純滾動(dòng)軸承幾種方案的優(yōu)劣對(duì)比滾動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)備中不可或缺的核心部件之一，其主要作用就是減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，科技人員努力通過(guò)各種手段減少滾動(dòng)軸承的摩擦，特別是為減少甚至消除滑動(dòng)摩擦，發(fā)明設(shè)計(jì)了許多技術(shù)方案，其中最主要的手段就是取消保持架，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承的純滾動(dòng)工作方式。就目前而言，實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)目標(biāo)的方案主要有3種：1.通過(guò)設(shè)置輔助滾動(dòng)體取消保持架；2.通過(guò)在滾動(dòng)體上設(shè)置永磁體或滾動(dòng)體本身就是永磁體取消保持架；3.滾動(dòng)體本身是軟磁材料或軟磁材料與其他材料的組合體組成，滾動(dòng)體依靠?jī)?nèi)外圈上的磁體磁化取消保持架（申請(qǐng)?zhí)?01910757011.7）。在上述3種方案中，方案1是通過(guò)機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)取消保持架的，與后兩個(gè)區(qū)別較大，在此不作討論。本文主要對(duì)后兩個(gè)方案的優(yōu)劣進(jìn)行對(duì)比。以下是方案3與方案2的本質(zhì)區(qū)別1.工作原理的本質(zhì)區(qū)別方案3的工作原理是利用軟磁材料與磁體之間的相互作用保持滾動(dòng)體的間距。方案2的工作原理是利用設(shè)置在圓柱形滾動(dòng)體兩端的永磁體之間的排斥作用保持滾動(dòng)體的間距。2.滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別方案3的滾動(dòng)體是由軟磁材料或軟磁材料與其他非磁性材料組成的。實(shí)際上本方案在實(shí)際應(yīng)用中，滾動(dòng)體一般是由單一的軟磁材料組成，比如現(xiàn)在使用的軸承滾動(dòng)體大部分是屬于軟磁材料的軸承鋼，除非是在特殊的應(yīng)用環(huán)境中，比如耐腐蝕、耐高溫等特殊條件下，才需要在軟磁材料滾動(dòng)體外層結(jié)合相應(yīng)特殊材料滿(mǎn)足相應(yīng)的特殊要求。這種滾動(dòng)體是沒(méi)有磁場(chǎng)的普通滾動(dòng)體。方案2的滾動(dòng)體是由永磁體或永磁體與其他材料組成的，是帶磁場(chǎng)的磁性滾動(dòng)體。3.內(nèi)外圈結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別方案3的內(nèi)外圈是由磁體或磁體與其他材料組成。方案2的內(nèi)外圈是由其他材料或軟磁材料與其他材料組成。4.磁體功能的本質(zhì)區(qū)別方案3的磁體是用來(lái)為滾動(dòng)體中的軟磁材料提供磁化磁場(chǎng)從而使?jié)L動(dòng)體保持間距的，不是直接使?jié)L動(dòng)體保持間距，同時(shí)能夠約束滾動(dòng)體。方案2是直接利用永磁體的同極性相互排斥保持滾動(dòng)體間距的。5.軟磁材料功能的本質(zhì)區(qū)別方案3的軟磁材料功能是接受外部磁場(chǎng)磁化作用而成為磁場(chǎng)的載體，通過(guò)被磁化為磁體而保持滾動(dòng)體間距。方案2的軟磁材料功能是接受滾動(dòng)體上永磁體磁場(chǎng)的吸引作用，把滾動(dòng)體固定在預(yù)定的軌道上。6.磁體位置的本質(zhì)區(qū)別方案3的磁體位于內(nèi)外圈至少其中之一之上。方案2的磁體位于圓柱形滾動(dòng)體的兩個(gè)端面上。以下是方案3相對(duì)于方案2有益的技術(shù)效果1.方案3工作原理可以使軸承滾動(dòng)體保持間距的能力穩(wěn)定可靠，不需要輔助措施；方案2需要借助輔助手段才能保證滾動(dòng)體間距穩(wěn)定，并且當(dāng)滾動(dòng)體間距太近時(shí)，或者軸承負(fù)載方向變化，由于永磁體之間排斥的不穩(wěn)定性，會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體錯(cuò)位或聚集在一起，使軸承不能正常工作。2.方案3的滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，生產(chǎn)工序少，成本低；滾動(dòng)體是軸承部件中工作環(huán)境最復(fù)雜惡劣的部件，其可靠性決定了軸承的可靠性，滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，軸承的可靠性越高。方案3的滾動(dòng)體可由單一的軟磁材料組成，如現(xiàn)有的屬于軟磁材料滾動(dòng)體的軸承鋼滾動(dòng)體，實(shí)踐已證明了其可靠性。方案2是在每個(gè)圓柱滾動(dòng)體兩端設(shè)置兩塊永磁體，部件的數(shù)量成倍增加，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，降低了軸承的可靠性。部件增加，生產(chǎn)工序增加，成本提高。3.方案3可較快形成成熟產(chǎn)品方案3可以直接使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成熟的軸承鋼滾動(dòng)體，既可以利用現(xiàn)有的設(shè)備資源，也可以使本技術(shù)方案快速實(shí)施成熟；方案2滾動(dòng)體和內(nèi)外圈都需要重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)，周期長(zhǎng)，成本高。4.方案3可直接形成成熟產(chǎn)品方案3可直接改造現(xiàn)有的有滾道軸承鋼球形滾動(dòng)體軸承，使其成為不用保持架而保持間距的滾動(dòng)軸承在徑向軸承的應(yīng)用中，其內(nèi)外圈永磁體設(shè)置的位置可以參見(jiàn)申請(qǐng)文件附圖29，附圖30，附圖45，也可以是這幾個(gè)附圖方案的拆分組合或其他合適的結(jié)構(gòu)，并且這種磁體的設(shè)置方式，軸承的內(nèi)外圈采用的材料不受限制。當(dāng)然通過(guò)在內(nèi)外圈適當(dāng)位置設(shè)置磁體而用于球形角接觸軸承，也可以用于滿(mǎn)球軸承鋼滾動(dòng)體軸承，這時(shí)永磁體應(yīng)設(shè)置在沒(méi)有裝球口的一端。在軸向軸承的應(yīng)用中，永磁體設(shè)置在上下座圈與滾動(dòng)體接觸的平面的任意一面或兩面的軌道附近，可以在滾道內(nèi)側(cè)、外側(cè)或兩側(cè)都可以，永磁體形狀與滾道相同，并且這種磁體的設(shè)置方式，軸承上下座圈的材料不受限制。這兩種方案只需要定制形狀合適的永磁體，就可以直接利用現(xiàn)有的球形軸承鋼軸承，使本方案直接成為成熟的產(chǎn)品。方案2沒(méi)有直接利用現(xiàn)有軸承的能力。5.方案3可適應(yīng)各種形狀的滾動(dòng)體方案3的軟磁材料滾動(dòng)體主要是應(yīng)用成熟的軸承鋼滾動(dòng)體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)適當(dāng)方式與內(nèi)外圈上設(shè)置的磁體的配合，能夠適應(yīng)各種形狀的軸承鋼滾動(dòng)體。方案2只能較好適應(yīng)圓柱滾動(dòng)體軸承，由于其滾動(dòng)體上設(shè)置了永磁體，不能很好地適應(yīng)錐形滾動(dòng)體，完全不能適應(yīng)球形滾動(dòng)體。6.方案3可采用電磁體方案3的磁體除了可以采用永磁體之外，還可以采用電磁體或永磁體與電磁體的組合體，這時(shí)磁體設(shè)置在軸承內(nèi)外圈不轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，并且電磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)弱可調(diào)，技術(shù)上也非常容易實(shí)現(xiàn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)一些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用，比如強(qiáng)烈振動(dòng)、高溫環(huán)境等。方案2的磁體只適合采用永磁體，如果采用電磁體，無(wú)法通過(guò)常規(guī)手段實(shí)現(xiàn)，會(huì)存在較大的技術(shù)障礙，而且會(huì)使軸承變得非常復(fù)雜。7.解決了長(zhǎng)期未解決的純滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、實(shí)用性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)的難題在滾動(dòng)軸承領(lǐng)域，為了杜絕滑動(dòng)摩擦，實(shí)現(xiàn)軸承的純滾動(dòng)工作方式，減少甚至不用潤(rùn)滑劑，出現(xiàn)了各種技術(shù)方案，但始終沒(méi)有完美解決這個(gè)問(wèn)題。方案3則完美解決了這個(gè)問(wèn)題在方案3的申請(qǐng)文件附圖50的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)軸承沒(méi)有滾道、內(nèi)外圈是非鐵磁性材料且磁體形狀隨內(nèi)外圈形狀調(diào)整的情況下，可以實(shí)現(xiàn)圓柱形滾動(dòng)體軸承和球形滾動(dòng)體軸承穩(wěn)定的純滾動(dòng)工作。為保證這種純滾動(dòng)軸承的可靠性，內(nèi)外圈的最邊緣一般要設(shè)置擋邊，以防止?jié)L動(dòng)體意外脫落。在方案3申請(qǐng)文件附圖52的結(jié)構(gòu)中，在沒(méi)有滾道且上下座圈是非鐵磁性材料的情況下，可以實(shí)現(xiàn)球形滾動(dòng)體的純滾動(dòng)工作。這種推力軸承沒(méi)有滾道時(shí)，球形滾動(dòng)體在兩個(gè)平面之間轉(zhuǎn)動(dòng)。由于慣性作用，滾動(dòng)體隨著轉(zhuǎn)速的提高，會(huì)偏離被固定的位置，轉(zhuǎn)速越快，偏離的距離越遠(yuǎn)。即這種軸承在變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有固定的滾道，這種滾道不固定的工作方式可以延長(zhǎng)軸承使用壽命。為了防止?jié)L動(dòng)體脫離或意外脫落，軸承座圈的外邊緣和內(nèi)孔邊緣都要設(shè)置擋邊。8.本技術(shù)方案的滾動(dòng)體和內(nèi)外圈在較大的偏離范圍之內(nèi)都有自穩(wěn)定的功能方案3申請(qǐng)文件附圖52的推力軸承，在沒(méi)有滾道且上下座圈是非鐵磁性材料時(shí)，上下座圈在外力的作用下，可在較大范圍內(nèi)措位，全部球形滾動(dòng)體可整體偏離滾道而正常工作。當(dāng)外力消失時(shí)，球形滾動(dòng)體全部自動(dòng)恢復(fù)正常滾道，座圈也自動(dòng)恢復(fù)正常位置。當(dāng)上下座圈只有其中之一設(shè)置磁體時(shí)，滾動(dòng)體的偏離范圍可以更大，滾動(dòng)體也能自動(dòng)恢復(fù)正常滾道，但座圈之間則不能自動(dòng)恢復(fù)正常位置。當(dāng)上下座圈的磁體一強(qiáng)一弱時(shí)，不但滾動(dòng)體的偏離范圍大，而且滾動(dòng)體和上下座圈也都能自動(dòng)恢復(fù)正常位置。另外，方案3附圖52的推力軸承的磁體，也可以設(shè)置在上下兩部分與滾動(dòng)體接觸平面的任意部分。如設(shè)置在內(nèi)孔的最邊緣，則滾動(dòng)體集中在內(nèi)孔邊緣，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體會(huì)逐漸向外邊緣偏離，在一定范圍內(nèi)座圈也可以實(shí)現(xiàn)偏離；如設(shè)置在外邊緣，則滾動(dòng)體只能固定在外邊緣。這種設(shè)置磁體的方式可以使內(nèi)外圈選擇材料的范圍不受限制。方案3附圖50，在與上述有益技術(shù)效果7結(jié)構(gòu)相同的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)軸承在軸向方向上較大的偏離范圍。方案2由于工作原理和結(jié)構(gòu)的原因，偏離范圍非常有限，不能適應(yīng)推力軸承和球形軸承。9.方案3附圖52的結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有滾道的情況下，能夠傳遞不同軸的推力當(dāng)附圖52沒(méi)有滾道時(shí)，座圈上下兩部分與滾動(dòng)體接觸的部分都是平面，座圈的轉(zhuǎn)軸可以錯(cuò)位傳遞推力，即轉(zhuǎn)軸平行但不在同一條直線(xiàn)上。這種情況下，座圈上下兩部分的轉(zhuǎn)軸可以沿著與上下相對(duì)平面平行的任意方向，在一定范圍內(nèi)平行移動(dòng)。其實(shí)際工作情況可以參考嗶哩嗶哩、抖音、快手上“純滾動(dòng)軸承的工作原理”的視頻。以下是方案3解決的技術(shù)難題1.不需要輔助手段保持滾動(dòng)體間距的穩(wěn)定方案3不需要其他任何輔助手段，也不管有沒(méi)有擋邊或滾道，或者滾動(dòng)體之間間距的大小，都不影響滾動(dòng)體穩(wěn)定保持間距的能力，并且滾動(dòng)體之間的間距越小，其保持間距穩(wěn)定的能力越強(qiáng)。方案2在沒(méi)有滾道或擋邊的情況下，需要采取輔助手段才能保持滾動(dòng)體間距穩(wěn)定，并且滾動(dòng)體之間的間距不能太近，否則，由于滾動(dòng)體兩端永磁體之間排斥的不穩(wěn)定性，當(dāng)軸承在軸向方向上出現(xiàn)移動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)體之間相互措位，甚至滾動(dòng)體聚在一起的情況，對(duì)于增加滾動(dòng)體數(shù)量，提高軸承承載能力不利。即使有擋邊或滾道，滾動(dòng)體之間的排斥作用也不穩(wěn)定。方案2的圓柱滾動(dòng)體兩端加永磁體或圓柱滾動(dòng)體本身為永磁體的方案雖然從理論上解決了圓柱滾動(dòng)體保持間距的技術(shù)問(wèn)題，但實(shí)際上在沒(méi)有擋邊或滾道的情況下，由于永磁體之間排斥力的不穩(wěn)定性，還需要利用滾動(dòng)體上的永磁體與內(nèi)圈外表面或外圈內(nèi)表面的軟磁材料相互吸引才能保持穩(wěn)定，否則，這種方案的圓柱滾動(dòng)體之間無(wú)法保持穩(wěn)定的間距。這也是軟磁材料與磁體之間相互作用的真正目的，兩者之間的作用與本申請(qǐng)方案的作用完全不同。2.使所有形狀的滾動(dòng)體保持穩(wěn)定間距方案3保持滾動(dòng)體間距的方式可以適應(yīng)所有形狀滾動(dòng)體軸承。方案2則只能適應(yīng)圓柱滾動(dòng)體軸承，不能適應(yīng)其他形狀滾動(dòng)體軸承的應(yīng)用，特別是球形滾動(dòng)體軸承，這也是對(duì)方案2始終以圓柱滾動(dòng)體為例，而沒(méi)有涉及其他形狀滾動(dòng)體例子的原因。3.解決上述有益技術(shù)效果7的問(wèn)題4.解決了推力軸承在不同軸情況下傳遞推力的問(wèn)題軸承中除了普通的只提供旋轉(zhuǎn)功能的軸承外，還有一些特殊軸承，比如調(diào)心軸承可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外圈軸心線(xiàn)存在一定夾角的情況下工作。而方案3附圖52的結(jié)構(gòu)在沒(méi)有滾道的情況下，可以實(shí)現(xiàn)上下座圈軸心線(xiàn)平行但不同軸的情況下傳遞推力。5.解決了徑向軸承在軸向方向較大范圍偏移的問(wèn)題上述有益效果7中方案3附圖50的方案解決了這個(gè)問(wèn)題。6.解決了方案2可靠性差、滾動(dòng)體的形狀只能局限于圓柱滾動(dòng)體的難題7.解決了滾動(dòng)體在較寬的滾道范圍內(nèi)正常工作的問(wèn)題方案2滾動(dòng)體必須與其設(shè)置的軟磁材料滾道相結(jié)合，并且軟磁材料滾道的寬度必須與結(jié)合永磁體的圓柱滾動(dòng)體的寬度相同，才能實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)體保持間距的穩(wěn)定性。而方案3則對(duì)滾道的寬度不敏感，不需要滾道或可以在較寬的滾道范圍內(nèi)正常滾動(dòng)工作。方