世界轴承发展史.doc

世界轴承开展史自1880年英国率先生产轴承至今，世界轴承工业已经走过了漫长的 129年〔1880年--2021年〕的历程随着人类文明的不断进化和科学技术的高速开展，世界轴承工业从弱小 起步，困难创业，剧烈竞争，曲折开展，由昔日少数几家小厂开展到现今遍布全球、年销量 额达300亿美元的规模，取得了惊人的成就 可以毫不愧色地说， 世界轴承工业在不断自我 完善和壮大中，为世界的工业、农业、国防和科学技术的开展以及为人类生产的改善和提高 都做出了巨大的奉献 在人类迈进二十一世纪的冲动人心的时刻，回忆世界轴承工业的形成、开展以及对未来的预测，对于振兴轴承工业、推动世界经济建立和科技的开展都具有重 大的意义一、国外轴承工业开展现状（一） 国外轴承工业在国民经济中的地位和作用轴承〔西方人写作“Bearing，日本人称作 轴受"〕是当代机械设备中一种举足轻重的零部 件，它的主要功能是支承旋转轴或其它运动体， 引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷按运动元件摩擦性质的不同， 轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类 本文主要阐述与滚动轴承有关的内容，并约定简称为 轴承〃 滚动轴承是采用滚动摩擦原理 工作的支承件，具有摩擦力小、易于启动、升速迅速、构造紧凑、 三化'’〔标准化、系列化、通用化〕水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命以及维护保养简便等特 点。

它广泛应用于工业〔机床、矿山、冶金、石化、轻纺、电机、医疗、工程等机械和各类 仪器、仪表上〕、农业 〔拖拉机等农业机械〕、交通运输〔铁路机车、汽车、摩托车、船舶、 飞机等〕、国防〔舰船、坦克、导弹等〕、航空航天〔卫星、火箭、宇宙飞船等〕、家用电器〔电 风扇、洗衣机、吸尘器、录像机等〕、办公机械〔复印机、电脑硬盘驱动器等〕 和高科技〔原 子能、核反响堆等〕等领域，与国计民生息息相关全世界大约有 80%的轴承应用于工农业机械、汽车、火车、飞机等运输设备中各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性和各 项经济指标，都与轴承有着密切的关系， 尤其是科学技术的开展， 各类主机对轴承提出了很多特殊的要求，这些要求反过来又促进了轴承工业的开展， 研制和生产出许多特殊种类的轴承轴承在国民经济开展和国防建立中正起着越来越突出的作用，因此可以毫不夸大地说： 轴承技术代表着世界整个工业的开展水平二） 总体情况轴承有多种构造类型，可以采用各种方法分类但通常按轴承中滚动体种类的不同， 将其分 为球轴承和滚子轴承，并按轴承所能承受载荷的主要作用方向分为向心轴承和推力轴承 此外，还有适用于移动运动〔直线运动或曲线运动〕的轴承和支承，见表 1-1。

〔缺一个表格〕表1-1轴承的详细分类各类轴承所占比重在不同的国家中有所不同如日本 1994年共生产各类轴承万亿套，5440亿日元，其中球轴承亿套，占 65.8% ;滚子轴承亿套，占33.5%;其它轴承仅亿套，占0.7%总体情况显示，球轴承是世界轴承工业的主导产品之一1、主要技术与经济指标尽管轴承只作为各种主机支承元件，但由于品种繁多、加工精细、尺寸范围大，所以轴承工业是机械工业中一种特殊的独立产业， 并已形成了完整的工业体系到目前为止，全世界已生产轴承品种 5万种以上，规格多达 15万种以上最小的轴承内径已小到 -,重量为，最大的轴承外径达 40M，重340t1997年世界轴承总产量超过 100亿套，总销售额约 300 亿美元，其中北美、日本、西欧占世界轴承产量的 78%，美国、日本、德国已形成世界三 大轴承市场一些世界著名的轴承公司，如瑞典的 SKF 公司、德国的 FAG 公司、日本的 NSK 公司、美国的 TORRINGTON 公司等，在世界 500 家大公司中均榜上有名 〔据美国 ? 幸福？杂志1994年报道，在世界500家大企业中，SKF排387位、NSK排404位、TORRINGTON 公司的母公司英格索尔 兰德公司排在369位〕。

2、产品及相关技术水平 轴承的整体技术水平，在近 30年来取得了令人瞩目的进步高精度、高转速、高可靠 性、长寿命、免维护保养以及标准化、单元化、通用化已成为轴承的根本技术标志特别在 轴承根底技术进步、通用产品的构造改良、 专用轴承单元化和陶瓷轴承的开发等方面成效最 为显著1） 根底理论 轴承根底理论主要指寿命理论、额定静载荷和极限转速等有关的理论百余年来轴承 寿命理论的研究经历了四个阶段：第一阶段是 1945年以前的 Stribeek 的载荷分布理论，第 二阶段是1945~1960年间Lundberg和Palmgren轴承疲劳失效理论， 第三阶段是1960~1980 年间的寿命修正理论， 第四阶段是1980~1998年间以Loannides和Harris为代表的新寿命理 论1962年，国际标准化组织 ISO将经典的L-P公式作为轴承额定动载荷与寿命计算方法 标准列入 ISO/R281 中近年来，由于材料技术、加工技术、润滑技术的进步和使用条件的 准确化，使轴承寿命有较大提高， ISO 适时地给出了含有可靠性、材料、 运转条件和性能 等修正系数的寿命计算公式 八十年代以来 Harris 等学者在大量试验的根底上提出接触疲劳 极限的新理论，将寿命理论又向前推进了一步， 使轴承寿命计算方法不断完善。

允许轴承发 生相当于万分之一滚动体直径的永久变形，一直是 ISO 额定静载荷标准的根底最新的额 定静载荷理论的奉献是给出了对应于这个永久变形的各类轴承的最大滚动体接触应力 轴承极限转速研究也取得了新进展当前世界上较有影响的轴承公司如瑞典的 SKF、德国INA、FAG、日本NTN等公司对极限转速的定义、限定范围与使用条件都作出了较科学的规定， 使极限转速的研究更加深入2） 设计理论 传统的轴承设计以其应用的理论和方法而言，多采用静力学和拟静力学设计方法近五十年来，轴承设计理论有很大开展，先后提出和应用了有限差分法、有限元法、动力学及 拟动力学、弹性流体动力润滑理论，有力地促进了轴承产品设计和应用技术的研究与开展 与此相适应，电子计算机辅助设计〔 CAD〕已在各国轴承设计计算中广泛应用，从而把轴承设计计算推向了一个新阶段3） 通用轴承的构造改良 量大面广的通用轴承产品的构造一直围绕着提高轴承载荷、延长使用寿命、增加强度与刚性、减少摩擦磨损、降低噪声、减小体积、减轻重量、采用新材料及免除维护保养作为 不懈努力的目标经过近三十年的努力， 国外通用轴承已全部实现了更新换代， 形成了新一 代的加强型产品。

通用轴承内部构造的改良， 主要通过减小套圈壁厚、 加大滚动体直径与长 度、采用对数母线凸度滚子、改变保持架构造与参数、改变引导方式、增充轴承内密封及改 善档边接触来实现4） 轴承产品技术国外轴承产品的开展当今具有五个显著的特征： A、坚持产品的 三化〃方向，以最少的品种满足不同产业的多样化需求，并有利于产品规模化生产 B、产品向轻量化、功能组件化、单元化、智能化开展，以满足主机产品更新换代要求 C、产品向高速度、高精度、高可靠性、低摩擦、低振动、低噪声开展D、采用和开展了计算机辅助设计 〔CAD〕、计算机辅助制造〔 CAM 〕以及计算机集成制造系统 /信息管理系统〔 CIMS/IMS 〕技术 E、 在轴承产品上采用现代高新技术， 如新钢种、新型工程陶瓷材料、 外表改性技术及新的设计 理论等，以开展轴承可靠性技术上述五个特征具体表现在如下几个方面：技术标准：国际标准化组织滚动轴承第四委 员会〔 ISO/TC4 〕现公布正式轴承标准 44项、技术报告 3项，世界各国都等同、等效采用 国际标准，确保轴承 “三化〃水平 轴承精度：国外在八十年代就提出了 集中装配设计〃 的概念， 即通过轴承在设计和工艺阶段的相关公差设计， 使之控制在一定的公差范围内， 经 过最少组别的选配， 就可实现批量化集中装配， 装配后的轴承游隙， 装配高等均完全符合标 准要求。

经检测发现国外名牌产品的尺寸精度一致性较好， 根本集中在公差带的某一范围内， 且离散度较小 如国外精细机床主轴轴承的轴、 径向跳动在以下； 薄板轧机工作辊轴承可保 证思辊径向摆动量在板厚的 3% 以下；日本 NMB 公司研制成功的硬磁盘驱动器高精度小型 整体球轴承的重复精度在以下 轴承性能：主要表现在用于航空航天工业配套和高技术所 需的专用轴承高速、高灵敏、高可靠性及耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射和耐真空度的能 力；通用轴承的转速、温升、振动、噪声和密封等性能两方面专用轴承中的飞机发动机主轴轴承的速度参数 dn值已到达〔〕xi06mm.r/min，耐高温能力达 250-300C,寿命1000h dn值为3XI06mm.r/min的轴承国外正在研制；陀螺仪轴承精度达 ABEC9级〔P2级〕、摩擦力矩仅为；火箭发动机涡轮泵轴承，耐低温能力达 -253 C〔液氢〕〜-183 C〔液氧〕，转速20000~40000r/min，寿命7h;原子能反响堆的轴承温度高达 650 C；迄今美国已研制出能耐133.3〔 10-11〜10-13〕Pa高真空度轴承通用轴承中机床主轴轴承为适应 CNC机床的需求开展很快。

如现代数控车床主轴转速可到达 3500〜10000r/min ，比普通车床提高 1/3 至 3倍； 磨床主轴轴承， SKF 公司推出大接触角 60°的角接触球轴承， 国外主要轴承公司已系列生产， 此类轴承与双列向心圆柱滚子轴承组合使用， 可显著提高速度性能； 法国 GAMET 公司推出 的空心滚子圆锥轴承， 改善了轴承温升， 是现今机床主轴轴承精品 工业机器人精细薄壁轴 承国外已有常温环境下、大于 150 C高温环境下和在腐蚀、辐射、污染工况下使用的各种类型，有的已实现产业人，并正向精细化、小型化和智能化方面开展近年来，随着机电产品 的开展， 一些精细机械和高档家电对轴承的音质控制提出了相当严格的要求 为降低轴承振动、改善轴承间质，提高轴承的无异音合格率，国外在产品设计、加工工艺、工装设备、干 净度控制、 钢球加工及保持架改良等诸多方面都取得了有益的经历 如日本 NSK 的 6202“静音〞轴承噪声值仅 26dB 左右除加工工艺外，润滑脂对轴承的振动和噪声有较大影响国 外一些著名轴承公司均采用轴承专用脂来降低轴承的振动和噪声，如 SKF 公司按照不同的温度、转速、载荷等使用条件以及轴承尺寸大小来选用不同的轴承专用脂； NSK 公司相继开发了 AV2、 NS7 和 NSC 等低噪声轴承专用脂，较好地控制了噪声，延长了轴承的噪声寿 命。

目前国外常见的轴承异音检测主要有两种方法， 一是测量轴承振动的峰值， 用峰值 因子来判别轴承是否有异音 另一种方法是在测振仪上接示波器， 通过示波器上的波形幅值 及波的形状来控制 这两种方法都取得了较好的效果 密封轴承的密封特性是衡量轴承性能 的一个重要指标全世界密封轴承的产量约占轴承总产量的 70%，各类通用轴承都有密封轴承系列 九十年代日本 KOYO 公司的轻接触密封、 SKF 公司推出的双唇非接触式橡胶密 封、 FAG 公司的高速主轴轴承密封、 INA 公司满滚子轴承聚脂密封、 TIMKEN 公司的通用 圆锥滚子轴承密封、 FAG 公司的轧机轴承密封等， 都代表了当代密封轴承技术的最新成果 轴承寿命和可靠性：国外深沟球轴承的台架试验寿命一般为计算寿命的 8 倍甚至十几倍以上，可靠度高达 98%以上，甚至达 99.9%；圆锥滚子轴承一般为计算寿命的 4〜6 倍，甚至 8 倍以上，可靠度达 98%以上一些为重点主机配套的轴承寿命亦较长如铁路货车轴承寿 命达 150〜200 万公里， 可实现十年无更换； 铁路客车轴承如日本、 意大利的高速。