軸承技術的本質特征主要表現在5個方面：

　　1）運動學特征——摩擦及高速旋轉運動；

　　2）動力學特征——高頻交變載荷及彈性接觸應力與變形；

　　3）摩擦學特征——摩擦、磨損與潤滑成為軸承服役性能典型表現；

　　4）界面力學與應用技術特征——高端軸承接觸面的微觀分析及應用技術；

　　5）失效特征——以表面疲勞為主要形式。

　　（一）運動學特征

　　旋轉是滾動軸承最常見的運動形式。

　　軸承是機械傳動中的摩擦副?；拘问绞菨L動摩擦、滑動摩擦和耦合摩擦。摩擦的直接結果是發(fā)熱和磨損，并由此引發(fā)傳動系統(tǒng)一系列的應用問題，輕則降低效率、影響主機功能與性能的發(fā)揮，重則導致燃軸事故和毀損主機部件。尤其是對高精度、高速度、高可靠性有嚴格要求的應用環(huán)境，其導致的后果不堪設想。

　　在軸承技術中，高速度旋轉下的摩擦熱問題最為突出，也最受關注；一般應避免滑動摩擦，包括耦合摩擦中的滑動分量。

　　（二）動力學特征

　　傳遞運動與載荷是軸承的基本功能，也決定了軸承服役過程的動力學特征。滾動軸承的受力是彈性接觸下的高應力值與高頻率的交變載荷。無論是球軸承還是滾子軸承，由于球（滾子）與溝道（滾道）的接觸為點（線）狀，考慮彈性變形時其接觸面都非常小，因而應力值很大。當存在游隙時，旋轉速度將載荷不同的滾動體周而復始地通過軸承的負荷區(qū)；每轉一圈，每粒滾動體都會以最小載荷—最大載荷—最小載荷—零載荷反復交變；接觸區(qū)則隨著應力交變而高頻率變形。軸承工作表面的這種動力學特征使得定量分析與研究軸承使役性能變得十分復雜；需要完成大量的力學實驗，積累充分的數據，進行繁瑣的統(tǒng)計分析以建立數學-物理模型。對軸承的力學分析從靜彈性力學，到擬動力學分析的工程應用，已經走過了近200年時間，成熟的動力學模擬仿真至今尚未完成。除了實驗數據需要長時間積累，分析與計算工具的完備也是必不可少的條件。

　　（三）摩擦學特征

　　人類認識與利用摩擦（古埃及搬運重物）應該已有5000年歷史；通過科學實驗，應用現代科學與技術來分析研究摩擦現象（達·芬奇—阿芒頓—庫侖）不過500年，而將摩擦學發(fā)展成為一門（邊緣）學科（喬斯特的“潤滑報告”）不過50年。但摩擦學發(fā)展之快出人意料——摩擦學已成為工業(yè)界、經濟界、學術界的大熱門，對材料工程、傳動效率與性能及能源利用等方面發(fā)展具有重要的現實意義。

　　摩擦學被定義為“關于摩擦、磨損和潤滑的科學與技術”，已經成為軸承設計與應用技術最重要的理論基礎和應用技術。完全流體潤滑狀態(tài)的承載油膜的解算，以點、線接觸摩擦設計的滾動軸承需要考慮接觸變形和高應力狀態(tài)下潤滑油黏度變化的影響，接觸表面紋理對潤滑油的阻尼與疏導作用以及摩擦熱與溫升的熱效應；在軸承服役過程中摩擦、磨損與潤滑現象的表面形貌、流變性質、熱力學、摩擦化學等，都需要應用摩擦學理論來分析，應用摩擦學技術來解決。正是對工業(yè)領域摩擦現象的深入研究與思考，誕生了摩擦學，發(fā)展了軸承的應用理論與技術：額定熱轉速、彈性流體動力潤滑、軸承鋼的后處理技術（熱處理與表面處理）及高性能耐熱鋼等。

　　軸承應用范圍的拓展，軸承應用理論與技術也將與時俱進，接觸面的微觀分析已進入到分子層面、納米尺度，軸承服役動態(tài)需要實時監(jiān)控，各種性能參數的精準定量控制已不可避免。

　　（四）界面力學與應用技術特征

　　隨著對軸承設計應用理論與技術的深入研究和長期的工業(yè)應用實踐，關于“界面科學與技術”，尤其是“界面力學”的研究已經成為高端軸承設計與制造工程學的重要基礎與內容，成為引領高端軸承技術發(fā)展的主要標志。實踐告訴我們：機械零部件的表面品質和界面行為是影響機械零件性能，諸如接觸疲勞強度、摩擦功耗、磨損壽命和抗腐蝕能力等至關重要的因素。另外，機械裝備的動態(tài)性能以及振動和噪聲在很大程度上取決于各個接觸界面的剛度和界面阻尼特性［1］。

　　軸承性能提升很大程度上是界面科學與技術范疇的課題。國內某些研究就遇到過一些相關問題，在極少量潤滑脂的情況下，軸承已經不是彈流潤滑和邊界潤滑，但軸承卻可以在每分鐘幾千轉的條件下很好地工作。傳統(tǒng)理論無法解釋，需要從分子層面和納米層面探索其中的奧妙。高端軸承中最重要的懸浮類軸承，其界面是由固體界面中間介質膜形成的。介質膜盡管物體尺寸微小，但對界面的力學性能卻有顯著的影響，同時影響到軸承的服役性能。這些介質膜可以是液體（油、水等）、氣體、類固體（脂、液晶等）。不同物質形成的界面，其表面形貌在滾滑、黏滑狀態(tài)下的相互影響及應力、變形與剛度計算都需要借助界面力學和界面科學與技術來實現。

　　（五）失效特征

　　滾動軸承工作“表面層”的物理、化學和力學狀態(tài)，冶金質量如顯微結構變化、再結晶、晶間腐蝕、合金貧化等，是引起疲勞失效的重要因素。實際上很多表面問題都已深入到了表面以下的“表面層”，這個“層”的厚度大約為按照赫茲理論

　?。?/span>HertzianTheory）計算接觸面寬度的0.8倍左右。

　　大量的應用實踐和壽命實驗都表明，滾動軸承失效多為接觸表面疲勞?！稘L動軸承-損害和故障-術語、特性和成因》（ISO15243：2004）將疲勞列在軸承六種常見失效模式之首，被列在第6位的斷裂在形成過程中也因有疲勞的原因，被稱為疲勞斷裂。

　　典型的疲勞失效分為次表面起源型和表面起源型。

　　1．次表面起源型疲勞

　　1）赫茲理論表明，滾動接觸處最大接觸應力發(fā)生在表面下一定深度的位置，并稱之為次表面；

　　2）該處軸承鋼存在某種薄弱點，或為缺陷，常見的是非金屬夾雜物、氣隙、粗大碳化物的晶界面；

　　3）薄弱點處在最大接觸應力的重復作用下，邊緣形成顯微裂紋源；

　　4）裂紋源在循環(huán)應力下逐步向表面擴展，形成開放式的片狀裂縫，進而被撕裂為片狀顆粒從表面剝落，產生麻點、凹坑。

　　2．表面起源型疲勞

　　1）接觸表面處有損傷，這些損傷可能是原始的，即制造過程中形成的劃傷、碰痕，也可能是使用中產生的，如潤滑劑中的硬顆粒、軸承零件相對運動產生的微小擦傷；

　　2）損傷處可能存在潤滑不良，如潤滑劑貧乏、潤滑劑失效；

　　3）不良的潤滑狀態(tài)加劇滾動體與溝（滾）道之間的相對滑動，導致表面損傷處的微凸體根部產生顯微裂紋；

　　4）裂紋擴展導致微凸體脫落，或形成片狀剝落區(qū)。這種剝落深度較淺，有時易與暗灰色蝕斑相混淆。

　　疲勞斷裂的起源是過度緊配合產生的裝配應力與循環(huán)交變應力形成的疲勞屈服；裝配應力、交變應力與屈服極限之間的平衡一旦失去，便會沿套圈軸線方向產生斷裂，形成貫穿狀的裂縫。

　　在實踐中，正常使用失效的軸承，其損壞大多如上所述，即接觸表面疲勞。而三種疲勞失效類型又以次表面起源型疲勞最為常見，《滾動軸承-額定動載荷和額定壽命》（ISO281）和ISO281/amd.2推薦的軸承壽命計算方法就是以次表面起源型疲勞為基礎得出的。

　　由于材料技術的進步和軸承制造過程對表面層的不夠關注、對“表面完整性”的認識與實踐還存在較大差距，使得工程實際中發(fā)生的滾動軸承疲勞失效，表面起源型比次表面起源型更為常見，這也被德國舍弗勒（Schaeffler）公司的統(tǒng)計數據所證實。

　　表面磨損屬于疲勞破壞，引起磨損必須施加多次重復摩擦作用。摩擦次數由接觸點的破壞形式來決定，這與摩擦副的載荷和運動狀況，以及表面形貌、材料性質、應力狀態(tài)有關。接觸疲勞磨損過程十分復雜，影響因素繁多，不少問題還在探索研討之中?？傮w可概括為4個方面：

　　1）干摩擦或潤滑條件下的宏觀應力場；

　　2）摩擦副材料的機械性質和強度；

　　3）材料內部缺陷的幾何形狀和分布密度；

　　4）潤滑劑介質與摩擦副材料的作用。

　　以上分析表明，從產品或產業(yè)角度實現軸承的高技術性能要求必須具備如下制造技術條件：

　　1）低摩擦、耐疲勞、耐磨損、綜合力學和機械性能優(yōu)越的材料制備技術、變性處理技術、表面涂覆改性技術等；

　　2）精準到納米級的精密和超精密加工技術；

　　3）滿足批量加工精度要求的測量、校驗、檢測技術，如儀器儀表、傳感器、測試平臺、工序及實驗室環(huán)境等；

　　4）與工況條件相當的模擬、臺架試驗機及設施；

　　5）滿足相應產品設計的計算工具、軟件和硬件，如實驗分析研究、模擬仿真分析、壽命與可靠度評估管理等；

　　6）特殊、極端工況條件下滿足高可靠性要求的潤滑與密封技術。