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探秘軸承發(fā)展史:古代滑動及滾動軸承解析


    軸承是機械中支承軸的部件,軸可以在軸承上旋轉。軸承的種類繁多,但大致可分為兩大類,一類為“滑動軸承”,另一類為“滾動軸承”。在滑動摩擦下工作的軸承稱為滑動軸承,其軸被軸承支承的部分稱為軸頸,與軸頸相配的零件稱為軸瓦。軸承在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不直接接觸,可以減小摩擦損失和表面磨損。在支承零件和彼此相對運動的零件間作滾動運動的軸承,稱為滾動軸承,滾動摩擦要比滑動摩擦小得多。
    據(jù)文獻記載,大約在夏代,中國發(fā)明了車。為了減小摩擦和磨損,大約在商周時代開始用動物脂肪對車上的滑動軸承進行潤滑。戰(zhàn)國時期在車上應用了金屬軸瓦,并出現(xiàn)了木材與金屬組合而成的滑動軸承。在漢代古墓的壁畫上可以看到利用軸承原理制造的紡車,那紡車的軸承很簡單,圓圓的木軸就在支架的圓孔中轉動,由于軸與軸承間是滑動摩擦,人搖起來比較費力,還會發(fā)出吱吱呀呀的聲響。
    1974年在河南澠池漢魏窖藏出土了一批鐵質軸承,共480件。其中六角承445件。六角承的徑長不同,每差0.5厘米為一種規(guī)格,共出土了17種規(guī)格。軸孔上皆有不同程度的磨損痕跡。圓形承32件,軸孔已磨損,外圓直徑6~12厘米,可分為大、中、小3型。大型外面鑄有3個等距離的子榫,中、小型外面鑄有兩個等對稱的子榫。凹字型承3件,高11.5厘米,寬12厘米,外面鑄有子榫,軸孔呈半圓形,內壁有磨損痕跡。軸承是常用的機械零件,磨損后需要更換,因此要求產品的規(guī)格化和系列化。澠池出土大批鐵質軸承,顯示了當時軸承產品已初步規(guī)格化和系列化。
    滾動軸承出現(xiàn)得比較晚,它是我國元代科學家郭守敬發(fā)明的。至元十三年(1276年),元朝政府決定改革歷法,調王恂、郭守敬主持其事。郭守敬認為,要創(chuàng)制一部好的歷法,首先要進行天文觀測,而觀測又離不開儀器,于是他首先主持了制造儀器的工作。經過他的刻苦鉆研,先后設計、制造了近20種天文儀器,其中的簡儀是對傳統(tǒng)的渾儀進行了革命性改革而成的。簡儀的設計和制造水平在世界上領先300多年,直至1598年歐洲天文學家第谷發(fā)明的儀器才能與之相比。簡儀的結構進行了多項改革,整個儀器顯得簡單,觀測時方便。為了減少固定的百刻環(huán)與游旋的赤道環(huán)之間的摩擦阻力,郭守敬在兩環(huán)之間安裝了4個小圓柱體。這種結構與近代滾柱軸承的原理相同。郭守敬的簡儀本放在元大都燕京,明太祖朱元璋平定燕京后,把元代天文儀器搬到江南雞鳴山觀象臺。清康熙年間才遷回北京?滴跷迨哪辏1715年),西洋人紀利安奏請制造地平經緯儀,將元、明兩代舊儀充作廢銅使用,郭守敬的簡儀可能是此時被毀。現(xiàn)陳列于南京紫金山天文臺的簡儀,系明正統(tǒng)年間按元代原儀仿制。單就滾柱軸承而言,我國的發(fā)明早于西方約200年。

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