作者：何加群,等
出版社：机械工业出版社
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中国战略性新兴产业研究与发展·轴承试读：
前言
轴承是关键机械基础件。轴承在国民经济和国防建设中有着重要的地位和作用。党和国家高度重视轴承工业的发展。
轴承工业和战略性新兴产业有着密切的关系。节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业都离不开轴承工业的配套。尤其是新能源汽车产业，包括核电、风电、太阳能发电等的新能源产业，包括航空、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等的高端装备制造产业均需要大量高速、精密、重载轴承。
新中国成立六十多年来，我国轴承工业从无到有，从小到大，与共和国一同成长。特别是改革开放以来，我国轴承工业持续、稳定、快速发展。我国已成为位居世界第三的轴承生产大国，并以坚定的步伐向世界轴承强国迈进。我国轴承工业已具备了一定的为战略性新兴产业配套的基础和条件。近年来研发了一系列为战略性新兴产业配套的轴承，如卫星和飞船发射、测控和应用系统轴承，风力发电机组偏航、变桨轴承，核电站二级泵轴承，提速重载铁路货车轴承，第三代轿车轮毂轴承单元等。但是由于我国轴承工业大而不强，与国际先进水平还有相当大的差距，民用航空轴承，高速动车组轴承，高、中档数控机床轴承，风力发电机组增速器、主轴和发电机轴承，高速精密冶金轧机轴承等为战略性新兴产业配套的高端轴承产品仍然全部或大部靠进口。轴承已成为战略性新兴产业诸多领域发展的“瓶颈”，其问题亟待解决。
处于激烈竞争的国际环境中的我国轴承工业应紧紧抓住国家加快培育和发展战略性新兴产业的历史机遇，充分发挥市场需求的导向作用和市场优化配置资源的基础性作用，突出企业在战略性新兴产业配套轴承研发和产业化中的主体作用，依靠各级政府部门和行业协会在规划制定、组织协调、政策引导和市场环境改善上的有力支持，以科学发展为主题，加快转变发展方式为主线，着力产业结构调整，着力自主创新能力建设，着力产业布局优化，着力技术改造，着力品牌建设，着力“两化融合”，组织“产、学、研、用”战略联盟的研发和产业化攻关，从根本上提高为战略性新兴产业配套的能力，整体推进和重点突破相结合，经过1～2个五年规划期的努力，基本上满足战略性新兴产业的配套需求，实现建设世界轴承强国的宏图大业。《中国战略性新兴产业研究与发展·轴承》的编写得到了业内外资深专家的大力支持。十分感谢国家“973”计划项目“高性能滚动轴承基础研究”首席科学家王煜博士，瓦房店轴承集团公司副总经理孙茂林高工、总经理助理王风才博士、副总工程师曲荣君高工，洛阳LYC轴承有限公司总工程师庞碧涛教授级高工、副总工程师苏敏教授级高工，河南科技大学马伟教授，洛阳轴研科技股份有限公司董事长吴宗彦教授级高工、副董事长杨晓蔚教授级高工、总经理助理叶军教授级高工、雷建中教授级高工，全国滚动轴承标准化技术委员会秘书长郭宝霞教授级高工，国家轴承质量监督检验中心常务副主任汤洁教授级高工，中国轴承工业协会副秘书长卢刚高工和杭州轴承试验研究中心李兴林博士等资深专家为本书提供了大量的资料。感谢中国轴承工业协会赵艳萍为本书录入和编排做了大量的工作。2012年3月6日编写说明《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》确定了我国未来经济社会发展的战略重点和方向是战略性新兴产业，并且根据我国国情和科技、产业基础，又制定出现阶段重点发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车七大新兴产业。可见，未来5～10年七大战略性新兴产业将是国家重点支持、大力推广的产业。
为了使大家全面理解、准确把握、深刻领会国家这一战略决定的精神实质，了解其发展内涵，推动产业结构升级和经济发展方式转变，增强国际竞争优势，抢占新一轮经济和科技制高点，机械工业出版社在国家出版基金的支持下，组织各领域权威专家编写了一套《中国战略性新兴产业研究与发展》（以下简称《研究与发展》）图书。《研究与发展》以国家相关发展政策和规划为基础，借鉴国外相关产业发展的成功经验，对产业发展思路、发展目标、发展战略、发展重点、投资方向、政策建议等方面进行了全面、系统的研究；对前瞻性、基础性和目前产业上有瓶颈限制的问题提出了有针对性的对策。《研究与发展》采用分期分批的出版方式陆续出版发行，第一期出版的分册包括太阳能、风能、生物质能、智能电网、新能源汽车、轨道交通、工程机械、水电设备、农业机械、数控机床、轴承和齿轮。今后根据国家产业政策要求及各行业的发展情况还将陆续推出其他分册。
为了出版好《研究与发展》，机械工业出版社成立了《中国战略性新兴产业研究与发展》编委会，全国人大常委会路甬祥副委员长担任编委会主任。路甬祥副委员长对该套图书的编写高度重视，亲自参加编委研讨会，多次提出重要指导意见。他从图书的定位、内容选材、作者队伍建设和运作流程等方面都给予了全面和具体的指导，并提出了“六个特点”和“四性”的具体要求。
机械工业出版社还建立了完善的项目管理、编写组织、出版规范和网络支撑四个方面的工作体系来保证图书质量。各组编单位投入了大量的精力组织行业权威专家规划内容结构、研讨内容特色；参与图书编写的主创人员也不计报酬，自觉自愿地把自己的聪明才智和研究成果奉献给社会，奉献给国家。他们都担负着繁重的科研、教学、行业管理或生产任务，为了使此书能够早日与大家见面，他们不辞辛苦、加班加点。因为他们都有一个共同心愿——帮助企业快速成长，使中国由大变强。
在此，衷心地感谢为此项工作付出大量心血的组编单位、各位专家、各位撰稿人、编辑出版及工作人员！
尽管我们做了大量工作，付出了巨大努力，但仍难免有疏漏或错误之处，敬请读者批评指正！《中国战略性新兴产业研究与发展》编辑部2012年6月第1章 轴承产业的战略地位1.1 轴承是高科技支撑的产品
在机械产品中，轴承属于高精度产品，看似结构并不复杂的轴承产品，却需经过复杂的工艺加工过程。要高效率、低成本地加工出精度高、寿命长、性能可靠的轴承产品，需要材料科学、热处理技术、精密机械加工技术、数控技术等多学科的理论和技术的支撑。
滚动轴承在机械产品中应用广泛，其设计的有关问题包括轴承内部的弹性接触、内部游隙与原始接触角，载荷引起的接触角变化，轴承内部的载荷分布与载荷引起的内外圈相对位移，滚动轴承的寿命、基本额定动载荷、当量动载荷、基本额定静载荷、径向积分与轴向积分，深沟球轴承的轴向承载能力，韦布尔分布与寿命数据的处理，轴承的运动学、配合应力与变形等。研究轴承除了要应用数学和物理的方法，同时还依赖一系列深厚的理论研究基础，例如：
——用于轴承滚动体和滚道接触应力分析的经典的赫兹（Herts）接触理论。
——由琼斯（Jones）建立的，经哈里斯（Harris）等加以完善的轴承套圈滚道控制理论，进而由沃尔特斯（Walters）提出的，由哈里斯发展的滚动轴承动力学分析模型。
——由温诗铸院士在国内首先提出并开展的对弹性润滑流体动力理论的研究所推动的弹流润滑理论在滚动轴承设计中的应用。目前，滚动轴承弹流理论还在继续发展中。
——以摩擦学设计研究为基础的滚动轴承失效准则的研究。
近年来发展最快的是一些在特殊工况下使用的滚动轴承的润滑设计技术。
对滚动轴承的研究虽已取得了很大的进展，但仍有很多问题需进一步解决，如：运行条件下的分析模型中要考虑的因素，高速旋转下的惯性力效应，材料弹塑性变形，接触表面微观粗糙度存在时弹流膜形成规律和保持性，承受压力的变化，摩擦磨损和温度升高，振动和噪声，以及这些问题耦合的影响等。这些都是十分复杂的研究问题，不仅需要多学科理论的综合支持，还需要有效的数值计算方法和功能强大的计算工具。1.2 轴承产品是装备制造业的关键基础件
轴承制造已形成独立的工业门类，是劳动密集型产业，更是技术密集型产业。轴承产品是各类机械装备的重要配套件，在机械装备中起着承受力和传递运动的作用，被誉为机械装备的“关节”。它的精度、性能、寿命和可靠性，对主机的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用。运载火箭和人造卫星、飞船及测控系统轴承的可靠性直接关系到火箭能否成功发射，卫星和飞船能否安全运行。航空发动机轴承的精度、性能、寿命和可靠性对飞机的性能和安全起着决定性的作用。而陀螺仪轴承的精度直接关系到航空、航天、舰船等装备的正确导航和安全运行。机床主轴的运转精度，主要由支承其的轴承精度所决定，轴承径向跳动精度要求高达0.1～0.5μm。各类电机、电器的振动和噪声，受其电机轴承的振动和噪声所影响，静音仪表电机用微型轴承的噪声要求为12～15dB。钢板轧机轴承的旋转精度决定了钢板的轧制精度。火车轴承若发生早期破坏，在火车运行中发生故障，则会导致热切轴，车辆颠覆，严重威胁国家财产和人民生命安全。需要使用一个大修期的石油钻机轴承和需要无故障运行20年的风力发电机轴承，如达不到使用寿命，会产生昂贵的维修费用。对于零部件旋转运动几乎无处不在的机电产品，轴承作为旋转零部件的支承件，其性能对于机电产品的轻量化、承载能力的提高和摩擦力的降低影响很大，从而直接关系到机电产品的能源利用效率。正因如上所述，凡是工业发达的国家，都极其重视轴承工业的发展，如美国、日本、德国等，都是世界轴承工业强国。1.3 轴承是战略性的物资
世界轴承工业是在两次世界大战中，作为军火急需品发展起来的，尤其是在第二次世界大战期间，德国对苏联发动战争时，首批轰炸目标就包括几个主要轴承生产厂。前苏联在第二次世界大战大反攻时，在首批轰炸的目标中，就有德国的FAG轴承公司。由此，轴承工业在军事上的战略重要性可见一斑。
日本一直把轴承作为重要的战略物资进行控制，绝对不允许外资进入其国内的轴承企业。
近些年来，随着经济全球化进程加快和我国扩大开放，世界上八大轴承跨国公司都已进入我国，建立了独资或合资企业。但这些企业的轴承产品首先为其在华的主机厂家配套。欧、日、美的汽车轴承均自成体系，我国轴承企业难以介入。
西方国家过去和现在都严禁军用轴承向我国出口，即使是可用于军用轴承生产的设备和仪器也严禁向我国出口。例如：我国某轴承公司从日本进口微型轴承生产设备，日本设备厂商只有在取得有效证明，确认这些设备不用于军用轴承生产后，才同意出售。由此可见，真正的核心技术是买不来的，只能靠我们自己去开发。1.4 我国轴承工业为国防装备的发展发挥了保障作用
由于西方国家的封锁和禁运，我国航空航天和军事装备所用的轴承百分之百立足于国内，具有完全自主知识产权。例如，神舟系列飞船轴承，历代国产战斗机、武装直升机、轰炸机和运输机的全部配套轴承，各年代各种型号的运载火箭内部及其发射装置、测控系统全部装用的轴承，国产各种型号战车的全部配套轴承，包括核潜艇在内的全部国产军用舰船配套轴承，各种型号鱼雷的配套轴承，包括核反应堆用的原子能工业配套轴承，人造地球卫星内部及其运载火箭、发射装备和测控系统装用的全部轴承，雷达通信设备配套轴承等。1.5 我国轴承工业为重大装备和重点工程发挥了重要的支撑作用
我国轴承行业经过长期的艰苦攻关，提供了一系列重大装备和重点工程需要的轴承，没有受制于人，为重大装备国产化作出了贡献。例如，上海宝钢集团有限公司2050连轧线和武汉钢铁公司1700连轧线的配套轴承，沙漠油田深井、滇黔贵油田苛刻井及海洋油田的石油钻机全部配套轴承，提速铁路货车轴承和时速160～200km的准高速铁路客车和机车轴承，第二代、第三代轿车轮毂轴承，海洋科学考察船、远洋科学测量船和远洋打捞船用轴承，风力发电机偏航、变桨轴承，三峡工程大坝闸门轴承以及黄河小浪底水利枢纽工程大坝闸门轴承和闸门启闭机轴承，上海磁悬浮列车轨道支承座机构用自润滑推力关节轴承，沪东造船厂百吨起重机用重大型轴承，广州文冲船厂船坞门吊用重大型轴承，上海地铁用超高硬度大型转盘轴承，北京中华世纪坛3 000t重的旋转体用组合轴承等。第2章 我国轴承产业现状2.1 我国轴承产业与战略性新兴产业的关系
战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量。发展战略性新兴产业已成为世界主要国家抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略。2010年9月8日，国务院常务会议审议通过了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，2010年10月10日正式颁布，旨在将战略性新兴产业培育成为国民经济的先导产业和支柱产业，抢占科技和经济制高点，以促进我国经济社会战略转型，保持经济社会可持续发展。
将战略性新兴产业的三个层次作局部展开，可知轴承产业和战略性新兴产业密切相关。轴承产业与战略性新兴产业的关系如图2-1所示。图2-1 轴承产业与战略性新兴产业的关系
从图2-1中的第一层次可知，战略性新兴产业包括节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车七个产业。节能环保产业，包括核电、风电在内的新能源产业，以及新能源汽车产业需要大量的高速、精密及重载轴承。
将第一层次中的高端装备制造产业展开为第二层次，包括航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备和智能制造装备五个领域。航空装备领域中大飞机的研制，系列支线飞机、通用飞机和直升机的发展，其发动机、起落架和机载设备均需要高可靠性轴承。卫星及应用领域的大推力火箭、卫星动量轮及地面控制系统对配套轴承的精度、性能、寿命和可靠性的要求极其严格。轨道交通装备领域中高速动车组、重载货车、大功率机车、城市和城际轨道交通装备，轴承是其实现高速、重载、快捷及安全运行的关键配套件。海洋工程装备领域的海洋油气等矿产资源开发装备，对配套轴承有着特殊的要求。
将第二层次中的智能制造装备领域展开为第三层次，包括重大智能制造成套装备和智能制造技术推广应用领域。其中，重大智能制造成套装备包括石油石化智能成套设备、冶金智能成套设备、智能化成形和加工成套设备、自动化物流成套设备、智能化建材制造成套设备、智能化食品制造生产线、智能化纺织成套设备和智能化印刷设备等；智能制造技术推广应用领域包括电力领域（百万千瓦级火电、核电，2MW以上风电，太阳能热电站追日控制系统等）、节能环保领域、农业装备领域、资源开采领域、国防军工领域（航天、航空、舰船及兵器等）和基础设施建设领域（挖掘机、盾构机、起重机、装载机、叉车、混凝土机械、机场和港口自动装卸设备等）。以上两方面的重大装备和重点主机，需要大量的各种类型的高速、精密、重载轴承作为关键零部件。
由以上内容可知，轴承行业与战略性新兴产业密切相关。国家决定加快培育和发展战略性新兴产业，为轴承行业发展高速、精密、重载轴承提供了大好机遇。2.2 我国轴承行业的发展概况
1.保持了持续发展的态势“十一五”期间，我国轴承行业保持了平稳较快发展的态势，近年轴承产业主营业务收入发展趋势如图2-2所示，近年轴承产业轴承产量发展趋势如图2-3所示，近年轴承产业轴承进出口额发展趋势如图2-4所示，近年轴承产业轴承进出口数量发展趋势如图2-5所示。图2-2 近年轴承产业主营业务收入发展趋势图2-3 近年轴承产业轴承产量发展趋势
2.已形成独立完整的工业体系
我国轴承行业已形成较大的经济规模。2010年全行业轴承产量为150亿套，销售额为1 260亿元，位居世界第三。规模以上企业有1 850家，其中年销售额30亿元以上有5家。按销售额划分，已形成国有:民营:外资=14：66：20的格局。
1）自主创新体系和能力建设取得进展。有一所（洛阳轴研科技股份有限公司，原洛阳轴承研究所，以下简称轴研所）、一院（中机十院国际工程有限公司，以下简称中机十院）、一校（河南科技大学，以下简称河南科大）作为行业技术依托。依托瓦房店轴承集团公司建设国家大型轴承工程技术研究中心，在这一领域实现了零的突破。6个国家认定的企业技术中心[万向钱潮股份有限公司（以下简称万向）、瓦房店轴承集团公司（以下简称瓦轴）、洛阳LYC轴承有限公司（以下简称洛轴）、哈尔滨轴承集团公司（以下简称哈轴）、西北轴承股份有限公司（以下简称西轴）、湖北新火炬科技股份有限公司（以下简称新火炬）]。7个博士后科研工作站[万向、龙溪股份有限公司（以下简称龙溪）、轴研所、西轴、杭州轴承试验研究中心（以下简称杭州中心）、天马轴承股份有限公司（以下简称天马）、洛轴]。11个国家认可的实验室[轴研所、杭州中心、上海轴承技术研究所（以下简称上海所）、万向、龙溪、瓦轴、重庆长江轴承股份有限公司（以下简称重庆长江）、浙江慈兴集团公司（以下简称慈兴）、常州光洋轴承股份有限公司（以下简称常州光洋）、大连冶金轴承集团公司（以下简称大冶轴）、东莞TR轴承有限公司（以下简称东莞TR）]等企业技术创新载体得到提升和发展。形成了由97项国家标准、103项机械行业标准、78项轴承标委会文件组成的，与国际标准接轨的轴承标准体系，国际标准采用率达80%。图2-4 近年轴承产业轴承进出口额发展趋势图2-5 近年轴承产业轴承进出口数量发展趋势
2）零件专业化和工艺专业化生产长足进步。江苏通用、山东东阿、河南星彩等钢球生产基地，聊城保持架生产基地，洛阳、哈尔滨滚子生产基地，新昌、黄石及湖州锻造生产基地已初具规模，全行业逐步形成比较完整的产业链。制造技术和产品质量达到国际先进水平的钢球、保持架制造企业已初见端倪。
3）装备配套能力提高。无锡开源、上海莱必泰、新乡日升、齐重数控、濮阳贝英、无锡明鑫及天津二机床等轴承专用工艺装备制造企业已能向行业提供接近国际水平的工艺装备。
3.为国民经济和国防建设的配套能力大大增强
经过六十多年的发展，特别是“九五”以来组织的多项自主创新技术攻关，使我国轴承行业自主创新能力和为国民经济的配套能力大大增强，我国轴承行业已能生产7万多个规格、各种类型的轴承。
我国轴承行业的优势企业在“十一五”期间共研发了16个关键领域中的13个领域的106种重大技术装备的配套轴承528种，年新增销售收入92亿元，产品达到国外同类产品水平，为我国关键领域重大技术装备自主化作出了贡献。
——以“神舟”系列飞船、“嫦娥一号”、“嫦娥二号”、大推力火箭和“歼十”为代表的航天、航空和其他国防装备配套轴承全部立足于国内，具有完全自主知识产权。
——微小型球轴承的设计制造技术和产品质量达到了国际先进水平，具有很强的国际竞争力。微小型球轴承磨加工、超精加工和装配自动生产线已增加到5 000多条。
——全国轴承行业的优势企业研发成功达到国际先进水平的大功率风力发电机组偏航、变桨轴承，核电站二级泵轴承，准高速铁路客车轴承，提速重载铁路货车轴承，大功率机车轴承，长寿命水泥立磨机轴承，新一代CT机轴承，第三代轿车轮毂轴承单元，长寿命汽车水泵轴连轴承，Z2、Z3组低噪声圆锥滚子汽车轴承，超精密级森吉米尔轧机轴承，连铸生产线扇形段轴承，千吨级液压履带式起重机轴承，大马力农业装备轴承，高速气流纺轴承，千万吨级煤炭井下综采设备轴承，重大型数控机床主轴、回转工作台轴承，12 000m高可靠性超深井石油钻机轴承，高转速、耐高温及长寿命化纤设备轴承，长寿命矿山振动筛轴承和机器人薄壁轴承等，并实现产业化。
——一批达到国际水平的先进适用的工艺及装备，如锻造控温电感应加热、套锻及整径，余热利用保护气氛退火，节能型可控气氛多功能热处理生产线，车加工自动生产线，大型冷辗扩机，特大型数控磨床，以车代磨工艺及装备等研发成功并推广应用。
综上所述，我国轴承行业在“十一五”期间取得了长足的发展，为建成轴承强国打下了坚实的基础。2.3 我国轴承行业存在的主要矛盾和问题
1.发展方式没有根本转变
低水平扩张、低效益运行的粗放式发展方式没有根本改变。先进的精益管理、敏捷制造模式和6σ、5S（6S）管理方法未能推广应用，有的即使应用了也未能很好地坚持。信息技术的应用还处在低层面，与“两化融合”的要求还有很大的距离。全行业全员劳动生产率平均值仅为10万元/（人·年）。销售利润率在低位徘徊。轴承钢材料利用率一般水平仅达50%。万元工业增加值能耗高达0.64t标煤。
2.产业结构的深层次矛盾依然突出
长期低水平的重复建设形成的产业结构的深层次矛盾没有解决，致使产业集中度低的问题没有好转。CR10、CR30长期在30%、45%左右徘徊。轴承行业生产集中度情况见表2-1。表2-1 轴承行业生产集中度情况
3.缺少核心技术自主知识产权
由于原有的行业归口科研院所企业化运作，致使行业共性技术研发和服务平台缺失。同时，企业缺乏自主创新的内生动力和活力，全行业还未实现由技术模仿和技术跟踪向技术创新和技术集成的转变。30多万名员工的行业仅获专利授权1 000多件，其中发明专利只有100多件，还有相当一部分不是核心技术的专利。有关滚动轴承的60多项国际标准，没有一项由我国轴承行业主持制订或参与制订。
4.品牌建设进步较慢
由于企业长期以来重“硬”轻“软”，重产能扩张，轻软实力的积累，造成以核心技术、主导产品、管理能力、营销能力、融资能力、系统集成能力、公司治理能力和企业文化等软实力支撑的品牌建设进步较慢。至今，还没有一个在世界上叫得响的品牌。在做产品→做销售→做营销→做品牌的发展道路上，多数企业还处在做销售的阶段，优势企业也只刚进入做营销的阶段。
5.产品结构不尽合理
由于准入门槛低，又缺乏退出机制，一大批达不到经济规模、缺少技术支撑的小企业，甚至小作坊，以低价策略挤占普通轴承市场，使一些大型企业也身不由己地卷入价格战，造成了国产轴承在国内外中低端市场上的同质化恶性竞争。
由于轴承精度、性能虽能达到或接近主机用户要求，但其稳定性、一致性有所欠缺，寿命和可靠性存在较大差距或未得到验证，因而下列领域的国产轴承还未得到用户认可，全部或绝大部分依靠进口：高速动车组轴承、风力发电机组传动系统轴承、高速度高精度冶金轧机配套轴承、包括盾构机在内的大型施工机械轴承、高速度高精度数控机床轴承和电主轴、新型城市轨道交通轴承等。第3章 世界轴承产业发展情况3.1 发展历程
世界轴承工业兴起于19世纪末期到20世纪初期。1880年英国开始生产轴承， 1883年德国建立了世界上首家轴承公司（FAG乔治沙佛公司），1889年美国开办了ND轴承厂（现为通用汽车轴承公司新第泊桥海特轴承部），欧美其他大型轴承企业基本上都在20世纪初奠定了发展基础。日本轴承工业形成于欧美之后， 1910年瑞典SKF公司向日本提供样品，使轴承第一次单独在日本露面。其后，日本恩斯克（NSK）、恩梯恩（NTN）等轴承公司先后于1914年和1918年建立。第三世界国家的轴承工业起步更晚，与其整个科学技术和机械工业一样，处于相对落后的局面。自1883年德国FAG公司批量生产球轴承至今，世界轴承工业已经走过了129年的发展历程。当今，瑞典的斯凯孚（SKF）公司，日本的恩斯克（NSK）、恩梯恩（NTN）、捷太格特（JTEKT）、美蓓亚（NMB）及不二越（Nachi）公司，德国的舍弗勒（Schaeffler）公司和美国的铁姆肯（Timken）公司是世界上实力最强、水平最高和影响力最大的八大跨国轴承集团公司，堪称世界轴承工业巨头。这些公司拥有一流的科技人才、一流的加工设备和一流的制造技术，占有世界上80%以上的市场份额，引领着世界轴承的发展方向。目前，全世界轴承工业主营业务收入约为820亿美元，其中，轴承产品业务收入约为460亿美元。
总体上讲，世界轴承工业的形成与发展大致经历了三个阶段。
第一阶段，即世界轴承工业的初创阶段，时间是19世纪末期至20世纪初期。当时，轴承的发明、应用虽然已有一段时间，但是轴承的工业化生产则从无到有，刚刚起步，相当幼稚。其主要特点：一是生产规模很小，一个大厂也只有十几人到几百人，日产量不过几套到几百套，属于手工作坊式生产；二是设备简陋，技术落后，多是凭经验生产；三是材料以碳钢为主，精度不高，但价格昂贵；四是品种极少，用途十分有限。当时轴承生产技术只掌握在英国、德国、瑞典、美国等国的少数企业手中。
第二阶段，即世界轴承产业的成长阶段，时间大约是在第一次世界大战结束至第二次世界大战以后。两次世界大战刺激了军事工业的发展，轴承在军事工业中的地位日益提高，加之科学技术飞速发展，第一次世界大战后的短暂稳定和第二次世界大战中的军火急需，促使世界轴承工业迅速发展。其主要特点：一是生产规模急剧扩大，产量迅速提高，主要轴承生产国年产量超过3 500万套；二是生产设备完善，技术手段先进，普遍采用了机群式批量生产；三是轴承材料发展到以铬钢等合金钢为主，产品质量大为提高；四是轴承品种增加，广泛用于汽车、飞机、坦克、装甲车、机床、仪器、仪表及缝纫机等众多领域。在这个时期，人们对轴承的认识和重视升华到了空前的高度。
第三阶段，即世界轴承工业的发展阶段，时间是20世纪50年代至今。第二次世界大战以后，人们迎来了和平时代，国际经济复苏繁荣，人类开创了和平发展的新纪元。伴随航空航天、核能工业、电子计算机、光电磁仪器及精密机械等高新技术的飞速发展，体现当代科学技术水平的世界轴承工业进入了一个全面革新制造技术，迅速发展品种，轴承精度、性能及寿命日益成熟完善的历史新时期。这个时期的特点：一是轴承企业规模超级化、集团化，形成了逾万人的大型企业集团和跨国公司，如日本的NSK公司、NTN公司、东晟（IKO）公司、光洋精工（KOYO）公司、Nachi公司及NMB公司，瑞典的SKF公司，美国的Timken公司，德国的FAG公司、依纳（INA）公司等；二是轴承产量大幅增长，20世纪50年代初期，世界轴承总产量不超过9亿套，60年代初已达18亿套，70年代初为40亿套， 80年代初上升到70亿套，90年代后期已超过100亿套；三是轴承品种繁多，用途日益广泛，既有传统的单列、双列及多列球轴承，圆柱滚子轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承等，又有万向节轴承，超薄壁轴承，空气轴承，各种在高速、高温、低温、防磁、耐腐蚀等特殊工况下使用的专用轴承等；四是设备先进，自动化程度高，测试手段完善，工序间采用计算机管理，少人或无人操作，技术水平高，生产效率高，如日本NTN公司的磐田制作所球轴承厂拥有自动化生产线35条，每条生产线仅由5人管理，日产40万套，年产1.68亿套；五是轴承材料高级化、复合化、多样化，因而轴承质量有很大提高，轴承材料不仅包括高碳铬钢、渗碳钢、不锈钢、耐热钢及工具钢等金属材料，而且还有陶瓷、塑料、石墨和碳纤维等非金属材料；六是轴承国际贸易空前发展，可以说世界轴承工业促使所有使用轴承的工业、行业、领域发展繁荣起来，对于整个世界经济和人类社会进步作出了巨大贡献。3.2 轴承在世界经济和军事中的战略地位
滚动轴承是采用滚动摩擦原理工作的支承件，具有摩擦力小、易于起动、升速迅速、结构紧凑、“三化”（标准化、系列化、通用化）水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命以及维护保养简便等特点。它广泛应用于工业（机床、矿山、冶金、石化、轻纺、电机、医疗、工程等机械和各类仪器、仪表等）、农业（拖拉机等农业机械）、交通运输（铁路机车车辆、汽车、摩托车、船舶及飞机等）、国防（舰船、坦克及导弹等）、航空航天（军用飞机、卫星、火箭及宇宙飞船等）、家用电器（电风扇、洗衣机、吸尘器及录像机等）、办公机械（复印机、计算机硬盘驱动器等）和高科技（原子能核反应堆等）等领域，与国计民生息息相关。全世界大约有80%的轴承应用于工农业机械以及汽车、火车、飞机等运输设备中。各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性和各项经济指标都与轴承有着密切的关系，尤其是科学技术的发展，各类主机对轴承提出了很多特殊的要求，这些要求又促进了轴承工业的发展，研制和生产出许多特殊种类的轴承。
轴承在国民经济发展和国防建设中正起着越来越突出的作用，因此可以毫不夸张地说：轴承技术代表着世界整个工业的发展水平。
尽管轴承只作为各种主机支承元件，但由于品种繁多、加工精密、尺寸范围大，所以轴承工业是机械工业中一种特殊的独立产业，并已形成了完整的工业体系。到目前为止，全世界已生产轴承8万种以上，规格多达15万种以上。最小的轴承内径已小到0.15～1.0mm，质量为0.003kg；最大的轴承外径达40m，质量为340t。截至1997年底，世界轴承总产量已超过100亿套，总销售额已达300亿美元，其中北美、日本和西欧占世界轴承产量的78%，美国、日本和德国已形成世界三大轴承市场。一些世界著名的轴承公司，如瑞典的SKF公司、德国的FAG公司、日本的NSK公司和美国的Timken公司等，引领着世界轴承的发展方向。
美国、日本和德国等轴承工业发达的国家，其生产集中度和专业化水平都较高。如德国三大公司的轴承产量占该国总产量的96%，美国四大公司的轴承产量占该国总产量的56%，而日本五大公司的产品在该国总产量的占有率高达99.2%。国外较大轴承公司的厂、点都按品种类型、尺寸段、零件以至加工工序组织专业化生产，不存在产品重复现象，更没有中小企业与大公司大量重复生产同一产品的情况。如日本轴承专业化企业生产的零部件已占全部产量的80%，而工序专业化公司如轴承毛坯锻造公司、车加工专业公司、热处理专业公司也大量涌现，形成了按专业分工、规模生产、各自发挥优势的协作网络。
国外轴承产品及相关技术取得飞速发展的一个重要原因是不断增加对科学技术和产品开发的投入，加强自身的竞争力。如美国机械工业科研费用普遍占其销售额的3%～5%。SKF公司用于科研开发、技改投入和设备购置等的费用在1995年达29亿瑞典克朗，约占总销售额的9%。日本各轴承企业每年的技术开发和技术改造的投入都不低于销售收入的10%，充分体现了日本“科技立国”的战略思想。3.3 世界轴承技术水平
轴承的整体技术水平，在近30年来取得了令人瞩目的进步。高精度、高转速、高可靠性、长寿命、免维护保养以及标准化、单元化、通用化已成为轴承的基本技术标志。在轴承基础技术进步、通用产品的结构改进、专用轴承单元化和陶瓷轴承的开发等方面取得的成效最为显著。3.3.1 基础理论水平
轴承基础理论主要是指与轴承寿命、额定载荷和极限转速等有关的理论。
百余年来轴承寿命理论的研究经历了四个阶段：第一阶段是1945年以前的Stribeck的载荷分布理论，第二阶段是1945～1960年间伦得伯格（Lundberg）和帕尔格恩（Palmgren）轴承疲劳失效理论，第三阶段是1960～1980年间的寿命修正理论，第四阶段是1980～1998年间以Ioanndes和哈里斯（Harris）为代表的新寿命理论。
1962年，国际标准化组织（ISO）将经典的L-P公式作为轴承额定动载荷与寿命计算方法标准列入ISO/R281中。近年来，由于材料技术、加工技术、润滑技术的进步和使用条件的精确化，使轴承寿命有了较大提高，ISO适时地给出了含有可靠性、材料、运转条件和性能等修正系数的寿命计算公式。20世纪80年代以来，哈里斯等学者在大量试验的基础上提出接触疲劳极限的新理论，将寿命理论又向前推进了一步，使轴承寿命计算方法不断完善。
允许轴承发生相当于万分之一滚动体直径的永久变形，一直是ISO额定静载荷标准的基础。最新的额定静载荷理论的贡献是给出了对应于这个永久变形的各类轴承的最大滚动体接触应力。
对于轴承极限转速的研究也取得了新进展。当前世界上较有影响的轴承公司，如瑞典的SKF，德国的INA、FAG，以及日本的NTN等公司，对极限转速的定义、限定范围与使用条件都作出了较科学的规定，使极限转速的研究更加深入。3.3.2 设计技术水平
传统的轴承设计就其应用的理论和方法而言，多采用静力学和拟静力学设计方法。近50年来，轴承设计理论有了很大发展，先后提出和应用了有限差分法、有限元法、动力学及拟动力学、弹性流体动力润滑理论，有力地促进了轴承产品设计和应用技术的研究与发展。与此相适应，电子计算机辅助设计（CAD）已在各国轴承设计计算中得到广泛应用，从而把轴承设计计算推向了一个新阶段。
量大面广的通用轴承产品的结构一直围绕着提高轴承载荷，延长使用寿命，增加强度与刚性，减少摩擦磨损，降低噪声，减小体积，减轻质量，采用新材料及免除维护保养作为不懈努力的目标。经过近30年的努力，国外通用轴承已全部实现了更新换代，形成了新一代的加强型产品。通用轴承内部结构的改进，主要通过减小套圈壁厚，加大滚动体直径与长度，采用对数母线凸度滚子，改变保持架结构与参数，改变引导方式，增加轴承内密封及改善挡边接触来实现。3.3.3 轴承产品技术水平
当今国外轴承产品的发展具有五个显著特征：一是坚持产品的“三化”方向，以最少的品种满足不同产业的多样化需求，并有利于产品规模化生产；二是产品向轻量化、功能组件化、单元化及智能化发展，以满足主机产品更新换代的要求；三是产品向高速度、高精度、高可靠性、低摩擦、低振动及低噪声方向发展；四是采用和发展了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）以及计算机集成制造系统/信息管理系统（CIMS/IMS）技术；五是在轴承产品上采用现代高新技术，如新钢种、新型工程陶瓷材料、表面改性技术及新的设计结构等，以发展轴承可靠性技术。
上述五个特征具体表现在以下几个方面：（1）技术标准 国际标准化组织滚动轴承第四委员会（ISO/TC4）现颁布正式轴承标准65项、技术报告8项，世界各国都等同、等效采用国际标准，确保轴承“三化”水平。（2）轴承精度 国外在20世纪80年代就提出了“集中装配设计”的概念，即通过轴承在设计和工艺阶段的相关公差设计，使之控制在一定的公差范围内，经过最少组别的选配，就可实现批量化集中装配，装配后的轴承游隙、装配高等均完全符合标准要求。经检测发现国外名牌产品的精度一致性较好，基本集中在公差带的某一范围内，且离散度较小。如国外精密机床主轴轴承的轴向、径向跳动在0.5μm以下，薄板轧机工作辊轴承可保证工作辊径向摆动量在板厚的3%以下，日本NMB公司研制成功的硬磁盘驱动器高精度小型整体球轴承的重复精度在0.1μm以下。（3）轴承性能 主要表现在用于航空航天工业配套和高技术所需的专用轴承的高速度、高灵敏度、高可靠性及耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射和耐真空度的能力方面，以及通用轴承的转速、温升、振动、噪声和密封等性能方面。
专用轴承中的飞机发动机主轴轴承的速度参数dn值已达到（2.256～2.5）× 10mm·r/min，耐高温能力达250～300℃，寿命达10 6000h。国外正在研制dn值为3×10mm·r/min的轴承。陀螺仪轴承精度达ABEC9级（P2级），摩擦力矩仅为0.001～0.002mN·m；火箭发动机涡轮泵轴承的耐低温能力达-253℃（液氢）～-183℃（液氧），转速为20 000～40 000r/min，寿命为7h；原子能反应堆的轴承温度高达-11-13650℃；迄今美国已研制出能耐133.3×（10～10）Pa高真空度的轴承。
通用轴承中机床主轴轴承为适应CNC机床的需求发展很快。如现代数控车床主轴转速可达3 500～10 000r/min，比普通车床提高了1/3～3倍；对于磨床主轴轴承，SKF公司推出大接触角（60°）的角接触球轴承，国外主要轴承公司已系列化生产，此类轴承与双列向心圆柱滚子轴承组合使用，可显著提高速度性能；法国GAMET公司推出的空心滚子圆锥轴承改善了轴承温升，是现今机床主轴轴承的精品。
工业机器人精密薄壁轴承国外已有在常温环境下，以及高于150℃高温环境下和在腐蚀、辐射、污染工况下使用的各种类型，并正向精密化、小型化和智能化方向发展。
近年来，随着机电产品的发展，一些精密机械和高档家电对轴承的音质控制提出了相当严格的要求。为减轻轴承振动，改善轴承品质，提高轴承的无异音合格率，国外在产品设计、加工工艺、工装设备、洁净度控制、钢球加工及保持架改进等诸方面都取得了有益的经验。如日本NSK的6202“静音”轴承的噪声值仅约为26dB。
除加工工艺外，润滑脂对轴承的振动和噪声也有较大影响。国外一些著名轴承公司均采用轴承专用脂来降低轴承的振动和噪声。如：SKF公司按照不同的温度、转速、载荷等使用条件，以及轴承尺寸大小，来选用不同的轴承专用脂；NSK公司相继开发了AV2、NS7和NSC等低噪声轴承专用脂，较好地控制了噪声，延长了轴承的噪声寿命。目前国外常见的轴承异音在线检测主要有两种方法：一是测量轴承振动的峰值，用峰值因子来判别轴承是否有异音；另一种方法是在测振仪上接示波器，通过示波器上的波形幅值及波的形状来控制。这两种方法都取得了较好的效果。
密封轴承的密封特性是衡量轴承性能的一个重要指标。全世界密封轴承的产量约占轴承总产量的70%，各类通用轴承都有密封轴承系列。20世纪90年代，日本KOYO公司的轻接触密封、SKF公司推出的双唇非接触式橡胶密封、FAG公司的高速主轴轴承密封、INA公司满滚子轴承聚酯密封、Timken公司的通用圆锥滚子轴承密封及FAG公司的轧机轴承密封等，都代表了当代密封轴承技术的最新成果。（4）轴承寿命和可靠性 国外深沟球轴承的台架试验寿命一般为计算寿命的8倍甚至十几倍以上，可靠度高达98%以上，甚至达99.9%；圆锥滚子轴承的台架试验寿命一般为计算寿命的4～6倍，甚
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