中國篇
軸承是機械傳動軸的支承,是實現主機性能、功能與效率的重要保證,被譽為機器的“關節”。其主要功能是傳遞力和運動,減少摩擦損失。
相信很少有人知道軸承最早起源地是中國,而且已經有數千年的歷史。
// 軸承起源 //
根據最新的考古記錄,8000年前慢輪就已經誕生了,或者說已經進化了一階段了。2010年3月跨湖橋文化遺址發現木質陶輪底座,證實了中國的陶輪技術先于西亞兩河流域2000多年,也就是說中國比西亞更早開始利用軸承,或者說是利用軸承的原理。
跨湖橋文化遺址出土的木質陶輪底座
這個木質陶輪底座像個梯形圓臺,上臺面中心位置有一個凸起小圓柱,它就是陶輪轉盤用的軸。轉盤通過圓臺上的軸來支撐旋轉,這就是軸承的原型。
跨湖橋文化遺址陶輪工作示意圖
跨湖橋的慢輪是人類第一次用輪軸機械制陶,也是目前考古發現的第一次利用軸承。
山西大同市北魏慢輪裝置復原示意圖
1-車坑;2-車樁;3-車筒;4-輪盤;5-輪盤圓心位點
后來人們發現用直徑大的木輪運輸速度更快,于是木輪的直徑越來越大,逐漸演變成帶軸的輪子,這便形成了最早的車輪雛形。當然,車輪也是我們中華民族的發明。
距今4700年的黃帝時期,人類歷史上第一部車輛駛上歷史舞臺。
黃帝造車,故稱軒轅氏。
軒是古代一種有圍棚的車,轅是車的基本構件。
滑動軸承的出現,提出了潤滑的需要或者說促進了摩擦學的發展。
《詩經》是中國最早的詩歌總集。所以詩歌大概產生于周初到春秋中期之間,即公元前11世紀到公元前6世紀。在《詩經•邶風•泉水》篇中,有“載脂載轄,還車言邁。遄臻于衛,不瑕有害?”轄在古代解釋為“車軸端鍵”。用于古車上,它相當于我們現在所說的銷釘,穿過軸端,可以將車輪“轄”住,使車輪軸向固定;而“脂”當然是潤滑劑,“還”即回家,“邁”就是快。這幾句詩譯成現代漢語,就是:用油脂,將車軸潤滑,在軸端,把銷釘檢查,驅車遠行,送我回家。快快地趕到家鄉衛啊!切莫讓我問心有愧。
軎與轄
秦(公元前221-206)、 漢朝具有雛形結構的軸承及軸承文字形式
由于周、秦、漢朝對軸承技術發明和應用的實踐,到秦漢時代的一些重要文化典籍中,已記載并經常使用涵明確,書寫成熟的有關軸承專用詞語,其中比較常見的有“軸”“釭”“锏”等單詞以及“軸受”等主謂詞(見《說文解字》)。當代日本的軸承文字表達仍為“軸受”,秦代文字書寫小篆中,就有軸、承、釭、锏。漢代文字本義解釋,“軸”持輪也,“承”奉也,受也,“釭”車轂中鐵也,“锏”車軸鐵也,可見秦漢時代已確立了軸承文化理念和文字形式。
在中國陜西農村發現的具有內腔的環形青銅制品(公元前2世紀)
元朝(1206~1367)簡儀使用圓柱滾動支承技術
簡儀是由渾儀簡化而來的。渾儀是主要用于天象觀測的伩器,它的零部件可以分成支撐零件和運動零件兩部分。支撐零件包括水趺、龍柱、天經雙環、赤道單環,還有 水趺中心的天柱等。下圖形象地顯示了渾儀的主要支撐裝飾零件。
渾儀簡化模型及其部件示意圖
// 近代軸承發展 //
近代中國第一套國產軸承的誕生
1937年初,王瑞寶與馬根寶從無錫帶來了“1511”軸承內外圈及保持架、鋼球等樣品來找秦福興五金攤主秦福榮,提出合伙制造軸承的思想。秦福榮看到樣品與日本貨NSK相仿,又聽王、馬兩人講,用鐵路鋼鍛打的鋼圈,成本只有日本貨的三分之一,認為有利可圖,于是就在滿庭坊的支弄“月桂里”48號 開設秦福興機械廠,并由王瑞寶、馬根寶擔任技術指導。
當時的設備只有兩臺皮帶車床、兩臺腳踏手扳沖床、一臺鉆床,車床又代作磨床。除鋼球進口外,套圈由高順太鐵鋪鍛打,材料用鐵路鋼,并用氫化鈉淬火,保持器用鐵皮,用硝酸鉀發蘭,同時用塞規、鋼皮尺作為量具,上海第一套國產“1308”雙列調心球軸承就在這樣的簡陋條件下誕生了。這也是中國第一套國產軸承,產品品牌為SRF。
秦福興五金軸領鐵工廠
從1937到1945年,秦福興五金號、上海金昌鐵工廠、榮泰新機器廠、秦福興機器廠、金興鐵工廠、元興昌機器廠、金城機器廠等十余家作坊開始制造軸承,從而奠定了上海民族軸承生產的基礎。
中國的軸承走過了漫長的歷史,但是在做大做強方面還有很長的路要走。
國際篇
// 世界軸承發展史 //
講到國外軸承的起源,這個得追溯到古埃及時期了。
早期的直線運動軸承形式,就是一排在撬板下放置一排木桿。這個技術或許可以追溯到修建吉薩大金字塔的時候,雖然還沒有明確的證據。現代直線運動軸承使用的是用一種工作原理,只不過有時用球代替滾子。
初創期
從重載車輪軸和機床主軸到精密的鐘表零件,很多場合都需要旋轉軸承。
最簡單的旋轉軸承是軸套軸承,它只是一個夾在車輪和輪軸之間的襯套。
這種設計隨后被滾動軸承替代,就是用很多圓柱形的滾子替代原先的襯套,每個滾動體就像一個單獨的車輪。最早投入使用的帶有保持架的滾動軸承是鐘表匠約翰·哈里森于1760年為制作H3計時計而發明的。
17世紀,伽利略對“固定球”的,或者“籠裝球”的球軸承做過最早的描述。
隨后相當長的時間里,在機器上安裝軸承一直沒有實現。第一個關于球溝道的專利是1794年,威爾士卡馬森的一個叫菲利普·沃恩的鐵器制造商用滾珠軸承作為四輪馬車的車軸軸承,直到19世紀的50年代和60年代,人們將滾珠軸承廣泛使用在兒童玩的旋轉木馬,螺旋槳軸,軍艦上的機槍轉塔,扶手椅和自行車等器械的軸上。
1883年,FAG創始人弗里德里希·費舍爾提出了使用合適的生產機器磨制大小相同、圓度準確的鋼球的主張。奠定了創建獨立的軸承工業的基礎。
弗里德里希·費舍爾設計的球磨機
1895年,亨利·鐵姆肯設計出第一個圓錐滾子軸承,三年后獲得了專利并成立Timken(鐵姆肯)公司。
1907年,SKF軸承工廠的斯文·溫奎斯特設計了最早的現代自調心球軸承。
當時,軸承發明雖然已有一段時間,而軸承的工業化生產則從無到有,剛剛起步,相當幼稚。
斯文·溫奎斯特于1907年繪制的自調心球軸承原圖
成長期
兩次世界大戰刺激了軍事工業的發展,軸承軍事工業中的地位日益顯著,加之科學技術飛速發展,一戰后的短暫穩定和二戰中的軍火急需,促使世界軸承工業迅速成長,軸承品種增加,廣泛用于汽車、飛機、坦克裝甲車、機床、儀器、儀表、自行車、縫紉機等眾多領域。
第二次世界大戰時期,隨著戰爭手段的現代化,以及人們對軸承的認識和重視,各個國家都急需軸承,急盼建立軸承工業,一大批軸承廠在各國先后出現。
僅從盟軍對德國納粹進行打擊時的選點情況,便可見一斑。
大規模集群轟炸,一舉摧垮敵人士氣和經濟,是第二次世界大戰的典型戰術。德國本土打擊目標時,盟軍認為,要削弱敵 人的戰斗力,必須對德國的潛艇制造廠及基地、飛機制造廠、軸承廠、煉油廠、合成橡膠廠和車輛等進行重點轟炸。軸承廠定為重點轟炸目標德國軸承廠集中的施魏恩浮特小城,1943年8月和10月兩次遭到大規模轟炸。
執行轟炸任務的是美國王牌空八軍。納粹德國軍需部長阿爾貝特·舒培承認,8月的轟炸使德國軸承產量下降了38%,而10月轟炸的結果則使軸承企業65%遭到破壞。
發展期
隨著航空航天、電子計算機、光電磁儀器、精密機械等高新技術的飛速發展,體現當代科技水平的世界軸承工業進入一個全面革新制造技術,迅速發展品種,大力提高性能、精度,日益成熟完善的歷史新時期。
這個時期軸承品種應有盡有,用途包羅萬象,目前軸承品種數以萬計,特大型軸承大到38米,微型軸承小到零點幾毫米,即有傳統單列、雙列、多列球軸承、滾子軸承、滾針軸承、圓錐軸承、更有無潤滑軸承、自潤滑軸承、角接觸軸承、傳器軸承、萬向節軸承、超薄壁軸承、輪轂單元軸承、空氣軸承、直線軸承、超導軸承、磁浮軸承等等。
軸承工業已經大成氣候,作為零部件的小小軸承已經擁有獨占一隅、頗具規模、不容小視的一方市場,軸承貿易迎來了鼎盛時期。
(來源:中國軸承行業網)