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軸承制造的關鍵技術
中國軸承網 發布時間:2006/11/07
現代仿真技術隨著計算機的廣泛應用而迅速發展。該技術的具體做法是將某應用工況下SKF軸承的載荷方向、大小、潤滑方式，旋轉速度及環境參數，以及SKF軸承主參數等同時輸入計算機，通過演算，了解SKF軸承可能達到的壽命，從而評價軸承設計是否合用。這種試驗方法可以大幅度縮短試驗時間，減少人力和試驗資金，可以在軸承未制造完成之前，預先知道其應用效果，是一種又快又省心的試驗方法。國外先進軸承工業公司SKF、NTN在軸承仿真試驗技術的研究達到先進水平。
國內外發展趨勢
目前，國內外軸承試驗方法，主要有四種：一、摩擦磨損試驗，二、試驗臺架試驗，三、試驗室（試驗場）模擬試驗，四、實際工況運行試驗。國外對上述幾種試驗方法均有使用，但應用目的不一樣，例如，開發一種全新的產品，首先須做摩擦磨損試驗。但如果磨擦磨損形式無多大變化，僅產品尺寸、受載工況變化，則僅需做臺架、模擬或實際運行試驗即可。國外對一些關鍵部位的新產品（如轎車輪轂軸承等）考核極為嚴格，必須經實際運行試驗，才能獲準進行配套使用。瑞典SKF、日本NTN新近研究軸承仿真試驗技術、只能替代臺架、模擬或實驗，以縮短產品設計的時間，加快產品開發的進度，但距實際運行情況還有所差距�，F在，我國軸承行業已開展摩擦磨損試驗的，只有洛陽軸承研究所一家；已開展軸承臺架試驗的，有洛陽軸承研究所、上海軸研所、杭州軸承試驗中心和瓦房店、哈爾濱等20余家國有軸承企業；可以展開模擬試驗的有洛陽軸承研究所、杭州軸承試驗中心以及洛軸、襄軸等企業。而要實際進行試驗，只有在配套主機企業提出此方面要求時軸承生產企業才予以進行，如鐵路客車輪對軸承及小轎車的輪轂軸承等。總之，國內在開展模擬和實際運行試驗方面還不廣泛，應進一步擴大主機范圍或實際工況范圍，為仿真試驗早日提到日程作好充分的軟、硬件準備。
主要研究內容和目標
為了進行仿真試驗，需先對一些代表性類型的典型產品進行臺架或模擬試驗，找出壽命與承載、工況之間的函數關系，而后利用這種關系，通過計算機進行軸承設計和試驗工作，這通常只是針對那些極為重要的產品才進行的試驗。根據我國現有能力，今后十年主要目標是對鐵路車輛軸承、汽車輪轂軸承以及高速度磨床主軸軸承進行仿真試驗研究，并逐漸具備一定的仿真試驗條件。研究內容如下：
潤滑技術
技術概要
滾動軸承在運動中由于阻力使軸承不斷磨損而失效，潤滑脂（油）和潤滑方式的不同，對降低軸承摩擦磨損效果不同。因此潤滑技術已成為軸承技術研究的重要組成部分。有人把潤滑脂（油）稱為“軸承的第五個零件”（其他為內圈、外圈、滾動體、保持架）。
阻礙滾動軸承旋轉的阻力由滾動磨擦、滑動磨擦和潤滑劑磨擦組成。當滾動體在滾道上滾動時會出現滾動磨擦；滑動磨擦出現在保持架中滾動體的引導面上、保持架的擋邊引導面上以及滾子軸承中滾子端面和套圈擋邊上。潤滑劑磨擦則由潤滑劑在接觸處的內部磨擦以及潤滑劑的攪拌和擠壓所組成。一套軸承的總磨擦即滾動磨擦、滑動磨擦和潤滑劑磨擦的總和就是阻抗軸承運動的阻力。研究潤滑技術的任務就是開發不同潤滑脂（油）及其潤滑方式，使其軸承阻力最小，壽命最長。
國內外發展趨勢
國外先進工業國家，對常見工況下的軸承潤滑脂（油），技術和生產上已完全過關，已形成系列品種和批量生產能力，當前主要趨勢是研究提高一些特殊情況下潤滑脂的性能，如正在研究提高宇航用全氟醚潤滑脂的真空穩定性，爬移性以及粘溫性能等；又如低溫脂，雖在應用中有較好效果，但其潤滑機理未能有很好的理論闡述。再如，研究在高溫（200-4000C）下使用氣態潤滑劑的研究等。我國當前軸承潤滑的研究任務極重，如果經費允許，應重點解決以下幾個問題：其一，提高現有密封軸承潤滑脂在常溫環境下的使用壽命；其二，提高低噪聲軸承潤滑脂振動性能；其三，研究開發常見工況下軸承潤滑脂新品種，填補國內空白。
主要研究內容和目標
根據我國軸承潤滑脂與國外的差距，今后十年潤滑脂的研究內容與目標是：研究提高潤滑脂壽命的途徑，對家電用密封軸承（如洗衣機、吸塵器、計算機、空調器等）和難以進行維修或拆卸對運行精度構成破壞部位的密封軸承（精密機床主軸、精密儀表轉軸、深水作業機械傳動系統等），使其所用潤滑脂壽命等同于機械壽命；研究潤滑脂降噪性，使低噪聲軸承（v3/z3、v4/z4等）取得降噪值達3-5dB以上；研究開發15-20個潤滑脂新品種，形成我國軸承潤滑脂系列的基本格局。其中高溫、常溫、低溫等約8-10個品種，一般中等或極高水平的電機軸承潤滑脂5-8個品種以及航天航海等特種工況下軸承潤滑脂5-8個品種。
密封技術
技術概要
新近發展的滾動軸承，在兩端面都安裝有相應的密封裝置。其作用一方面是保護軸承內部的潤滑脂（油）在使用中不會流失，保證軸承處于潤滑狀態；另一方面是保護軸承，使外界的塵�；蛴泻怏w不會進入軸承內腔，以免對軸承造成損傷。常見的有橡膠或工程塑料的密封圈，也有鋼板沖制的密封圈（或稱防塵蓋）。密封結構多種多樣，密封的效果不一樣。密封圈與軸承之間有間隙的，稱非接觸式密封，間隙越小，密封效果越好，但允許軸的轉速面積越小；密封圈與軸承之間無間隙的，稱接觸式密封，密封圈接觸唇的接觸面積越大，密封效果越好，但允許軸的轉速越小。密封技術主要是研究開發應用于不同工況下的相應密封裝置，以及該密封圈材料與相應潤滑脂的共融性等。
國內外發展趨勢
日本的幾大軸承公司（精工、東洋等）代表了軸承密封技術發展的方向。他們在開發密封技術發展方向和軸承裝置技術方面歷史較早，研究有深度，目前密封技術較為成熟。從單密封唇發展到多密封唇，從接觸式密封開發出非接觸密封等；從產品類型看，球軸承、滾子軸承均有。我國跟隨國際發展趨勢，也開發出了具有密封圈的深溝球軸承、水泵軸承、鐵路（圓錐滾子）軸承、滾針軸承以及短圓柱滾子軸承幾大類軸承，其中深溝球軸承產量最大，應用面最廣。根據國家技術監督局近期對我國密封軸承質量檢測結果來看，我國密封軸承結構設計問題較大，密封效果不好，漏脂現象較嚴重，用戶反應強烈。經分析，主要的原因是我國現行的密封圈設計結構不合理，內圈不帶密封槽，再加上制造精度不高等。因此，我國軸承密封技術今后發展的趨勢是：以深溝球軸承為代表，開展密封技術試驗，尋找最佳密封圈結構和最佳密封間隙；開展密封材料研究，尋找耐磨損，耐老化，耐高溫及抗腐蝕的材料，為提高接觸式密封壽命，開發高溫條件下或在有害氣氛條件下工作的密封圈打下技術基礎。
主要研究內容和目標
根據當前我國密封軸承質量低劣的現狀，今后主要研究內容是：首先是加強研究試驗，篩選出深溝球軸承的密封圈結構并開發相應軸承內圈密封槽結構，進行現行深溝還需軸承密封結構的更新換代，爭取在2005年使該類軸承密封性能趕上國際20世紀90年代末同類產品的先進水平；其次是結合我國轎車工業的發展，開發適合于在120-1800C高溫下長期工作的高溫密封軸承；第三是以鐵路車輛軸承為代表開發圓錐、圓柱滾子軸承系列用密封新結構。
降噪技術
技術概要
軸承噪聲是環境的重要污染源，也是軸承行業需要控制的重要指標，特別是對家電，辦公機械、儀器儀表用軸承噪聲限值更為突出。近十多年，我國軸承行業在降低軸承噪聲方面做了許多工作，使軸承降噪水平有很大提高，但是與國外相比，仍有一定的差距，用戶反映突出的是“異音”問題，即軸承運轉中出現一種不規則的突發聲，甚至尖叫聲。軸承噪聲影響因素很多，也很復雜，需要從軸承的整體設計，軸承的每一個零件——內圈、外圈、保持架、滾動體和潤滑油（脂）去分析研究，也需要從軸承每個零件所用的材料、加工工藝過程乃至工程中采用的設備、工藝材料等方面去分析研究。這是軸承噪聲技術所涉及的基本內容。
國內外發展的趨勢
技術的發展是無止境的，盡管國外先進的軸承公司（NSK、SKF等）軸承降噪水平已很高了，但仍提出進一步的發展方向，即向“靜音”軸承發展，我國軸承產品今后十年在噪聲技術方面發展趨勢是：一是解決軸承的“異音”，二是使降振水平上一個新臺階，即趕上國外先進工業國家軸承的20世紀90年代末的水平。
主要研究內容及目標
為了解決軸承“異音”問題和使降振水平上一個新臺階，在技術標準上增加控制振幅限值，因此，主要研究內容是提高滾動體表面和圈滾道的圓度，解決保持架與滾動體之間引導平穩性，同時降低潤滑脂（油）的雜質顆粒度，與相應滾動表面接觸親合的均衡性。要求滾動體和滾道粗糙度控制度達0.001μm；潤滑脂的雜質顆粒不大于0.01μm；提高保持架球窩真圓度，使保持架與滾動體之間的竄動量精度達0.01μm。
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