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我国轴承工业的发展与展望

韩新帅 刘威 李帅奇
摘 要：轴承是当代机械设备中一种重要零部件，是机械工业使用广泛、要求嚴格的配套件和基础件，是各种机械的旋转轴和可动部位的支承元件，也是依靠滚动体的滚动实现对主机旋转的支承元件。它的主要功能是降低旋转体在运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，在机械、矿山、冶金、建筑、汽车、铁路、航空、石油、船舶以及军工等等各行各业都有广泛应用。
关键词：轴承; 历史; 发展; 制造
1 早期轴承的发展
中国是世界上四大文明古国之一，中国古代科学技术曾经辉煌一时，四大发明对后世影响深远。中国也是最早发明轴承的国家。
1.1  8000多年前，中国出现了慢制陶轮，陶轮是指一种可旋转的台面，把和好的陶土放在陶轮的中央，用一只手或脚使陶轮转动，同时用手捏陶土或用工具使陶土成形，这一装置使陶工能成批地生产人类最早的工艺品—陶器。陶轮按其旋转速度可分为快轮和慢轮，在5000多年前，中国就出现了快轮，提高了生产效率，这是人类最早使用轴承或者轴承原理的历史。
1.2 在4000多年前的轩辕时期就有了黄帝造车的传说，并开始使用滑动轴承，这一发明方便了后人衣食住行等多个方面。夏初大禹时代—公元前2000多年前奚仲造车，当时的造车及轴承技术已比较成熟。
1.3周朝时期人们发明了利用动物油脂进行轴承润滑的技术，这一发明降低了“轴承”的摩擦，大大提高了劳动效率。《诗经》中记载约公元前1100-600年出现轴承的润滑，滑动轴承的出现，提出了润滑的需要或者说促进了摩擦学的发展。
1.4公元前1100多年前发明了辘轳，春秋时期发明了軎，軎是目前所发现的最早的推力轴承。中国很早也已经应用金属材料制作车轴滑动轴承的轴瓦，战国时期大约公元前400年前后，就已经有了这方面的记载。中国古代的滚动轴承的出现比西欧早240左右。
1.5汉魏时期，铁器的使用更加普遍，已经造出了成套的轴承。元朝时期科学家郭守敬发明了简仪，使用了圆柱滚动支承技术。清末的洋务运动对轴承工业的发展起到一定作用，能制造出具有现代轴承结构的圆柱滚子轴承。
在古代，中国的先人所掌握的轴承制造技术处于世界领先水平，他们对轴承的发明创造改进和应用大大推动了生产力的发展和社会的进程。
2近现代轴承工业的发展
2.1洋务运动后，1937-1945年间，秦福兴五金号、上海金昌铁工厂、秦福兴机器厂、金兴铁工厂、元兴昌机器厂等十余家作坊开始制造轴承，从而奠定了上海轴承工业的基础。与此同时，日本在瓦房店建轴承厂，也取得了较大的发展。在上海、瓦房店轴承制造业发展的同时，沈阳、长治等地区的轴承工业也在起步和发展。
2.2新中国成立以后，瓦房店轴承厂恢复生产，成为中国第一家独立生产轴承的企业。抗美援朝期间，瓦房店轴承厂部分北迁至哈尔滨，于1951年建成了我国第二个轴承厂—哈尔滨轴承厂并投入生产。1953年上海市轴承工业形成秦福兴轴领厂、上工轴承厂、荣泰新机器厂和金兴铁工厂4个中心厂及多个卫星厂。在第一个五年计划期间，在前苏联援助下又建成了我国第三个轴承厂—洛阳轴承厂，并于1957年开始试制普通轴承。至此，我国轴承工业形成了瓦房店、哈尔滨、洛阳、上海四大主要生产基地以及若干中小型生产企业，为轴承制造业的发展奠定了基础。
2.3党的十一届三中全会以来，我国通过改革开放，促使轴承工业迅速发展，行业产业结构发生了巨大的变化，国有企业的一统天下的局面被打破，民营企业蓬勃发展，外资企业大举进军，轴承工业结构不断变化，基本上形成了我国现代轴承工业生产体系。从生产少数规格的农用球轴承，发展到生产工业和军工用的高精度轴承。经过五十多年的发展，我国各类轴承年产量从1949年的13.8万套增加到2019年196亿套，完成营业收入1770亿元，其中出口轴承58.87亿套，创汇53.21亿美元。从轴承生产总量和生产体系看，我国已成为仅次于日本、美国和德国的世界轴承生产大国。
为了研究滚动轴承的设计和生产，适应国民经济和国防建设不断发展的需要，在大型轴承企业（或大公司）内部建立了科研机构。在洛阳建立了轴承研究所，开展轴承科学技术的研究开发工作。在河南科技大学（原洛阳工学院）内还开设了“滚动轴承设计与制造”专业，已培养了一大批为我国轴承工业发展所需的高级技术人才。
3未来轴承工业的前景
目前，我国轴承工业从产业经济规模和销售总量上已居世界轴承总量的第三位，但在产品精度、产品质量、技术水平等方面与世界先进水平还有比较大的差距。
3.1 （1）由于多数企业在创新体系建设和运行、研发的资金投入、人才引进及开发等方面仍处于较低水平。因此，全行业“两弱两少”突出，即基础理论研究弱，参与国际标准制定力度弱，少原创技术，少专利产品。（2）当前，我国的轴承设计和制造技术基本上是几十年一贯制。产品开发能力低，更新换代周期较长，表现在：虽然对国内主机的配套率达到80%，但高速铁路、中高档轿车、计算机、空调、高水平轧机、航空航天领域等重要主机的配套和维修轴承，基本上还要靠进口。（3）近几十年来，国产轴承工业制造工艺和工艺装备技术发展缓慢，车加工数控率低，磨加工自动化水平低，全国仅有200多条自动生产线。大多数企业仍是使用传统设备。对轴承寿命和可靠性至关重要的先进热处理工艺和装备，如控制气氛保护加热、双细化、贝氏体淬火等覆盖率低，许多技术难题未能取得突破。（4）轴承钢新材料的研发，轴承润滑、冷却、清洗和磨料磨具等相关技术的研发，尚不能适应轴承产品水平和质量提高的要求。因而，造成工序能力指数低，产品加工尺寸离散度大，产品内在质量不稳定而影响轴承的精度、性能、寿命和可靠性。
3.2研发轴承新材料
采用粉末热压工艺，研制出一种低孔隙度的青铜-石墨材料（简称C-C材料），它既具有熔铸材料较高的机械性能，又具有含油轴承的自润滑性，是一种综合性能较好的高速轴承新材料。
纳米陶瓷新材料相对于传统轴承高具有以下主要优点，（1）寿命长，摩擦系数低（2）刚性高，承载能力强，（3）绝缘性好，导磁率低，不受磁电损害。采用陶瓷材料制造轴承， 可极大地扩展滚动轴承在各个领域的应用范围。
3.3轴承的未来发展
可以预见，微型轴承、超精密轴承、智能轴承等将会应用在越来越多的领域。在传统的轴承的基础上集成不同用途的传感器和调控装置，使其结合成为一体而形成独特的轴承结构单元，利用数字化信息处理、自动控制等技术实现轴承运行状态的实时在线监测、故障检测、实时调控。高端轴承， 就是具备高性能的轴承， 通常都具有转速快、荷载高、寿命长、可靠性高等特点， 能在各种极端（如高温、高压、侵蚀）的工作环境下正常工作。
参考文献：
[1] 辛长林，郑如辰等.中国轴承工业发展史[M].中国轴承工业协会，2005
[2] 张俊江.高端轴承装备制造业的发展机遇[J].轴承，2011，（12）：59-63
[3] 李进卫.陶瓷轴承凸显优势绿动未来[J].现代陶瓷技术，2014，（5）：21-27

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