轴承技术的本质特征主要表现在5个方面：

　　1）运动学特征——摩擦及高速旋转运动；

　　2）动力学特征——高频交变载荷及弹性接触应力与变形；

　　3）摩擦学特征——摩擦、磨损与润滑成为轴承服役性能典型表现；

　　4）界面力学与应用技术特征——高端轴承接触面的微观分析及应用技术；

　　5）失效特征——以表面疲劳为主要形式。

　　（一）运动学特征

　　旋转是滚动轴承最常见的运动形式。

　　轴承是机械传动中的摩擦副。基本形式是滚动摩擦、滑动摩擦和耦合摩擦。摩擦的直接结果是发热和磨损，并由此引发传动系统一系列的应用问题，轻则降低效率、影响主机功能与性能的发挥，重则导致燃轴事故和毁损主机部件。尤其是对高精度、高速度、高可靠性有严格要求的应用环境，其导致的后果不堪设想。

　　在轴承技术中，高速度旋转下的摩擦热问题最为突出，也最受关注；一般应避免滑动摩擦，包括耦合摩擦中的滑动分量。

　　（二）动力学特征

　　传递运动与载荷是轴承的基本功能，也决定了轴承服役过程的动力学特征。滚动轴承的受力是弹性接触下的高应力值与高频率的交变载荷。无论是球轴承还是滚子轴承，由于球（滚子）与沟道（滚道）的接触为点（线）状，考虑弹性变形时其接触面都非常小，因而应力值很大。当存在游隙时，旋转速度将载荷不同的滚动体周而复始地通过轴承的负荷区；每转一圈，每粒滚动体都会以最小载荷—最大载荷—最小载荷—零载荷反复交变；接触区则随着应力交变而高频率变形。轴承工作表面的这种动力学特征使得定量分析与研究轴承使役性能变得十分复杂；需要完成大量的力学实验，积累充分的数据，进行繁琐的统计分析以建立数学-物理模型。对轴承的力学分析从静弹性力学，到拟动力学分析的工程应用，已经走过了近200年时间，成熟的动力学模拟仿真至今尚未完成。除了实验数据需要长时间积累，分析与计算工具的完备也是必不可少的条件。

　　（三）摩擦学特征

　　人类认识与利用摩擦（古埃及搬运重物）应该已有5000年历史；通过科学实验，应用现代科学与技术来分析研究摩擦现象（达·芬奇—阿芒顿—库仑）不过500年，而将摩擦学发展成为一门（边缘）学科（乔斯特的“润滑报告”）不过50年。但摩擦学发展之快出人意料——摩擦学已成为工业界、经济界、学术界的大热门，对材料工程、传动效率与性能及能源利用等方面发展具有重要的现实意义。

　　摩擦学被定义为“关于摩擦、磨损和润滑的科学与技术”，已经成为轴承设计与应用技术最重要的理论基础和应用技术。完全流体润滑状态的承载油膜的解算，以点、线接触摩擦设计的滚动轴承需要考虑接触变形和高应力状态下润滑油黏度变化的影响，接触表面纹理对润滑油的阻尼与疏导作用以及摩擦热与温升的热效应；在轴承服役过程中摩擦、磨损与润滑现象的表面形貌、流变性质、热力学、摩擦化学等，都需要应用摩擦学理论来分析，应用摩擦学技术来解决。正是对工业领域摩擦现象的深入研究与思考，诞生了摩擦学，发展了轴承的应用理论与技术：额定热转速、弹性流体动力润滑、轴承钢的后处理技术（热处理与表面处理）及高性能耐热钢等。

　　轴承应用范围的拓展，轴承应用理论与技术也将与时俱进，接触面的微观分析已进入到分子层面、纳米尺度，轴承服役动态需要实时监控，各种性能参数的精准定量控制已不可避免。

　　（四）界面力学与应用技术特征

　　随着对轴承设计应用理论与技术的深入研究和长期的工业应用实践，关于“界面科学与技术”，尤其是“界面力学”的研究已经成为高端轴承设计与制造工程学的重要基础与内容，成为引领高端轴承技术发展的主要标志。实践告诉我们：机械零部件的表面品质和界面行为是影响机械零件性能，诸如接触疲劳强度、摩擦功耗、磨损寿命和抗腐蚀能力等至关重要的因素。另外，机械装备的动态性能以及振动和噪声在很大程度上取决于各个接触界面的刚度和界面阻尼特性［1］。

　　轴承性能提升很大程度上是界面科学与技术范畴的课题。国内某些研究就遇到过一些相关问题，在极少量润滑脂的情况下，轴承已经不是弹流润滑和边界润滑，但轴承却可以在每分钟几千转的条件下很好地工作。传统理论无法解释，需要从分子层面和纳米层面探索其中的奥妙。高端轴承中最重要的悬浮类轴承，其界面是由固体界面中间介质膜形成的。介质膜尽管物体尺寸微小，但对界面的力学性能却有显著的影响，同时影响到轴承的服役性能。这些介质膜可以是液体（油、水等）、气体、类固体（脂、液晶等）。不同物质形成的界面，其表面形貌在滚滑、黏滑状态下的相互影响及应力、变形与刚度计算都需要借助界面力学和界面科学与技术来实现。

　　（五）失效特征

　　滚动轴承工作“表面层”的物理、化学和力学状态，冶金质量如显微结构变化、再结晶、晶间腐蚀、合金贫化等，是引起疲劳失效的重要因素。实际上很多表面问题都已深入到了表面以下的“表面层”，这个“层”的厚度大约为按照赫兹理论

　　（HertzianTheory）计算接触面宽度的0.8倍左右。

　　大量的应用实践和寿命实验都表明，滚动轴承失效多为接触表面疲劳。《滚动轴承-损害和故障-术语、特性和成因》（ISO15243：2004）将疲劳列在轴承六种常见失效模式之首，被列在第6位的断裂在形成过程中也因有疲劳的原因，被称为疲劳断裂。

　　典型的疲劳失效分为次表面起源型和表面起源型。

　　1．次表面起源型疲劳

　　1）赫兹理论表明，滚动接触处最大接触应力发生在表面下一定深度的位置，并称之为次表面；

　　2）该处轴承钢存在某种薄弱点，或为缺陷，常见的是非金属夹杂物、气隙、粗大碳化物的晶界面；

　　3）薄弱点处在最大接触应力的重复作用下，边缘形成显微裂纹源；

　　4）裂纹源在循环应力下逐步向表面扩展，形成开放式的片状裂缝，进而被撕裂为片状颗粒从表面剥落，产生麻点、凹坑。

　　2．表面起源型疲劳

　　1）接触表面处有损伤，这些损伤可能是原始的，即制造过程中形成的划伤、碰痕，也可能是使用中产生的，如润滑剂中的硬颗粒、轴承零件相对运动产生的微小擦伤；

　　2）损伤处可能存在润滑不良，如润滑剂贫乏、润滑剂失效；

　　3）不良的润滑状态加剧滚动体与沟（滚）道之间的相对滑动，导致表面损伤处的微凸体根部产生显微裂纹；

　　4）裂纹扩展导致微凸体脱落，或形成片状剥落区。这种剥落深度较浅，有时易与暗灰色蚀斑相混淆。

　　疲劳断裂的起源是过度紧配合产生的装配应力与循环交变应力形成的疲劳屈服；装配应力、交变应力与屈服极限之间的平衡一旦失去，便会沿套圈轴线方向产生断裂，形成贯穿状的裂缝。

　　在实践中，正常使用失效的轴承，其损坏大多如上所述，即接触表面疲劳。而三种疲劳失效类型又以次表面起源型疲劳最为常见，《滚动轴承-额定动载荷和额定寿命》（ISO281）和ISO281/amd.2推荐的轴承寿命计算方法就是以次表面起源型疲劳为基础得出的。

　　由于材料技术的进步和轴承制造过程对表面层的不够关注、对“表面完整性”的认识与实践还存在较大差距，使得工程实际中发生的滚动轴承疲劳失效，表面起源型比次表面起源型更为常见，这也被德国舍弗勒（Schaeffler）公司的统计数据所证实。

　　表面磨损属于疲劳破坏，引起磨损必须施加多次重复摩擦作用。摩擦次数由接触点的破坏形式来决定，这与摩擦副的载荷和运动状况，以及表面形貌、材料性质、应力状态有关。接触疲劳磨损过程十分复杂，影响因素繁多，不少问题还在探索研讨之中。总体可概括为4个方面：

　　1）干摩擦或润滑条件下的宏观应力场；

　　2）摩擦副材料的机械性质和强度；

　　3）材料内部缺陷的几何形状和分布密度；

　　4）润滑剂介质与摩擦副材料的作用。

　　以上分析表明，从产品或产业角度实现轴承的高技术性能要求必须具备如下制造技术条件：

　　1）低摩擦、耐疲劳、耐磨损、综合力学和机械性能优越的材料制备技术、变性处理技术、表面涂覆改性技术等；

　　2）精准到纳米级的精密和超精密加工技术；

　　3）满足批量加工精度要求的测量、校验、检测技术，如仪器仪表、传感器、测试平台、工序及实验室环境等；

　　4）与工况条件相当的模拟、台架试验机及设施；

　　5）满足相应产品设计的计算工具、软件和硬件，如实验分析研究、模拟仿真分析、寿命与可靠度评估管理等；

　　6）特殊、极端工况条件下满足高可靠性要求的润滑与密封技术。