作為一名工程師，您知道精確、準確和可靠的重要性。
但是你有沒有想過簡單的滾珠軸承在廣泛的工程用途中對這些重要品質有多大貢獻？滾珠軸承用於從汽車到航天器到醫療設備再到機器人的一切事物。
它們允許部件自由移動並減少移動部件和固定部件之間的摩擦。
無論您是工科學生還是想要了解更多的經驗豐富的工程師，本文都將向您介紹滾珠軸承的世界，並解釋為什麼它們在眾多工程領域如此重要。
所以請係好安全帶，讓我們開始這段有趣的滾珠軸承世界之旅吧。
滾珠軸承簡介
正式定義：
減摩軸承通過限制在外圈和內圈之間的滾珠允許運動部件和固定部件之間的自由運動。
滾珠軸承是許多行業的重要組成部分，例如運輸、電子、製造以及將紙張變成不同類型紙張的過程。
滾珠軸承的作用是減少摩擦並支撐徑向和軸向載荷。
它通過使用至少兩個座圈將球固定到位並通過球傳遞負載來做到這一點。
大多數情況下，一個座圈是固定的，另一個座圈連接到移動的組件或軸上。
內圈轉動時，滾珠繞內滾道滾動。
另一方面，外環保持靜止。
這種滾動運動減少了摩擦並使運動平穩。
滾珠軸承的工作原理
軸承背後的想法很簡單：滾動比滑動更好。
軸承通過在軸承內外使用光滑的金屬球或滾子以及光滑的金屬表面來減少摩擦。
這些球或滾輪“承受”重量，使設備可以輕鬆旋轉。
大多數滾珠軸承都是通過將四個部分組合在一起製成的：
- 大外圈（或不動的外滾道）。
- 連接到旋轉組件或軸上的較小內圈（或旋轉內滾道）。
- 成排的球卡在兩個環的滾道之間。
- 將球保持在適當位置並防止它們相互接觸的籠子或分隔器。
球軸承的常見類型
根據它們的製造方式，有兩種類型的滾珠軸承：
- Conrad 類型：這些軸承在兩個滾道之間有單排滾珠。
它們可以承受徑向和軸向載荷，但它們可以承受的軸向載荷量通常是有限的。
最大容量類型：這些軸承比 Conrad 類型有更多的滾珠，因此它們可以承受徑向方向上更重的載荷。
但它們不擅長處理軸向載荷。
滾珠軸承也可以根據它們可以承受的重量分為三種類型。
- 徑向軸承：這些軸承支撐垂直於旋轉軸的載荷。
- 推力軸承：這些軸承支撐平行於旋轉軸的載荷，稱為軸向載荷。
角接觸軸承可以同時承受徑向和軸向載荷。
發現工程中滾珠軸承的快感
還是很難理解？讓我稍微改變一下觀點：
想讓你的工程工作更有趣嗎？想讓您的最新項目更有趣嗎？嗯，我們知道該怎麼做：忘記複雜的算法、新材料和尖端技術。
不，一個好的老式滾珠軸承就是真正改變一切所需要的。
是的，那些允許在移動部分和不移動部分之間自由移動的微小球體。
聽起來很沉悶，不是嗎？好吧，你錯了。
因為，正如我們即將發現的那樣，滾珠軸承可能是工程領域中最具諷刺意味的令人興奮的部分。
好吧，那隻是一個看起來像電視廣告的笑話。
現在讓我們回到解釋。
球軸承的組件和類型
滾珠軸承的類型
滾珠軸承是由滾動部件組成的機械組件，大多數情況下，還包括內圈和外圈。
它們可用於直線轉動或移動的軸。
滾珠軸承種類繁多，各有各的特點和用途。
- 深溝球軸承。
最常見的滾珠軸承類型是帶有深溝的。
滾道有深溝，內圈和外圈呈比滾珠大一點的圓弧。
這種設計使軸承能夠承受徑向和軸向載荷，並在承受有限的軸向載荷、推力載荷或兩者的同時高速運行。
深溝球軸承可用於許多不同的東西，如風扇、電機、工業機器、車輪和家用工具。
角接觸球軸承。
角接觸球軸承適用於需要傳遞徑向力和軸向力的聯合載荷。
它們可以處理徑向和推力載荷，這使得它們非常適合兩種類型的載荷都很常見的情況。
這些軸承可以在一個方向上承受很大的力，一些單列軸承被製成成對安裝以充分利用它們。
它們通常用於泵、壓縮機、電動機、農業、化學工業、一般工業、公用事業和許多其他工業應用。
- 自行對齊的滾珠軸承。
吸收徑向力的最佳方法是使用自調心球軸承。
它們被製成有兩排球和一個用於外圈中所有球的滾道。
這種獨特的設計使軸承能夠自對準並彌補軸和外殼之間的任何未對準。
這使得未對準造成損壞的可能性較小。
調心球軸承通常用於印刷機、紡織機械和農具等領域。
- 扭矩球軸承。
推力球軸承用於承受與軸承軸線方向相同的載荷。
它們可以承受軸向載荷，因為它們有一個滾動部件，可以是球體也可以是圓柱體。
大多數時候，這些軸承用於汽車變速箱、航空航天系統和機床等領域。
- 陶瓷製成的滾珠軸承。
陶瓷球軸承的製造方式與鋼球軸承相同，但它們使用的是陶瓷氮化矽 (Si2N4) 製成的球，而不是鋼球。
陶瓷球軸承在許多方面都優於鋼球軸承，包括它們更容易滾動，因為它們的表面更光滑且尺寸更均勻。
它們也更耐用，因為它們比鋼更硬，而且由於摩擦更小，它們損失的能量更少，從而使設備運行更高效，運行時間更長。
陶瓷球軸承通常用於高性能應用，如航空航天、賽車和高端工業機械。
滾珠軸承的組件
滾珠軸承由三個主要部分組成：內圈、外圈和滾動體。
移動的零件是球或滾子，它沿著外圈和內圈中形成的滾道或路徑移動。
球固定器或分離器防止球相互摩擦，因此它們可以自由移動。
滾珠軸承將滾珠固定到位，並通過至少兩個座圈將滾珠固定到位來傳遞載荷。
一個座圈連接到轉動的部件（如軸或輪轂），另一個座圈固定（如外殼）。
滾珠軸承具有非常低的摩擦力，因為它們使用滾動摩擦而不是滑動摩擦。
環和滾珠軸承採用高公差和圓度，並經過大量拋光，使旋轉順暢。
這減少了摩擦引起的扭矩或轉動阻力。
軸承的用途也會影響它的寬度。
例如，當空間不大時，使用薄壁軸承。
內外圈之間的直徑和寬度差異保持在最低限度。
這使得進行小型設計成為可能。
滾珠軸承的製造和維護
滾珠軸承製造
滾珠軸承是許多旋轉的工業機器和工具的重要部件，例如車輪、機床主軸和泵。
大多數滾珠軸承由高碳鉻鋼製成，也稱為鉻鋼，因為它價格低廉且使用壽命長。
但軸承也可以由不銹鋼、陶瓷、塑料甚至玻璃等材料製成。
滾珠軸承的製造過程包括成型、切割、清洗、退磁、熱處理、研磨、珩磨、研磨和組裝等步驟。
第一步是將線材或棒材切成小塊。
嵌條所需的材料量比成品滾珠軸承所需的材料量略多一些。
然後通過一系列研磨和拋光步驟將金屬塊變成球。
之後，對球進行熱處理以使其更堅固。
最後的步驟是打磨和研磨，以達到最終的尺寸和光潔度。
通常，滾珠的保持架由薄鋼製成，但現在一些軸承使用由模壓塑料製成的保持架，因為它們更便宜且摩擦更小。
但塑料保持架更多地用於低載荷和低速場合，而鋼製保持架在許多工業應用中仍被廣泛使用。
AISI 440C 不銹鋼以及其他類型的不銹鋼、陶瓷和玻璃也可用於製造軸承滾珠。
陶瓷球適用於腐蝕性很強或溫度很高的環境。
不同類型的塑料在抗腐蝕方面有很好的優勢，但它們只適用於低負載和低速度。
滾珠軸承的維護和更換
軸承的問題和故障經常發生，但可以通過採取一些措施來停止或修復。
滾珠軸承通常存在潤滑、高溫、污染、處理和安裝不當、過載、不對中、裝配不良和腐蝕等問題。
為了防止這些常見問題發生，您應該按照製造商告訴您的方式潤滑機器。
應經常檢查密封件，以確保它們沒有損壞或無法正常工作。
確保軸和軸承箱正確對齊，以避免錯位。
確保軸承很好地安裝在尺寸合適的軸上。
應定期進行維護檢查，以便在問題變得更糟之前發現任何問題。
幾種聲音和跡象可以幫助您確定滾珠軸承是否損壞。
最常見的跡像是車輪軸承發出粗糙的磨擦聲，這種聲音會根據汽車行駛的速度而變化。
其他聲音包括嗡嗡聲、隆隆聲或咆哮聲，當車輛加速或轉彎時，這些聲音會變大。
壞的車輪軸承還會發出週期性的鳴叫聲、吱吱聲或咆哮聲。
除了聽起來如何，還有其他跡象表明滾珠軸承損壞。
當車輪左右搖擺、汽車太鬆、方向盤拉動以及汽車變得太熱時，其中一些會產生過多的影響。
當軸承磨損嚴重快要失效時，您可能還會注意到汽車的操控性不佳或輪胎在不同地方磨損。
更換滾珠軸承的費用取決於汽車的品牌和型號、汽車所在的位置以及機械師收取的費用。
軸承本身的價格通常在 50 美元到 200 美元之間，具體取決於類型和質量（在撰寫本文時）。
根據工作的艱鉅程度和機械師每小時收費多少，人工成本可能會使總成本增加 100 到 200 美元。
此外，如果更換改變了汽車的對齊方式，則可能需要額外的對齊服務，費用在 60 到 100 美元之間。
如果您沒有太多修車經驗，則不應嘗試自行更換滾珠軸承。
滾珠軸承的優點和應用
當需要平穩和準確的運動時，滾珠軸承在工程中大量使用。
減少摩擦並提高效率
滾珠軸承的最大好處是它們可以減少摩擦並提高運行效率。
滾珠軸承的摩擦係數低於滑動軸承，這意味著它們需要更少的能量來工作。
這使得它們非常適合機械、汽車和太空旅行等行業的高速應用。
由於摩擦力較小，因此表面之間的接觸產生的熱量較少。
這意味著軸承磨損更少，使用壽命更長。
改進的性能和耐用性
滾珠軸承在設備中使用時可以使設備運行得更好，使用壽命更長。
它們通過減少會隨著時間的推移損壞設備的摩擦和振動來防止設備磨損。
由於滾珠軸承減少了磨損，它們還減少了設備維護和更換的需要，從而節省了時間和金錢。
滾珠軸承也不太可能損壞，因為它們的設計將負載均勻地分佈在滾動元件上。
滾珠軸承的應用
滾珠軸承用於廣泛的工程任務，包括但不限於：
滾珠軸承用於汽車的不同部件，如發動機、變速箱和車輪。
球軸承用於航空航天工業中飛機的發動機、起落架和控制系統。
滾珠軸承用於機械工業中的機床、泵和電動機。
在機器人行業，關節和執行器由滾珠軸承製成。
- 醫療設備：球軸承用於各種醫療設備，例如牙鑽和 MRI 機器。
滾珠軸承鉸鏈
滾珠軸承也用於建築，特別是以滾珠軸承鉸鏈的形式。
這些鉸鏈的關節之間的隱藏軸承使打開和關閉門更容易，摩擦更小。
這對於較重的門特別有用，例如入口處的門或自動關閉的門。
滾珠軸承鉸鍊是重型鉸鏈，比普通鉸鏈使用壽命更長。
這使它們成為重視耐用性的商業用途的最佳選擇。
什麼是軸承？軸承的類型及其工作原理？
提示：如果需要，請打開字幕按鈕。如果您不熟悉口語，請在設置按鈕中選擇“自動翻譯”。在您最喜歡的語言可供翻譯之前，您可能需要先點擊視頻的語言。
結論
當我們完成對滾珠軸承的了解時，值得花點時間思考一下這些小零件對工程世界的改變有多大。
它們可能看起來像小而普通的零件，但如果沒有它們，我們每天使用的許多機器和設備都無法工作。
滾珠軸承是現代工程的無名英雄。
它們被用於從汽車引擎到手術機器人運動的一切事物。
因此，下次您看到滾珠軸承時，請停下來想一想它對我們的世界成為技術奇蹟有多大幫助。
當您在自己的工程工作中不斷突破極限時，讓簡單的滾珠軸承提醒您，即使是最小的和看似最不重要的部件也能發揮多麼強大的作用。
分享…
