如果我们分解旋转的机械设备、系统或机构，其部件的不同运动对于它们的功能至关重要。例如，叶片围绕风力涡轮机的轮毂旋转来发电。您知道哪些设备或部件控制和指示机械系统或机器内所需的运动吗？答案是机械轴承。那么，各种类型的轴承 不同的形状、尺寸或设计通过仅允许在一个固定方向上运动来实现这一目标。

机械轴承还可以减少运动部件之间的摩擦。然而，根据要求使用正确的轴承才能实现平稳、精确的运动。此外，我们将讨论轴承的用途和类型、材料以及根据您的需求选择合适轴承的注意事项。

为什么机械轴承很重要？

旋转金属与金属部件的接触会导致接触表面快速磨损。它会缩短机械的使用寿命并给操作安全带来风险。因此，此类接头或连接上的机械轴承避免了接触并促进平稳运动。其背后的原因是轴承内部滚动体的结构。

通常，这些滚动元件为球形或圆柱形。它们以滚动运动移动，我们知道滚动是比滑动低摩擦的过程。

类型 1：滚珠轴承

在球轴承中，滚动体是球面球。两个轴承座圈之间的这些球可以支撑径向和轴向载荷。同时，一个称为保持器的组件将球分开并以均匀的间距固定它们。它们通常由滚子轴承钢或不锈钢 4401 和 14401 制成，将载荷传递到轴承内圈。

接下来，您可以根据载荷方向、滚道设计、特定功能和尺寸找到不同的滚珠轴承类型，以满足不同的应用要求。

深沟球轴承

正如其名称一样，深沟球轴承的内外滚道均含有深沟以容纳球。这种简单的设计使其用途广泛，适用于从电动机到变速箱和水泵的各种应用。

因此，深沟轴承可以承受较重的载荷，并且适合高速旋转。紧凑的结构还有助于有效利用机械或系统内的空间。然而，它们对于可能出现错位的情况很敏感。

何时使用： 涡轮机或电机等高速机械以及有限空间应用。

自调心球轴承

这种类型的球轴承采用保持架结构，内圈和外圈之间有均匀距离的两列球。如果出现任何静态或动态不对中，外圈可以相应地调整轴承位置以进行纠正。

自调心球轴承的主要优点是它们可以自动校正角度不对中以实现无缝运行。它们还具有良好的冲击和振动吸收能力。另一方面，复杂性增加了轴承成本，并且它们的承载能力有限。

何时使用： 如果机械或系统存在未对准的可能性并且速度和负载适中。

角接触球轴承

在角接触球轴承中，球以特定角度（接触角）将力从外圈传递到内圈。种族之间的置换是可能的。这就是为什么角轴承也称为角轴承。此外，它们可以处理更高的负载并兼容高速运行。

尽管单列、双列和密封选项使角接触轴承具有多种用途，但它在较高的接触角下可以具有较高的摩擦力。

何时使用： 如果力是组合的（轴向和径向）并且很重。

推力球轴承

推力球轴承是简单且低成本的轴向载荷轴承。它们的结构包括位于由两个环包围的保持架中的球，内圈通常连接旋转轴。因此，它们有两种变体：单向推力轴承和双滚珠推力轴承。在双向配置中，球在环之间保持交替的模式或位置。

这些推力轴承可以承受高速轴向载荷。它们还易于安装且成本低于其他轴承。

缺点： 仅限于轴向载荷方向，容易出现不对中和球打滑的情况。

何时使用： 具有主要轴向载荷的推力轴承应用，例如机床主轴和起重机吊钩。

微型轴承

微型型是指小型微型球轴承。它们适用于狭小的空间和精确的负载处理。您可以想象它们有多小，因为总直径只能小于 20 毫米（根据欧盟标准）。

这种形式的轴承的小型设计开启了滚珠轴承在电子和医疗设备等精密应用中的使用。此外，微型轴承在运行过程中产生的噪音最小。

缺点： 负载能力低且容易受到污染。

何时使用： 适用于小型机械和精密应用。

薄壁轴承

这种类型的轴承包含一层薄薄的内圈和外圈，因此它们可以安装在最小的空间中。滚动元件可以是球或圆柱棒。尽管薄壁轴承的重量较轻，但它们不会影响精度和减少摩擦的能力。此外，市场上还有各种配置，包括开式、屏蔽式和密封式截面轴承，可用于不同的应用。

缺点： 较低的负载能力和不对中灵敏度。

何时使用： 国防、航空航天和电子等高性能应用。

法兰轴承

法兰轴承在轴承外圈上包含一个径向向外延伸的法兰。法兰用于将轴承牢固地固定在框架或机器壁上。为此，法兰中还包括安装装置，如螺栓或螺钉。法兰轴承主要用于径向载荷，但它们也可以处理低水平的轴向应力。

缺点： 有限的负载能力和法兰可能会干扰其他部件，特别是在小型机械中。

何时使用： 适用于高速、低负载和过度振动的情况。

简要比较：推力轴承与滚珠轴承

推力轴承主要承受高轴向载荷，而球轴承主要承受径向载荷。球或其他滚动元件装置的结构包括两个环之间的替代定位。它增加了承受应力的表面积，从而提高了轴向承载能力。

推力轴承与滚珠轴承之间也有相似之处。推力轴承可以具有滚珠作为滚动元件。然而，这并非总是如此。它还可以具有滚子或其他滚动元件。

我们通过一个比较表来看看这两种轴承类型的差异；

类型 2：滚子轴承

顾名思义，滚子轴承包含不同形状的滚子来传递应力。形状可以是圆柱形、球形、圆锥形，甚至是针形。使用滚子而不是球的主要原因是为了增加暴露的表面积以承受更高的负载。滚子的滚动运动承载轴的旋转载荷。

此外，滚子轴承的变化可支撑径向、轴向或组合载荷。与滚珠轴承类似，这种轴承可最大限度地减少摩擦并优化运动部件的性能。

以下是滚子轴承的常见变体。

圆锥滚子轴承

这种滚子轴承包括锥形内圈（称为圆锥）和外圈（称为外圈），圆锥滚子布置在它们之间的保持架中。外圈的接触角（锥角）通常为10°至30°。  

在此，锥形形状可以均匀分布轴的重轴向载荷，并且还可以承受随之而来的径向载荷。紧凑的设计使它们整合了轴承并节省了空间。此外，锥形滚珠珠提供了更大的稳定性，并且可以自行调整一定程度的不对中。

缺点： 某些设计复杂、价格相对较高、负载能力有限。

何时使用： 具有高轴向和径向载荷的重型设备，例如铁路系统和采矿工具。

调心滚子轴承

滚子轴承的结构是由装在保持架中的两列调心滚子组成，保持架由隔板分隔开。这些元件的滚动减少了摩擦并支撑来自轴的大负载。此外，调心滚子轴承具有自动调节轴相对于外圈的角度不对中的能力。

缺点： 不适合高速应用。

何时使用： 重载和中高速的容易错位的应用，如越野汽车和船舶推进系统。

球面滚子推力轴承

推力滚子或调心滚子推力轴承的结构与推力球轴承类似，只是用长调心滚子代替滚珠。这些适用于单向重轴向载荷和相当大的径向载荷。

这些滚子轴承还允许不对中，并且运行速度灵活，因此在工业装置中很受欢迎。

缺点： 仅在轴向重负载时具有柔性。其次，不对中会增加摩擦。

何时使用： 作为工业轴承，在高负荷应用中。例如，涡轮机和压缩机。

圆柱滚子轴承

由于滚子和套圈之间的线性接触，圆柱滚子可以承受更高的径向载荷。然而，它们也支持中等水平的轴向力。同时，圆柱滚子的结构可以是一排或多排。圆柱滚子与外圈的大表面接触提高了承载极限。但与此同时，它也增加了摩擦力。

缺点： 只关注径向载荷，有时应力会集中在滚子边缘。

何时使用： 在高径向负载条件下，例如工具主轴和钻机。 Thor 半形变体也很受欢迎，可用作液压泵中的鞍形轴承。

滚针轴承

滚针轴承的结构和工作原理与圆柱滚子轴承相似。唯一的区别是轴承内部圆柱滚子的尺寸，滚针轴承是微型滚子轴承。与长度相比，圆柱体非常薄，直径较小。这里，直径≤6mm仅视为针。重量较轻的滚筒还可以实现高速。因此，这些类型的轴承在紧凑的空间中提供更高的径向载荷支撑。

缺点： 边缘负载和相对较高的摩擦力。

何时使用： 具有可变负载和冲击力的应用。例如，活塞销轴承。

交叉滚子轴承

交叉滚子轴承由交叉排列的圆柱形滚子组成。这意味着替代滚子彼此相交 90°。滚子的这种布置提高了处理轴向和径向应力的刚性和精度。因此，交叉滚子非常适合旋转运动控制。

缺点： 安装复杂且存在错位风险。

何时使用： 适用于重径向载荷和精确的运动控制。

类型 3：滑动轴承

滚针轴承的结构和工作原理与圆柱滚子轴承相似。唯一的区别是轴承内部圆柱滚子的尺寸，滚针轴承是微型滚子轴承。与长度相比，圆柱体非常薄，直径较小。这里，直径≤6mm仅视为针。重量较轻的滚筒还可以实现高速。因此，这些类型的轴承在紧凑的空间中提供更高的径向载荷支撑。

缺点： 边缘负载和相对较高的摩擦力。

何时使用： 具有可变负载和冲击力的应用。例如，活塞销轴承。

交叉滚子轴承

交叉滚子轴承由交叉排列的圆柱形滚子组成。这意味着替代滚子彼此相交 90°。滚子的这种布置提高了处理轴向和径向应力的刚性和精度。因此，交叉滚子非常适合旋转运动控制。

缺点： 安装复杂且存在错位风险。

何时使用： 适用于重径向载荷和精确的运动控制。

类型 3：滑动轴承

首先，滚动元件的存在是滑动轴承与滚珠轴承比较中的结构差异。还有一点是滚珠轴承由于配置多样，可以应用到更多的领域。更具体的区别，我们看下面的对比表；

类型 4：流体轴承

流体轴承通过在外壳和旋转表面之间涂上一层薄薄的流体、空气、气体或润滑剂来代替金属轴承。使用流体轴承时，运动部件不会相互接触。相反，流体特性可承受负载并为组件提供平滑的运动。将液膜注入具有专用孔或通道的接头中。

此外，静压和流体动力是此类轴承的两种类型，广泛应用于精密和高速机器中，以减少摩擦并处理较重的负载。

静压轴承

静压类型的轴承根据加压流体的原理工作。它说，如果流体在高压下注入运动部件之间，就会减少摩擦并保持相对运动。在这里，外部压力对于维持运行至关重要。同时，精度取决于间隙控制。

静压轴承的优点

静压轴承的缺点

何时使用？

静压轴承是旋转运动和直线运动的绝佳选择。它们可以控制加工主轴和燃气轮机等精密应用中的运动。此外，飞机控制系统等敏感应用也使用这些类型的流体轴承。

流体动压轴承

首先，我们定义一个与轴承部件相关的术语，称为“轴颈”。它指的是轴保留在外壳内的部分。流体动压轴承通过使用该轴颈提供负载支撑和低摩擦。流体利用轴颈与接触表面的相对运动形成轴承油膜。这种流体动压轴承类型的性能取决于转速、流体粘度和正确的对准。

动压轴承的优点

流体动压轴承的缺点

何时使用？

流体动力轴承最适合中高速应用，如泵或涡轮机。它们也是船舶系统和工业设备的首选。

类型 5：磁力轴承

磁力轴承利用电磁力使转子旋转或悬挂在固定位置。磁力轴承的一般结构包括轴承内部的电磁场，通常是铁质材料上缠绕的电线。一旦磁场被激活，力本身就会使转子部件悬浮并被固定以实现最佳的转子动力学。因此，移动的转子不与表面接触。这使得磁力轴承能够在极高的速度和负载下运行

此外，磁力轴承有两种类型：

主动电磁轴承

主动磁力轴承使用主动控制机制来稳定和控制旋转轴的位置。集成传感器和反馈控制机制监控和处理实时数据，控制单元相应地调整定位。

主动磁力轴承的实时监控和自定位优势有利于运动控制的高精度和系统稳定性。其次，非接触式移动产生最小的摩擦并保持系统高效和耐用。

另一方面，主动轴承也有一些缺点，例如设置复杂、能耗高和热敏感性。

何时使用？

被动磁力轴承

在被动磁力轴承中，没有主动系统或反馈机制来调节运动。相反，轴承内部的永磁体的排列方式是通过它们的排斥力和吸引力悬浮并控制位置和旋转。

这些磁力轴承比主动轴承需要更少的维护并且更便宜。它们设计简单，运行安静，而永磁体的使用使它们更加可靠。如果我们谈论它们的缺点，被动磁力轴承的负载能力较低，并且缺乏实时反馈，对操作的控制较少。

何时使用？

轴承的用途

任何具有旋转运动的机器、机械系统和工具都需要轴承来支撑操作负载并减少摩擦、振动和噪音。因此，它们可以在许多应用中找到，包括汽车、航空航天、工业机械和消费品。

汽车

机动车辆的不同部分和部件包含多种轴承类型。汽车轴承负责支撑负载并促进不同部件的运动。

例子;

航空航天

轴承对于航空航天应用的安全、飞行控制、性能和可靠性至关重要。您可以在飞机、导弹、火箭和其他相关设备中找到轴承。下面介绍一些航空轴承的用途；

工业机械设备

旋转运动是工业机械和设备功能的关键。它们利用不同类型的轴承来实现旋转部件的平稳运动。

消费品

我们还可以在消费品中看到不同形状和尺寸的轴承，从洗衣机和冰箱到家具。

选择金属轴承时的注意事项

1.负载能力

首先，您需要考虑轴承的承载能力。它通常由轴向、径向或组合载荷（力矩）额定值组成，以衡量载荷能力。这里，容量应与应用的要求相匹配。例如，洗衣机或电动工具等重型设备需要具有高负载能力的轴承。

2. 速度要求

所有轴承均不支撑高速轴或转子。薄壁轴承等轴承类型支持非常低的速度，而滚子和深槽金属轴承可以在高转速下运行。此外，您还可以参考 ISO 15312标准 查阅“轴承速度指南”，检查哪个轴承可以匹配预期速度。

3. 旋转精度

它定义了轴承保持轴或任何其他转子稳定位置和速度的能力。因此，请确定您的应用中允许的径向和轴向振动，并寻找具有足够旋转精度的轴承。飞机控制或电子产品等某些应用可能需要高精度，但家具等其他领域可能不需要相同的精度。

4. 操作环境

潮湿、灰尘、化学暴露、温度和应力等工作环境条件也会影响轴承的选择。例如，海洋应用可能需要采用高耐腐蚀材料的高轴承。因此，列出所有运行情况，并寻找可以在该条件下运行而不影响效率的轴承。

5. 精度和噪声要求

精密金属轴承对于电子设备或音频设备等应用至关重要，以实现高性能和最小振动。因此，请考虑轴承的噪音水平并检查其是否适合安装场景。例如，深沟轴承产生的噪音非常低。

6. 径向空间

它是指机器或设计中容纳自身的可用空间。即使轴承空间的轻微限制也会影响整体性能和安全性。因此，选择的轴承不仅适合而且不会干扰其他公司的运作。例如，微型轴承和滚针轴承可以灵活地适应空间，但许多轴承却不能。

7. 轴承刚性

刚性是指轴承结构的刚度及其在载荷作用下保持稳定、精确运转的能力。轴承的刚性也影响载荷分布的均匀性。因此，请考虑操作过程中的潜在负载和刚度，以保持该负载下的稳定性。此外，一些特定轴承因其结构而提供高水平的刚性，例如圆锥轴承和角接触轴承。同时，轴承材料性能也影响轴承的整体刚性。

8. 轴承振动

轴承工作时的振动会影响性能和用户体验。一些产品（例如消费品）需要振动最小的轴承才能平稳运行。因此，应根据要求选择振动在允许范围内的轴承。

轴承中使用的材料

尽管金属和合金作为轴承材料很受欢迎，但它们也可以用复合材料、橡胶和塑料制成。轴承材料是轴承性能和耐用性的一个关键方面。硬度、摩擦系数和强度等材料特性直接影响轴承或机

器的性能。

金属材料

非金属材料

非金属轴承材料主要用于特定场景，如需要化学惰性、电绝缘和轻质的应用。下面介绍一下常见的非金属材料的种类及其性能。

结语

机械轴承是旋转硬件、机器和装置的重要组成部分。安装轴承的主要目的是降低摩擦并支撑操作力，无论是滑动轴承、球轴承、滚子轴承、流体轴承还是磁力轴承。

然而，只有根据要求选择正确类型的轴承才能达到预期的效果。因此，在选择时要考虑负载能力、振动、噪声、尺寸等方面的因素。