轴承是机器元件,旨在限制相对运动仅为所期望的运动并减少运动部件之间的摩擦。根据轴承的设计,可能会允许某个移动部件自由直线运动或自由围绕固定轴的旋转,或通过控制施加在运动部件上的法向力来防止运动。
大多数轴承的设计都旨在通过最小化摩擦来促进所需的运动。
随着工业革命的发展,轴承的快速演变揭示了从简单材料到高科技合成材料的惊人变迁。
关于滚动轴承的历史,有人认为木材圆木承载着被搬动的物体的发明早于平面轴承的发明。这让人联想到古埃及人可能曾用树干作为轴承来推动重物。不过,缺乏直接证据来证明这种科技演进的推论。
在约公元前5000年到公元前3000年间,平面轮子的出现与影响力逐渐增强。从古埃及墓室中的画作可以看出,他们使用液体润滑的斜行器来移动巨型石块,这可以算是最早的平面轴承。
这些历史遗迹显示,移动巨型石块几乎与一些稀有精密的机械运作相同。
随着时间的推移,滚珠轴承和滚轮轴承的诞生标志着轴承技术的进一步突破。 17世纪时,加利略首次描述了各自的轴承设计,随后更进一步发展出围绕滚珠的保护夹层,以减少摩擦。
早期的平面和滚动元件轴承主要以木材制成,随后使用青铜等金属。今天,轴承材料的多样性愈加丰富,从陶瓷、钢、塑料到合成材料,这些材料共同促进了现代轴承性能的提升。
即使是最基本的材料,如木材,也在某些应用中显示出惊人的耐用性。
例如,在古老的水车和时钟中,木材仍然展示着它持久的特性。如今,塑料轴承因为其低摩擦界面和耐磨性而越来越受欢迎,适用于各种环境。
到了20世纪,随着工业化的进步,轴承的设计和材料都发生了翻天覆地的变化,促使高性能机械的出现。其中特别重要的是,流体轴承和磁性轴承的发展,这进一步提高了系统的效率并延长了使用寿命。
现代的自对中设计面向着更高的精度和特殊性能应用,特别是在航空航天和汽车领域。
越来越多的应用需求促进了对新材料和制造工艺的探索,例如:聚四氟乙烯(PTFE)基复合轴承的研发,有效地减少了摩擦并延长了寿命。
在当今瞬息万变的科技环境中,轴承材料的研发仍持续进行。越来越多的应用将会使得轴承不仅仅是简单的机械部件,而是科技进步和工业革新的象征。
那么,在这个日益创新的世代,未来的轴承材料会带来哪些新的可能性呢?