前言

滾動(dòng)軸承是順應(yīng)時(shí)代需求而發(fā)展起來的。歐美主要軸承廠家誕生于19世紀(jì)末20世紀(jì)初，由于汽車的誕生，需要軸承標(biāo)準(zhǔn)化并大批量生產(chǎn)。日本的軸承制造廠創(chuàng)立于一戰(zhàn)后的軍備擴(kuò)張時(shí)期，依存于軍需而發(fā)展。戰(zhàn)后，由于大批生產(chǎn)家電、汽車等高質(zhì)量產(chǎn)品，生產(chǎn)設(shè)備需要使用大量的滾動(dòng)軸承，軸承生產(chǎn)又因民需而復(fù)活。

在注重環(huán)境和信息化的今天，對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)省資源、節(jié)省能源、降低成本作出貢獻(xiàn)就成了滾動(dòng)軸承的使命。不僅支承載荷，傳遞動(dòng)力，而且要求軸承在各種運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境下具有耐久性，低摩擦、高速性、高精度、安靜等高性能。滾動(dòng)軸承的核心基礎(chǔ)技術(shù)是摩擦學(xué)技術(shù)，常稱為解決問題型技術(shù)。知道了產(chǎn)業(yè)界的需求變化，如果有能夠預(yù)測(cè)有關(guān)問題，有效利用伴隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的商業(yè)機(jī)會(huì)，解決相關(guān)技術(shù)就成了強(qiáng)有力的武器。就軸承產(chǎn)業(yè)不斷壯大的背景，摩擦學(xué)技術(shù)可以說起到了很大的作用。

2 環(huán)境保護(hù)與滾動(dòng)軸承

作為滾動(dòng)軸承環(huán)境保護(hù)課題，提出生物降解潤(rùn)滑劑的使用與潤(rùn)滑劑流出的防止問題。在土木建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的軸承中，以歐洲為中心，開始使用生物降解潤(rùn)滑脂。因?yàn)榈V物油生物降解性差，作為生物降解潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油，植物油（菜籽油、蓖麻油）和合成酯油占了大半。植物油潤(rùn)滑脂與礦物油潤(rùn)滑脂相比，熱穩(wěn)定性差，酯潤(rùn)滑脂成本高，因此，有必要努力改善潤(rùn)滑性能和降低成本。

減小滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑量的技術(shù)與防止?jié)櫥瑒┝鞒龅募夹g(shù)，是與環(huán)境保護(hù)，節(jié)省資源、降低成本相關(guān)聯(lián)的重要技術(shù)。例如，機(jī)床主軸軸承要求高剛性、高速度以及低溫升。為了滿足高速下的低溫升，多采用大量的油排出軸承中摩擦熱的潤(rùn)滑方法（噴油潤(rùn)滑、下部滾道潤(rùn)滑）。但是，采用這類潤(rùn)滑方法，因?yàn)殡姍C(jī)消耗動(dòng)力變大，所以也用微量油潤(rùn)滑主軸軸承（油-氣潤(rùn)滑），使軸承發(fā)熱變小。油量可減少至多少，脂潤(rùn)滑能達(dá)到多高的速度，這將成為繼續(xù)研究的課題。

3 節(jié)省資源、節(jié)約能源與滾動(dòng)軸承

針對(duì)環(huán)境問題及能源問題，去年在東京發(fā)動(dòng)機(jī)展示會(huì)上大量展出混合燃料汽車、燃料電池汽車、電動(dòng)汽車。另外，動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，配備適應(yīng)3l以上半曲面齒輪變速箱(圖1)的汽車，已開始出售。由于半曲面齒輪變速箱CVT的變速比范圍在5左右，可自由地改變變速比，所以能實(shí)現(xiàn)在最佳燃料費(fèi)用附近運(yùn)行。這種半曲面CVT的心臟部分被稱為“動(dòng)力滾輪”，即滾動(dòng)軸承。一方面承受3t以上的軸向載荷，另一方面以10000r/min速度旋轉(zhuǎn)，對(duì)這樣的角接觸球軸承，植入高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命的錘擊緩沖技術(shù)，這也使應(yīng)用小型、薄壁、低摩擦的其他汽車軸承成為可能。面向21世紀(jì)，汽車進(jìn)一步改進(jìn)，滾動(dòng)軸承還要不斷地革新技術(shù)。

4 節(jié)省費(fèi)用與滾動(dòng)軸承

滾動(dòng)軸的長(zhǎng)壽命化直接與成本相關(guān)聯(lián)。由于異物環(huán)境、高溫環(huán)境、高速環(huán)境、腐蝕環(huán)境等軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境不同而問題各異，根據(jù)用途，從潤(rùn)滑、材料兩方面作出努力。

在材料的剝落方面，有內(nèi)部起點(diǎn)型剝落與表面起點(diǎn)型剝落。關(guān)于以非金屬夾雜物為起點(diǎn)的內(nèi)部起點(diǎn)型剝落，利用極值統(tǒng)計(jì)法、概率分布法等統(tǒng)計(jì)手段對(duì)夾雜物粒徑分布進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的方法已經(jīng)固定下來，使長(zhǎng)壽命高強(qiáng)度材料開發(fā)得到不斷地進(jìn)展。從異物進(jìn)入的環(huán)境、油膜難以形成的混合潤(rùn)滑來說，在邊界潤(rùn)滑條件下，產(chǎn)生表面起點(diǎn)型剝落。特別是異物進(jìn)入的環(huán)境中，產(chǎn)生壓痕為起點(diǎn)的剝落。從壓痕邊緣產(chǎn)生表面裂紋的觀點(diǎn)來看，重視殘留奧氏體量，以謀求長(zhǎng)壽命。(圖2)

最近，在以交流電機(jī)軸承為首的發(fā)動(dòng)機(jī)輔機(jī)用軸承中，因出現(xiàn)無規(guī)律的異常組織變化，引起早期剝落已成為一個(gè)問題。作為對(duì)策，采用特定的潤(rùn)滑脂。今后圍繞材料、潤(rùn)滑、設(shè)計(jì)各方面的問題會(huì)不斷增多。

5 信息化與滾動(dòng)軸承

互聯(lián)網(wǎng)的完善與廉價(jià)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得計(jì)算機(jī)迅速普及。預(yù)計(jì)在不久的將來，與計(jì)算機(jī)的普及相關(guān)的HDD（硬磁盤通道）存儲(chǔ)裝置的生產(chǎn)，全世界一年可達(dá)2億臺(tái)。HDD的面記錄密度也逐年增大，如今年生產(chǎn)率超過100%。預(yù)計(jì)在2003年左右，將達(dá)到現(xiàn)在面記錄密度的10倍，為100Gbit/in2。

在這樣的情況下，HDD主軸電機(jī)用軸承(圖3)引入尖端技術(shù)。例如，為了抑制NRRO（與旋轉(zhuǎn)不同步的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)成分），軸承的零件加工到nm級(jí)精度。家用電腦要求更加小型化、低噪聲、低扭矩和低成本。在此，不僅超精密加工技術(shù)，而且軸承設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑技術(shù)、材料技術(shù)也應(yīng)相應(yīng)加以改進(jìn)。

6 結(jié)束語

本文概述了滾動(dòng)軸承的前沿技術(shù)。此外，開發(fā)半導(dǎo)體機(jī)器、真空機(jī)器、宇航機(jī)器等特殊環(huán)境下使用的軸承、軸承單元化等方面尚還有許多課題可做。

技術(shù)創(chuàng)新的速度越來越快，提供高性能的軸承是時(shí)代發(fā)展的要求，同時(shí)關(guān)系到滾動(dòng)軸承發(fā)展的商機(jī)。