shè)計隨后被滾動軸承替代,就是用很多圓柱形的滾子替代原先的襯套,每個滾動體就像一個單獨(dú)的車輪。
在意大利奈米湖發(fā)現(xiàn)的一艘建造于公元前40年的古羅馬船只上,發(fā)現(xiàn)了早期的球軸承的實例:一個木制球軸承是用來支撐旋轉(zhuǎn)桌面。據(jù)說列昂納多·達(dá)·芬奇在1500年左右曾經(jīng)對一種球軸承進(jìn)行過描述。球軸承的各種不成熟因素中,有很重要的一點(diǎn)就是球之間會發(fā)生碰撞,造成額外的摩擦。但是可以通過把球放進(jìn)一個個小籠里防止這種現(xiàn)象。17世紀(jì),伽利略對“籠裝球”的球軸承做過最早的描述。十七世紀(jì)末,英國的C.瓦洛設(shè)計制造球軸承,并裝在郵車上試用以及英國的P.沃思取得球軸承的專利。最早投入實用的帶有保持架的滾動軸承是鐘表匠約翰·哈里遜于1760年為制作H3計時計而發(fā)明的。十八世紀(jì)末德國的H.R.赫茲發(fā)表關(guān)于球軸承接觸應(yīng)力的論文。在赫茲成就的基礎(chǔ)上,德國的R.施特里貝克、瑞典的A.帕姆格倫等人進(jìn)行了大量的試驗,對發(fā)展?jié)L動軸承的設(shè)計理論和疲勞壽命計算作出了貢獻(xiàn)。隨后,俄國的N.P.彼得羅夫應(yīng)用牛頓粘性定律計算軸承摩擦。第一個關(guān)于球溝道的專利是卡馬森的菲利普·沃恩在1794年獲得的。
1883年,弗里德里?!べM(fèi)舍爾提出了使用合適的生產(chǎn)機(jī)器磨制大小相同、圓度準(zhǔn)確的鋼球的主張,奠定了軸承工業(yè)的基礎(chǔ)。英國的O.雷諾對托爾的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析,導(dǎo)出了雷諾方程,從此奠定了流體動壓潤滑理論的基礎(chǔ)。
行業(yè)概況
根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù),2011年中國軸承制造行業(yè)規(guī)模(年銷售收入2000萬元以上)企業(yè)共有1416家企業(yè),全年實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值1932.11億元,同比增長27.59%;銷售收入為1910.97億元,同比增長30.30%;利潤總額125.23億元,較上年增長26.54%。預(yù)計到2015年,我國軸承產(chǎn)量有望超過280億套,主營業(yè)務(wù)收入有望達(dá)到2100億元,成為全球最大的軸承生產(chǎn)和銷售基地。
當(dāng)前我國軸承行業(yè)主要面臨三大突出問題:分別是行業(yè)生產(chǎn)集中度低、研發(fā)和創(chuàng)新能力低、制造技術(shù)水平低。
第一,行業(yè)生產(chǎn)集中度低。在全世界軸承約300億美元的銷售額中,世界8大跨國公司占75%~80%。德國兩大公司占其全國總量的90%,日本5家占其全國總量的90%,美國1家占其全國總量的56%。而我國瓦軸等10家最大的軸承企業(yè),銷售額僅占全行業(yè)的24.7%,前30家的生產(chǎn)集中度也僅為37.4%。
第二,研發(fā)和創(chuàng)新能力低。全行業(yè)基礎(chǔ)理論研究弱,參與國際標(biāo)準(zhǔn)制訂力度弱,少原創(chuàng)技術(shù),少專利產(chǎn)品。
當(dāng)前我們的設(shè)計和制造技術(shù)基本上是模仿,產(chǎn)品開發(fā)能力低,表現(xiàn)在:雖然對國內(nèi)主機(jī)的配套率達(dá)到80%,但高速鐵路客車、中高檔轎車、計算機(jī)、空調(diào)器、高水平軋機(jī)等重要主機(jī)的配套和維修軸承,基本上靠進(jìn)口。
第三,制造技術(shù)水平低。我國軸承工業(yè)制造工藝和工藝裝備技術(shù)發(fā)展緩慢,車加工數(shù)控率低,磨加工自動化水平低,全國僅有200多條自動生產(chǎn)線。對軸承壽命和可靠性至關(guān)重要的先進(jìn)熱處理工藝和裝備,如控制氣氛保護(hù)加熱、雙細(xì)化、貝氏體淬火等覆蓋率低,許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。軸承鋼新鋼種的研發(fā),鋼材質(zhì)量的提高,潤滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關(guān)技術(shù)的研發(fā),尚不能適應(yīng)軸承產(chǎn)品水平和質(zhì)量提高的要求。因而造成工序能力指數(shù)低,一致性差,產(chǎn)品加工尺寸離散度大,產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量不穩(wěn)定而影響軸承的精度、性能、壽命和可靠性。