轴承类型与介绍
从小型超市手推车到大型发电厂，如果不使用某种形式的轴承，大量轻型和工业设备将无法运行。
轴承是许多类型机械的重要摩擦学部件，并以各种形式和形状存在。它们可以定义为一个机器元件 ，它仅支持/允许系统中可能处于静态或动态负载下的特定类型的运动（自由度的限制）。
一个例子是推拉门。门不能被抬起或从原位移开。它只允许滑动打开它。可能的运动被轴承限制为滑动运动。
轴承的用途是什么？
轴承的主要目的是防止两个相对运动的元件之间直接金属与金属接触。这可以防止摩擦、发热，并最终防止零件磨损。由于滑动运动被低摩擦滚动所取代，它还降低了能源消耗。
它们还将旋转元件的负载传递到外壳。该负载可以是径向的、轴向的或两者的组合。如上所述，轴承还将运动部件的运动自由限制到预定方向。
滚动轴承
滚动轴承包含球状或圆柱状的滚动体。我们知道，滚动车轮比在地面上滑动更容易，因为滚动摩擦的大小低于滑动摩擦。同样的原则在这里工作。滚动元件轴承用于促进零件在旋转运动中的自由运动。
即使我们在应用中需要直线运动，也很容易将旋转运动转换为滑动运动。考虑自动扶梯或传送带。尽管运动是线性的，但它是由电机驱动的滚轮提供动力的。
另一个例子是往复泵，它可以在连杆的帮助下将来自电机的旋转能量转换为平移运动。在这些应用中的每一个中，球轴承都用于支撑电机轴以及组件中其他滚子的轴。
由于滑动摩擦被滚动摩擦取代，滚动元件在没有太大摩擦的情况下承载载荷。滚动轴承可分为两大类：球轴承和滚子轴承。
球轴承
球轴承是最常用的轴承类型之一。它由一排滚珠作为滚动体组成。它们被固定在两个环形金属片之间。这些金属件被称为种族。内圈可以自由旋转，而外圈是静止的。
滚珠轴承在滚动过程中提供非常低的摩擦，但承载能力有限。这是因为球和座圈之间的接触面积很小。除了径向载荷外，它们还可以承受两个方向的轴向载荷。
球轴承用于控制摆动和旋转运动。例如，在轴可以自由旋转但电机外壳不能自由旋转的电动机中，使用滚珠轴承将轴连接到电机外壳。
根据应用的不同，可以选择不同类型的滚珠轴承。
滚珠轴承的优点：
• 耐磨性好
• 不需要太多润滑
• 提供低摩擦，因此能量损失很小
• 使用寿命长
• 易于更换
• 小一般尺寸
• 比较便宜
• 可以处理推力负载
球轴承的缺点：
• 可能会因冲击而破裂
• 噪音可能很大
• 不能处理大重量
深沟球轴承
这是使用最广泛的滚珠轴承类型。夹在两个滚道之间的是一圈滚珠，用于传递负载并允许两个滚道之间进行旋转运动。球由保持器固定到位。
它们具有非常低的滚动摩擦，并针对低噪音和低振动进行了优化。这使它们成为高速应用的理想选择。
它们相对容易安装并且需要最少的维护。安装过程中必须小心以防止滚道凹陷，因为它们必须推入配合到轴上。
角接触球轴承
在这种球轴承类型中，内圈和外圈沿轴承轴线彼此相对位移。除了径向载荷外，这种类型的设计还可以承受更大的两个方向的轴向载荷。
由于内圈和外圈的移位，轴向载荷可以通过轴承传递到轴承座。该轴承适用于需要刚性轴向引导的应用。
角接触轴承广泛用于农业设备、汽车、变速箱、泵和其他高速应用。
调心球轴承
这种类型的球轴承不受轴和轴承座之间由于轴偏转或安装错误而可能发生的不对中的影响。
内圈有类似于深沟球轴承的深沟，其次是两列球和外圈。外圈呈凹形，这使内圈有一定的自由度，可以根据未对准情况重新排列自己。
推力球轴承
推力球轴承是一种特殊类型的球轴承，专为承受轴向载荷而设计。它们根本无法承受径向载荷。
推力球轴承具有低噪音、运行平稳且能够高速应用的特点。
它们可用作单向或双向轴承，选择取决于负载是单向还是双向。
何时使用球轴承？
因此，让我们概述一些可能需要滚珠轴承的工作条件。
存在推力载荷。滚珠轴承的设计使其能够承受轴向载荷。
没有重载。由于具有球形滚动体，轴承将所有力集中到几个接触点上。这可能导致高负载的早期故障。
高速。滚珠轴承的小接触点也意味着更少的摩擦。因此需要克服的阻力较小，因此使用这些类型的轴承更容易实现高速。
滚子轴承
滚子轴承包含圆柱形滚动元件而不是滚珠作为滚道之间的承载元件。如果一个元件的长度大于它的直径（即使只是稍微长一点），那么它就被认为是一个滚子。由于它们与内圈和外圈呈线接触（而不是球轴承的点接触），因此它们可以承受更大的载荷。
滚子轴承也有多种类型。在考虑载荷的类型和大小、使用条件以及错位的可能性等因素后，可以选择合适的类型。
滚子轴承的优点：
• 易于维护
• 低摩擦
• 可以承受高径向载荷
• 圆锥滚子轴承可承受高轴向载荷
• 精度高
• 用于调整轴向位移
• 低振动
滚子轴承的缺点：
• 噪音大
• 成本高
圆柱滚子轴承
这些是最简单的滚子轴承系列。这些轴承可能面临重径向载荷和高速的挑战。它们还具有出色的刚度、轴向载荷传输、低摩擦和较长的使用寿命。
通过避免使用通常用于固定圆柱滚子的保持架或保持架，可以进一步提高承载能力。这允许安装更多的滚子来承载负载。
它们有单排、双排和四排类型。它们还有分体式和密封式。
分体式变体用于难以进入的区域，例如发动机曲轴。在密封变体中，可以防止轴承污染并保留润滑剂，使其成为免维护的选择。
调心滚子轴承
当轴容易错位时，重的径向和轴向载荷可能是一个更大的挑战。
球面滚子轴承可以很好地处理这种情况。它们具有高承载能力，可以控制轴和轴承座之间的不对中。这降低了维护成本并提高了使用寿命。
调心滚子轴承滚道与轴承轴线成一定角度。滚子的球面不是直边，而是球面，可以安装到球面滚道上并适应小的错位。
调心滚子轴承具有广泛的用例。它们用于重载、中到高速和可能发生错位的应用。一些示例用途是越野车辆、泵、机械风扇、船舶推进、风力涡轮机和齿轮箱。
圆锥滚子轴承
圆锥滚子轴承包含圆锥部分作为承载元件。这些滚子安装在两个滚道之间，这两个滚道也是空心锥体的一部分。如果滚道和滚子的轴被延长，它们都会在一个公共点相遇。
圆锥滚子轴承设计用于承受径向载荷以外的更高轴向载荷。这种普通锥体的半角越大，它所能承受的轴向载荷就越大。因此，它们既可用作推力轴承，也可用作径向载荷轴承。
滚针轴承
滚针轴承是一种特殊类型的滚子轴承，其圆柱滚子因其直径小而类似于滚针。
通常，滚子轴承中滚子的长度仅略大于其直径。对于滚针轴承，滚子的长度至少是其直径的四倍。
由于滚针轴承的直径较小，因此可以在同一空间内安装更多滚子，从而增加与滚道接触的表面积。因此，它们能够处理高负载。小尺寸也有助于空间有限的应用，因为它们需要轴和外壳之间的较小间隙。
滚针轴承用于汽车零部件，如变速器和摇臂枢轴。它们也用于压缩机和泵。
何时使用滚子轴承？
滚子轴承是滚珠轴承最常见的替代品。那么让我们来确定什么样的工作条件最适合这种类型的轴承。
重载。滚子轴承提供相当大的接触面积，从而更均匀地分布载荷。因此，它们不太容易发生故障并且可以承受很大的力。
较低的速度。这再次归结为接触区域。有更多的摩擦会导致更高的温度产生和更快的磨损。
滑动轴承
滑动轴承是最简单的轴承类型。它通常只包括一个轴承面。没有滚动元件。
轴承基本上是安装在轴上并装入孔中的套筒。滑动轴承价格低廉、结构紧凑且重量轻。它们具有很高的承载能力。
滑动轴承用于旋转、滑动、往复或摆动运动。当轴颈在轴承内表面滑动时，轴承保持固定。为了促进平稳运动，选择了摩擦系数低的材料。例如，不同类型的铜合金很常见。
这种轴承可以适应一些不对中的多向运动，适用于静态和动态载荷。它广泛用于农业、汽车、船舶和建筑行业。
柴油机中连接活塞和连杆的轴销通过滑动轴承连接。
球面轴承也是一种滑动轴承，虽然它由两部分组成——内圈和外圈。虽然它从一开始就看起来类似于球轴承和滚子轴承，但它们的两个圈之间没有滚动元件。
流体轴承
流体轴承是一种特殊类型的轴承，它依靠加压气体或液体来承载载荷并消除摩擦。这些轴承用于在应用中替代金属轴承，在这些应用中，除了高噪音和高振动水平外，它们的使用寿命也很短。
它们也越来越多地用于削减成本。流体轴承用于在高速和高负载下工作的机器。虽然初始成本较高，但从长远来看，恶劣条件下较长的使用寿命弥补了这一点。
机器运行时，两个元件之间的接触为零（启动和停止期间除外），因此可以使用流体轴承实现接近零磨损。
流体轴承分为两种类型：流体静力轴承和流体动力轴承。
静压轴承
在这种类型中，外部加压流体被强制在两个相对运动的元件之间。加压流体在运动部件之间形成楔形，并使它们保持分开。流体层可能很薄，但只要没有直接接触，就不会有任何磨损。
流体通过泵循环。出口孔直径可以调节，以确保流体在所有轴速度和负载下始终处于压力之下。因此，可以进行精确的间隙控制。
流体动力轴承
这种类型的轴承利用轴颈的运动来推动轴和轴承座之间的流体。轴颈运动吸入运动部件之间的润滑液，形成恒定的楔形。
然而，这意味着在启动-停止以及低负载和低速度下，楔形结构可能不足以防止磨损。只有在设计的速度下，系统才能完全按照需要工作。
磁性轴承
磁性轴承使用磁悬浮概念将轴保持在半空中。由于没有物理接触，磁轴承是零磨损轴承。它可以处理的最大相对速度也没有限制。
磁性轴承还可以适应轴设计中的一些不规则性，因为轴的位置会根据其质心自动调整。因此，它可能偏向一侧，但仍能令人满意地发挥作用。
它们大致分为两种类型：主动式和被动式磁轴承。
主动式磁轴承
主动磁轴承在轴周围使用电磁铁来保持其位置。如果传感器检测到位置变化，系统会调整馈入系统的电流量并使转子返回到其原始位置。
被动式磁轴承
无源磁性轴承使用永磁体来维持轴周围的磁场。这意味着不需要电源输入。然而，由于该技术仍处于早期阶段，因此该系统由于限制而难以设计。
在许多情况下，这两种类型的磁轴承可以串联使用，其中永磁体处理静载荷，而电磁体用于保持位置的高精度。
