軸承是什麼?了解軸承規格、原理與選購重點,打造精準動能!
軸承是讓機械設備順暢運轉的重要零件,從汽車引擎、工業機械到家用電器,只要有旋轉結構的地方,幾乎都需要用到軸承。想知道為什麼機械少不了軸承,以及該怎麼挑選合適的軸承規格嗎?以下會帶你了解軸承怎麼運作、有哪些類型,以及選購時要注意什麼,讓你更清楚軸承在各行各業的應用。
什麼是軸承?機械運作的好夥伴!
軸承又稱培林(Bearing),是讓機械旋轉軸能穩定轉動的零件。當機械運轉時,軸與周圍零件之間會不斷摩擦,長時間下來容易造成磨損和故障。軸承的功能就是在旋轉過程中支撐軸、引導其運動方向,同時透過內圈、外圈和滾動體的設計,用滾動代替滑動來大幅降低摩擦。這樣一來,機械不僅運作更順暢,也能延長零件壽命,所以幾乎所有需要旋轉的設備都會需要用到軸承。
了解軸承工作原理,有效維持機械穩定度!
軸承的基本原理就是支撐旋轉的軸心,讓機器在運轉時,能更加順暢、不容易卡住。雖然軸承規格有很多種類,但使用的方式不太一樣,有的靠滾動、有的靠滑動,有的是用空氣隔開,共同目的都是為了減少摩擦,機械才不會因為過度摩擦產生過多熱量或磨損。
軸承3大運作類型,應用產業大不同!
市面上的軸承規格根據支撐和摩擦方式,可以分為空氣軸承、滾動軸承和滑動軸承三大類。這三種軸承在運轉時的接觸方式不同,精密程度和適用場合也不一樣。以下帶你了解這三種軸承各有什麼特點,以及分別適合用在哪些機械設備上。
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空氣軸承(Air Bearing)
空氣軸承是利用壓縮空氣在軸和軸承之間形成一層氣膜,讓軸懸浮旋轉,不會直接接觸軸承座,所以運作時,幾乎不會產生摩擦力和磨損。有些空氣軸承採用多孔結構設計,能讓氣流分布更穩定、維持固定的氣浮高度,運轉時不僅安靜,還能減少震動、提升穩定性,加上因為具備高精度、低噪音且不產生污染的特性,空氣軸承常用在對定位精準度或環境品質要求很高的場合,例如:半導體製程、精密加工機械、自動化設備、量測儀器,以及無塵室等,需要同時兼顧高精度與潔淨的環境使用。
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滾動軸承(Rolling Bearing)
滾動軸承是最常見的一種軸承規格,由內圈、外圈和滾動體組成。使用時,內圈會套在旋轉軸上,外圈則固定在機械裡,中間放入鋼珠或滾柱來幫助轉動。這樣的設計能把原本整面接觸的滑動摩擦變成點狀接觸的滾動摩擦,大幅減少阻力和磨損,機器運轉時也比較不容易發熱。因為結構耐用、種類多元,損壞時又容易更換,滾動軸承的應用範圍非常廣,從汽車輪子、電動馬達到工具機和CNC機台都看得到,可以說是各類機械設備中最常用的支撐零件。
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滑動軸承(Plain Bearing)
滑動軸承是用金屬或塑膠製成的軸套,直接包住轉動的軸心,靠潤滑油形成油膜讓軸心在裡面滑動。因為沒有滾珠或滾柱,結構簡單、承載力高,比較不容易因震動造成零件鬆脫或損壞。不過滑動軸承的接觸方式是整面接觸,產生的摩擦大,必須持續維持油膜才能避免磨損,通常用在高負載、低轉速且對精度要求不高的設備上。
三種常見軸承類型比較
|
軸承類型 |
摩擦方式 |
結構特性 |
優點 |
適用場合 |
|---|---|---|---|---|
|
空氣軸承 |
無接觸 (氣膜) |
以壓縮空氣隔開軸與軸承座。 |
幾乎無摩擦、低噪音、高精度。 |
半導體設備、光學量測、精密定位平台 |
|
滾動軸承 |
滾動摩擦 |
有滾珠或滾柱,內外圈分離。 |
阻力小、容易更換、種類多。 |
汽車輪子、馬達、機台器械 |
|
滑動軸承 |
滑動摩擦 |
軸套包住軸心,需潤滑油。 |
結構簡單、耐震耐用。 |
高負載、低轉速設備 |
軸承規格怎麼選?掌握6大挑選重點
選擇軸承時,要考量設備的運轉條件和環境因素。不同用途對受力方向、轉速、剛性和安裝空間都有不同需求。以下整理了六項選購重點,幫你選出最適合設備、也最耐用的軸承規格。
受力型態
買軸承前要先搞清楚機器運轉時,力量是從哪個方向壓在軸承上的。如果是橫向的壓力,像是水平轉動時,重量往下壓,叫做「徑向力」;如果是沿著軸方向往前推或往後拉的力量,就叫「軸向力」;有些機器兩種力都有,便會稱為「複合力」。了解軸承受力方向後,才能選對適合的軸承規格和結構設計。
轉速需求
機器轉得越快,軸承摩擦產生的熱能就越多。如果轉速超過軸承能承受的範圍,容易導致溫度過高,讓潤滑油變質、零件磨損加快。所以選擇軸承時,要確認其標示的最高轉速有沒有符合設備需求。尤其是用在高轉速的馬達或主軸上,更要挑選耐高溫的空氣軸承或滾動軸承,才能確保長時間運轉下,還能保持精度和穩定性。
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剛性/承載
軸承的剛性會直接影響設備運轉時的穩定性,選軸承時要根據設備的重量和受力大小來評估,負載越重就要選剛性越高的軸承規格。因為剛性高代表軸承在承受重量和壓力時不容易變形,能讓軸心保持穩定,尤其是用在加工機械或精密儀器這類需要高精度定位的設備上,更要選剛性夠強的軸承,才不會因為受力變形而影響精確度。
安裝限制
選擇軸承還要考慮安裝位置的空間大小,尺寸不合可能會在安裝時產生誤差,或是讓機器運轉時出現異常震動。如果設備結構緊湊、空間狹窄,就要選薄型軸承或分離式軸承這類比較省空間的設計;如果空間比較充足,就可以選剛性更高、結構更耐用的軸承。
使用環境
使用環境會直接影響軸承能用多久和運作表現,如果環境溫度太高、濕氣太重或粉塵太多,都可能讓軸承提早損壞。所以建議根據環境條件,挑選合適的材質和密封結構,如果是在高溫環境下工作,可以選用耐熱鋼或陶瓷材質的軸承;若是環境潮濕或粉塵多,就要選密封性能好的軸承,避免水氣和粉塵跑進去造成腐蝕或影響潤滑效果,降低軸承的耐用度。
間隙規格
軸承內外圈之間的間隙會影響運轉時的穩定性和噪音,間隙太小會讓軸承卡住或過熱,太大則容易出現震動或偏移。而且設備運轉時溫度會升高,零件熱膨脹後間隙會變小,原本剛好的間隙可能就變得太緊。所以選擇軸承時,要根據設備的工作溫度來挑選軸承規格,保障溫度升高後,軸承的間隙仍維持在合適範圍內,不會因為卡住或震動影響精度和耐用度。
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軸承在設備中負責支撐和穩定運轉,能降低摩擦、提升精度,讓機器零件更加耐用,選對適合的軸承規格,也能讓設備保持長時間高效運作,減少維修次數和停機時間。星泰國際科技自1992年起,便專注精密定位與傳動控制系統,具備豐富的專業知識與經驗,能根據您的產線條件和操作需求,提供快速、精準的選型建議和技術支援,幫助你打造穩定高效的製程環境。想了解更多軸承應用方案,歡迎立即與我們聯繫,給您最即時的諮詢和規劃方向。
