作为一名工程师，您知道精确、准确和可靠的重要性。
但是你有没有想过简单的滚珠轴承在广泛的工程用途中对这些重要品质有多大贡献？滚珠轴承用于从汽车到航天器到医疗设备再到机器人的一切事物。
它们允许部件自由移动并减少移动部件和固定部件之间的摩擦。
无论您是工科学生还是想要了解更多的经验丰富的工程师，本文都将向您介绍滚珠轴承的世界，并解释为什么它们在众多工程领域如此重要。
所以请系好安全带，让我们开始这段有趣的滚珠轴承世界之旅吧。
滚珠轴承简介
正式定义：
减摩轴承通过限制在外圈和内圈之间的滚珠允许运动部件和固定部件之间的自由运动。
滚珠轴承是许多行业的重要组成部分，例如运输、电子、制造以及将纸张变成不同类型纸张的过程。
滚珠轴承的作用是减少摩擦并支撑径向和轴向载荷。
它通过使用至少两个座圈将球固定到位并通过球传递负载来做到这一点。
大多数情况下，一个座圈是固定的，另一个座圈连接到移动的组件或轴上。
内圈转动时，滚珠绕内滚道滚动。
另一方面，外环保持静止。
这种滚动运动减少了摩擦并使运动平稳。
滚珠轴承的工作原理
轴承背后的想法很简单：滚动比滑动更好。
轴承通过在轴承内外使用光滑的金属球或滚子以及光滑的金属表面来减少摩擦。
这些球或滚轮“承受”重量，使设备可以轻松旋转。
大多数滚珠轴承都是通过将四个部分组合在一起制成的：
- 大外圈（或不动的外滚道）。
- 连接到旋转组件或轴上的较小内圈（或旋转内滚道）。
- 成排的球卡在两个环的滚道之间。
- 将球保持在适当位置并防止它们相互接触的笼子或分隔器。
球轴承的常见类型
根据它们的制造方式，有两种类型的滚珠轴承：
- Conrad 类型：这些轴承在两个滚道之间有单排滚珠。
它们可以承受径向和轴向载荷，但它们可以承受的轴向载荷量通常是有限的。
最大容量类型：这些轴承比 Conrad 类型有更多的滚珠，因此它们可以承受径向方向上更重的载荷。
但它们不擅长处理轴向载荷。
滚珠轴承也可以根据它们可以承受的重量分为三种类型。
- 径向轴承：这些轴承支撑垂直于旋转轴的载荷。
- 推力轴承：这些轴承支撑平行于旋转轴的载荷，称为轴向载荷。
角接触轴承可以同时承受径向和轴向载荷。
发现工程中滚珠轴承的快感
还是很难理解？让我稍微改变一下观点：
想让你的工程工作更有趣吗？想让您的最新项目更有趣吗？嗯，我们知道该怎么做：忘记复杂的算法、新材料和尖端技术。
不，一个好的老式滚珠轴承就是真正改变一切所需要的。
是的，那些允许在移动部分和不移动部分之间自由移动的微小球体。
听起来很沉闷，不是吗？好吧，你错了。
因为，正如我们即将发现的那样，滚珠轴承可能是工程领域中最具讽刺意味的令人兴奋的部分。
好吧，那只是一个看起来像电视广告的笑话。
现在让我们回到解释。
球轴承的组件和类型
滚珠轴承的类型
滚珠轴承是由滚动部件组成的机械组件，大多数情况下，还包括内圈和外圈。
它们可用于直线转动或移动的轴。
滚珠轴承种类繁多，各有各的特点和用途。
- 深沟球轴承。
最常见的滚珠轴承类型是带有深沟的。
滚道有深沟，内圈和外圈呈比滚珠大一点的圆弧。
这种设计使轴承能够承受径向和轴向载荷，并在承受有限的轴向载荷、推力载荷或两者的同时高速运行。
深沟球轴承可用于许多不同的东西，如风扇、电机、工业机器、车轮和家用工具。
角接触球轴承。
角接触球轴承适用于需要传递径向力和轴向力的联合载荷。
它们可以处理径向和推力载荷，这使得它们非常适合两种类型的载荷都很常见的情况。
这些轴承可以在一个方向上承受很大的力，一些单列轴承被制成成对安装以充分利用它们。
它们通常用于泵、压缩机、电动机、农业、化学工业、一般工业、公用事业和许多其他工业应用。
- 自行对齐的滚珠轴承。
吸收径向力的最佳方法是使用自调心球轴承。
它们被制成有两排球和一个用于外圈中所有球的滚道。
这种独特的设计使轴承能够自对准并弥补轴和外壳之间的任何未对准。
这使得未对准造成损坏的可能性较小。
调心球轴承通常用于印刷机、纺织机械和农具等领域。
- 扭矩球轴承。
推力球轴承用于承受与轴承轴线方向相同的载荷。
它们可以承受轴向载荷，因为它们有一个滚动部件，可以是球体也可以是圆柱体。
大多数时候，这些轴承用于汽车变速箱、航空航天系统和机床等领域。
- 陶瓷制成的滚珠轴承。
陶瓷球轴承的制造方式与钢球轴承相同，但它们使用的是陶瓷氮化硅 (Si2N4) 制成的球，而不是钢球。
陶瓷球轴承在许多方面都优于钢球轴承，包括它们更容易滚动，因为它们的表面更光滑且尺寸更均匀。
它们也更耐用，因为它们比钢更硬，而且由于摩擦更小，它们损失的能量更少，从而使设备运行更高效，运行时间更长。
陶瓷球轴承通常用于高性能应用，如航空航天、赛车和高端工业机械。
滚珠轴承的组件
滚珠轴承由三个主要部分组成：内圈、外圈和滚动体。
移动的零件是球或滚子，它沿着外圈和内圈中形成的滚道或路径移动。
球固定器或分离器防止球相互摩擦，因此它们可以自由移动。
滚珠轴承将滚珠固定到位，并通过至少两个座圈将滚珠固定到位来传递载荷。
一个座圈连接到转动的部件（如轴或轮毂），另一个座圈固定（如外壳）。
滚珠轴承具有非常低的摩擦力，因为它们使用滚动摩擦而不是滑动摩擦。
环和滚珠轴承采用高公差和圆度，并经过大量抛光，使旋转顺畅。
这减少了摩擦引起的扭矩或转动阻力。
轴承的用途也会影响它的宽度。
例如，当空间不大时，使用薄壁轴承。
内外圈之间的直径和宽度差异保持在最低限度。
这使得进行小型设计成为可能。
滚珠轴承的制造和维护
滚珠轴承制造
滚珠轴承是许多旋转的工业机器和工具的重要部件，例如车轮、机床主轴和泵。
大多数滚珠轴承由高碳铬钢制成，也称为铬钢，因为它价格低廉且使用寿命长。
但轴承也可以由不锈钢、陶瓷、塑料甚至玻璃等材料制成。
滚珠轴承的制造过程包括成型、切割、清洗、退磁、热处理、研磨、珩磨、研磨和组装等步骤。
第一步是将线材或棒材切成小块。
嵌条所需的材料量比成品滚珠轴承所需的材料量略多一些。
然后通过一系列研磨和抛光步骤将金属块变成球。
之后，对球进行热处理以使其更坚固。
最后的步骤是打磨和研磨，以达到最终的尺寸和光洁度。
通常，滚珠的保持架由薄钢制成，但现在一些轴承使用由模压塑料制成的保持架，因为它们更便宜且摩擦更小。
但塑料保持架更常用于低载荷和低速场合，而钢制保持架在许多工业应用中仍被广泛使用。
AISI 440C 不锈钢以及其他类型的不锈钢、陶瓷和玻璃也可用于制造轴承滚珠。
陶瓷球适用于腐蚀性很强或温度很高的环境。
不同类型的塑料在抗腐蚀方面有很好的优势，但它们只适用于低负载和低速度。
滚珠轴承的维护和更换
轴承的问题和故障经常发生，但可以通过采取一些措施来停止或修复。
滚珠轴承通常存在润滑、高温、污染、处理和安装不当、过载、不对中、装配不良和腐蚀等问题。
为了防止这些常见问题发生，您应该按照制造商告诉您的方式润滑机器。
应经常检查密封件，以确保它们没有损坏或无法正常工作。
确保轴和轴承箱正确对齐，以避免错位。
确保轴承很好地安装在尺寸合适的轴上。
应定期进行维护检查，以便在问题变得更糟之前发现任何问题。
几种声音和迹象可以帮助您确定滚珠轴承是否损坏。
最常见的迹象是车轮轴承发出粗糙的磨擦声，这种声音会根据汽车行驶的速度而变化。
其他声音包括嗡嗡声、隆隆声或咆哮声，当车辆加速或转弯时，这些声音会变大。
坏的车轮轴承还会发出周期性的鸣叫声、吱吱声或咆哮声。
除了听起来如何，还有其他迹象表明滚珠轴承损坏。
当车轮左右摇摆、汽车太松、方向盘拉动以及汽车变得太热时，其中一些会产生过多的影响。
当轴承磨损严重快要失效时，您可能还会注意到汽车的操控性不佳或轮胎在不同地方磨损。
更换滚珠轴承的费用取决于汽车的品牌和型号、汽车所在的位置以及机械师收取的费用。
轴承本身的价格通常在 50 美元到 200 美元之间，具体取决于类型和质量（在撰写本文时）。
根据工作的艰巨程度和机械师每小时收费多少，人工成本可能会使总成本增加 100 到 200 美元。
此外，如果更换改变了汽车的对齐方式，则可能需要额外的对齐服务，费用在 60 到 100 美元之间。
如果您没有太多修车经验，则不应尝试自行更换滚珠轴承。
滚珠轴承的优点和应用
当需要平稳和准确的运动时，滚珠轴承在工程中大量使用。
减少摩擦并提高效率
滚珠轴承的最大好处是它们可以减少摩擦并提高运行效率。
滚珠轴承的摩擦系数低于滑动轴承，这意味着它们需要更少的能量来工作。
这使得它们非常适合机械、汽车和太空旅行等行业的高速应用。
由于摩擦力较小，因此表面之间的接触产生的热量较少。
这意味着轴承磨损更少，使用寿命更长。
改进的性能和耐用性
滚珠轴承在设备中使用时可以使设备运行得更好，使用寿命更长。
它们通过减少会随着时间的推移损坏设备的摩擦和振动来防止设备磨损。
由于滚珠轴承减少了磨损，它们还减少了设备维护和更换的需要，从而节省了时间和金钱。
滚珠轴承也不太可能损坏，因为它们的设计将负载均匀地分布在滚动元件上。
滚珠轴承的应用
滚珠轴承用于广泛的工程任务，包括但不限于：
滚珠轴承用于汽车的不同部件，如发动机、变速箱和车轮。
球轴承用于航空航天工业中飞机的发动机、起落架和控制系统。
滚珠轴承用于机械工业中的机床、泵和电动机。
在机器人行业，关节和执行器由滚珠轴承制成。
- 医疗设备：球轴承用于各种医疗设备，例如牙钻和 MRI 机器。
滚珠轴承铰链
滚珠轴承也用于建筑，特别是以滚珠轴承铰链的形式。
这些铰链的关节之间的隐藏轴承使打开和关闭门更容易，摩擦更小。
这对于较重的门特别有用，例如入口处的门或自动关闭的门。
滚珠轴承铰链是重型铰链，比普通铰链使用寿命更长。
这使它们成为重视耐用性的商业用途的最佳选择。
什么是轴承？轴承的类型及其工作原理？
提示：如果需要，请打开字幕按钮。如果您不熟悉口语，请在设置按钮中选择“自动翻译”。在您最喜欢的语言可供翻译之前，您可能需要先点击视频的语言。
结论
当我们完成对滚珠轴承的了解时，值得花点时间思考一下这些小零件对工程世界的改变有多大。
它们可能看起来像小而普通的零件，但如果没有它们，我们每天使用的许多机器和设备都无法工作。
滚珠轴承是现代工程的无名英雄。
它们被用于从汽车引擎到手术机器人运动的一切事物。
因此，下次您看到滚珠轴承时，请停下来想一想它对我们的世界成为技术奇迹有多大帮助。
当您在自己的工程工作中不断突破极限时，让简单的滚珠轴承提醒您，即使是最小的和看似最不重要的部件也能发挥多么强大的作用。
分享…
