尼龙（聚酰胺）轴承 保持架的发展历程

行业技术史  /  ROLLING BEARINGS & ENGINEERING POLYMERS

尼龙（聚酰胺）轴承
保持架的发展历程

从 20 世纪中叶的结构探索，到全球轴承产业的成熟应用及大型轴承专业供应链

封面史料｜1986 年 SKF《Ball Bearing Journal》原刊扫描与保持架可靠性研究图示，均来自 SKF Kugellagerfabriken GmbH 前高级商业授权代表（Prokurist），技术总监H. Kunkel 所著论文；

在现代轴承中，尼龙保持架早已不再是金属保持架的廉价替代品。它是一项将材料性能、滚动体运动、成型工艺和装配方案共同纳入设计的成熟技术。回望近七十年的专利、试验和量产记录，才能理解为什么聚酰胺逐渐进入常规轴承、铁路轴承、高速精密轴承，进而发展出大型轴承所需的专业保持架带体系。

1957—2026  /  产业历史  /  原厂工程实践  /  市场结构

01 / 工业起点

从金属保持架到工程塑料：一段始于 20 世纪中叶的变革

传统滚动轴承的保持架通常由冲压钢板、黄铜或其他金属制造。它们可靠、工艺成熟，但在制造复杂兜孔、降低保持架惯性、控制高速工况下的碰撞和装配成本方面存在结构或加工限制。尼龙等工程塑料的兴起，真正改变的是保持架“可以被设计成什么形状”，而不只是把一种材料替换成另一种。

1957—1960：专利首先记录了塑料保持架的结构想象

SKF 前身 Svenska Kullagerfabriken AB 的英国专利 GB833847A，记录了 1957 年 6 月 11 日的优先权日，并在 1960 年 5 月 4 日公开。该方案涉及塑料球轴承保持架及其局部金属增强设计。这是可核实的早期专利证据，但不意味着它是世界上第一件塑料保持架，亦不能直接推定该方案已经在当时大规模生产。

证据：GB833847A，优先权 1957-06-11，公开 1960-05-04。  https://patents.google.com/patent/GB833847A/en

20 世纪 60 年代：尼龙从可制造走向可应用

SKF 1986 年原文回顾称，20 世纪 60 年代初塑料保持架的引入是轴承发展的一项重要进展。与此同时，塑料注塑技术开始让复杂兜孔、弹性卡扣、局部加强筋和滚动体保持结构进入可重复制造的范围。与钢板冲压、铆接或黄铜切削相比，注塑成型在某些几何结构上能显著减少后续加工与装配步骤。

早期技术难点也十分清晰：尼龙的强度、刚度随温度与时间变化；油脂与添加剂可能影响长期老化；注塑熔接线和残余应力可能成为疲劳薄弱点；材料热膨胀不能被忽略。这些问题此后数十年一直伴随保持架工程化。

图 1｜轴承尼龙保持架关键技术节点（按公开文献整理；代表性节点而非全部行业事件）。

02 / 1980年代关键文献

1986：行业转折期——系统研究与专业制造并进

1986 年 7 月，SKF 技术专家 H. Kunkel 在《Ball Bearing Journal》第 227 期发表《Plastics cages in rolling bearings》（《滚动轴承中的塑料保持架》），原刊完整篇幅为第 2—13 页。本文将现有扫描原稿所涵盖的第 2—7 页全部中文译文放在这一历史节点之后，作为可逐段核对的一手文献。原刊第 8—13 页尚未取得，严格不作补写。

这篇论文并不是尼龙保持架的发明宣言，而是把数十年的行业经验系统化：保持架的导向与保持功能、老化和疲劳、润滑与温度、成型与结构优化被纳入同一个机械工程框架。这一时期既出现主流制造商的技术归纳，也出现独立专业供应商围绕滚动体保持架带的持续创新。

保持架并不承担轴承滚道的额定接触载荷，却直接决定滚动体如何被分隔、引导和保持；设计改善可能降低保持架失效风险，但并不等于轴承基本额定动载荷自动提高。

SKF 原文表 2 对“延长使用寿命、提高可靠性、提高允许转速、减小噪声、改善不对中适应性”给出不同程度的正面评价；对“更高承载能力”则未给出正面贡献。这一点使文章比一般宣传材料更有工程可信度。

文献：Ball Bearing Journal No.227（1986 年 7 月），2–13 页。  https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=200902083572284977

发明人线索：SKF 保持架及注塑模具专利，1980 年前后。  https://patents.justia.com/inventor/heinrich-kunkel

同一历史时期，另一家德国家族企业：KMF 已在研究和开发保持架

KMF 官方介绍明确记载：公司自 1986 年开始开发滚动轴承和直线系统附件；KMF 直线保持架资料还记载，其用于滑块导轨的球链产品于 1987 年已在公司内部推出。这意味着 KMF 的研发并不是进入 21 世纪后才出现，而是与 1980 年代尼龙保持架产业成熟的技术浪潮同时展开。

公开专利记录显示，1988 年 12 月 19 日 KMF Maschinenfabrik GmbH 申请 DE8816258U1，涉及用于直线和/或旋转运动轴承的滚动体保持架；其 1989 年公开文本描述分体式保持架、滚动体兜孔和材料及结构的结合。

专利：KMF ，DE8816258U1，优先权 1988-12-19。  https://patents.google.com/patent/DE8816258U1/en

1986 / PRIMARY SOURCE / 中文译文与原图

规模化前期｜SKF Kugellagerfabriken GmbH 前高级商业授权代表（Prokurist），技术总监H. Kunkel于1986年所做

《滚动轴承中的塑料保持架》

以下按原刊原始顺序嵌入所获第 2—7 页的中文译文、六幅试验图与两张表，尽量保留技术论述的连续性。原刊完整论文为第 2—13 页，本文仅展示2-7页部分译文，与原文冲突部分以原文为准。

原刊第 2 页  /  前言、保持架的要求与结构

导读（原文左栏）

数以百万计采用塑料保持架的 SKF 轴承，已在各种不同应用中证明了塑料材料适合制造轴承保持架。某些塑料材料的特定性能，以及针对保持架设计所进行的合理优化，共同促成了这一成功。如今，在许多实例中，塑料保持架优于其他保持架类型。然而，现阶段采用的塑料材料也对其使用范围施加了一定限制。

尽管如此，改进仍在持续进行。随着新材料投放市场，SKF 也不断测试用于保持架的新型材料，以便未来在现有塑料材料尚不能满足要求的工况中，继续提升轴承性能。

引言

塑料材料在滚动轴承工业中日益重要，尤其是在保持架领域。使塑料保持架得到越来越广泛应用的主要原因，并不在于成本优势，而在于其功能性能。一个重要的发展阶段如今可以认为已经完成。作为本期《滚动轴承杂志》特刊的开篇文章，本文重点介绍在塑料保持架方面积累的大量知识与经验。这些认识可以成为轴承选型的依据，使所选轴承能够可靠地充分发挥其功能。

滚动轴承对保持架的要求因轴承种类与应用工况而存在很大差异。凭借广泛的技术知识和实践经验，SKF 已能够提供满足这些要求、配备塑料保持架的标准轴承。在已经完成的开发阶段中，尤其重要的是根据塑料材料的特性调整保持架结构，以充分发挥其改善轴承性能的潜力。采用塑料保持架的新一代标准滚动轴承，多次证明了这些优势的价值。

保持架的要求与设计

保持架的首要任务，是防止滚动体相互接触，并使滚动体之间维持一定距离。这也是基本额定动载荷和基本额定静载荷计算成立的前提之一，因为这些计算以滚动体沿滚道周向均匀分布为假设。

在某些轴承类型中，保持架还用于将滚动体与内圈或外圈保持在一起，使其形成不可分离的组件。对于某些结构，例如滚针轴承，保持架还必须对滚针进行引导，使滚针与轴承轴线保持平行。

保持架所承受的应力取决于运行条件，而且变化范围很大，因此需要设计不同类型的保持架。表 1 列出了当时最常见保持架的材料、结构、引导方式及制造方法。其中，应用最普遍的是冲压钢板保持架。冲压黄铜保持架较少使用，主要应用于美国市场。机加工黄铜保持架则用于生产批量过小、尺寸过大，以至于冲压制造不经济或无法实现的场合。

上述轴承与保持架的组合已经应用了几十年，其间其他保持架类型也在持续发展。但在 20 世纪 60 年代初，将塑料引入保持架材料领域，标志着轴承技术发展迈出了重要一步。

原刊第 3 页  /  传统保持架、研发目标

图 1：标准轴承的保持架设计示例

图中横向对比冲压钢保持架与机加工实体保持架；纵向覆盖深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承和调心滚子轴承。蓝色为轴承和滚动体示意，黄色代表保持架。图示意在说明：对于不同轴承类型，同一种金属保持架材料并不存在单一、通用的结构形式。

原刊图 1｜已提供的 SKF 1986 年原始扫描图（仅作原文插图）

表 1：滚动轴承保持架类型

注：表中“滚动体引导”对应 rolling-element-centred，“挡边引导”对应 flange-guided；具体可用组合以原样本及结构为准。

轴承研发的目标

许多人可能认为，如今的滚动轴承已经是一种彻底“成熟”的机械零件，剩下的问题似乎只是针对载荷和运行工况选择正确的轴承类型及尺寸。

然而，近年来轴承技术的发展十分活跃，市场上推出了不同轴承类型的“新一代”产品。除了基本额定动载荷和基本额定静载荷之外，其他功能参数正变得越来越重要。例如，更长的使用寿命、更高的可靠性以及紧凑设计，已成为现代滚动轴承的重要特征。

轴承的研发工作自然仍主要围绕提高承载能力这些“经典”目标展开，包括改进材料、优化热处理方法，以及提高制造精度和产品一致性。但是，即便只是改进保持架设计，也可能显著改善轴承的使用表现。决定采用塑料作为保持架材料，是推动这一发展方向的重要一步。

从用户角度出发，轴承研发的基本目标列于表 2，并标明塑料保持架可能带来的贡献。可以看出，使用寿命、允许角度不对中及允许转速均可能获得明显改善。在某些应用中，例如圆柱滚子轴承，还必须避免轴承发生咬死（卡死）；这一要求可以借助塑料保持架得到满足。（译注：这里为作者对特定应用的论述，不应理解为所有塑料保持架都能绝对避免咬死。）

原刊第 4 页  /  材料性质、影响因素与设计收益

图 2：影响保持架工作可靠性的因素

图示关系为：润滑剂、应力持续时间和工作温度 → 机械性能 → 运行可靠性。

原刊图 2｜已提供的 SKF 1986 年原始扫描图（仅作原文插图）

表 2：轴承研发目标及塑料保持架的贡献

符号说明：++ 很明显的积极作用；+ 积极作用；○ 无明显贡献。

*这里的贡献等级是原文的工程定性判断，并非全部轴承系列的统一量化保证。*

适用的塑料——性能及局限性

虽然塑料材料种类繁多，但适合用作保持架的只有少数几种。除了大多数塑料都具有的低密度特点外，所需的特殊性能主要包括：

•  较高的弹性；

•  对化学物质和腐蚀性介质的耐受能力；

•  良好的减振性能和滑动性能。

与钢和黄铜相比，采用塑料时还必须考虑其他材料特性，包括：

•  在预期温度范围内的强度与弹性；

•  在间歇运行和连续运行条件下的表现；

•  与所用润滑剂的相容性；

•  温度变化引起的体积变化。

为了选出最合适的材料，并确保保持架在整个轴承使用期间保持正常功能，SKF 进行了大量研究。考虑到不同轴承类型和应用的要求，对各种材料测试了以下性能：按 DIN 53 452 进行弯曲强度及拉伸（伸长）试验，按 DIN 53 453 进行抗冲击性能试验。同时，还必须考虑时间、温度和周围介质之间的关系，见图 2。

研究发现，最适合当时所考察应用的材料为含 25% 玻璃纤维增强的聚酰胺 6,6（PA66-GF25）。作出这一选择主要依据该材料的应变特性和强度性能。

为了对塑料保持架的实际使用可靠性获得足够把握，仅进行材料试验是不够的，还需要对制成的保持架进行试验，尤其是在此前没有采用过塑料保持架的应用场合。图 3 展示了对圆柱滚子轴承保持架某一节段的试验结果。

原刊第 5 页  /  老化试验、动态弯曲疲劳试验

图 3：保持架节段在拖拉机机油 15W-30 中的老化试验

原刊图 3｜已提供的 SKF 1986 年原始扫描图（仅作原文插图）

在该试验中，记录保持架节段发生断裂之前的弯曲载荷 F，以及变形（压缩量 S）随时间的变化。因此，试验可以评价保持架作为一个实际结构的“真实”性能，包括整体设计以及接合部位等因素所产生的影响。

另一个实际试验如图 4 所示。本例考察交变弯曲条件下的强度。对于深沟球轴承和轮毂轴承单元所使用的卡扣式（snap）保持架，这一试验尤为重要。

图示说明：尽管三家制造商 A、B、C 提供的聚酰胺材料均含有相同数量的玻璃纤维，其试验结果仍存在差别。在这方面，玻璃纤维的尺寸和长度、偶联剂，尤其是热稳定剂都非常重要。同时还研究了塑料注塑流动汇合线对疲劳强度的影响。柱状图顶部至虚线之间的距离表示试验结果的离散程度。通过合理安排塑料注射点在模具中的位置，可以使保持架上的熔接线位于工作应力最低的区域。

图 4：三种供应商材料的保持架节段交变弯曲试验

试验条件：温度 80°C；交变频率 23 Hz；位移幅值 ±3 mm。研究对象均为含 25% 玻璃纤维的 PA66，供应商分别为 A、B、C。图中箭头指示平均值；图示纵轴为试验时间（小时）。

原刊图 4｜已提供的 SKF 1986 年原始扫描图（仅作原文插图）

必须谨慎看待测试得到的绝对数值。它们更适合作为相对比较结果，因为试验条件为了节省时间而比实际运行严酷得多。与通常的滚动轴承寿命评估相比，针对塑料材料进行模型缩放或相似性推断的适用性更弱。因此，了解这些相对数值对塑料保持架的继续开发及实际应用非常重要。

原刊第 6 页  /  塑料保持架寿命曲线与结构优化

通过上述试验，也可以确定运行限值，即保持架在哪些温度、润滑剂等环境条件下会发生过快老化。塑料保持架不应超出这些使用限值。

对于给定的塑料材料，在明确定义的条件下可以建立寿命曲线，原文给出的表达式为：

t=c e^α(100-Δ T)

或（原文原样）：

log t=c+α(100-Δ T)

其中，原文称 c 为材料常数，α 表征润滑剂的影响。

译者提示：原文保留公式原貌，其数学一致性问题将在第二部分单独讨论。

由于滚动轴承的应用种类极多，各种运行应力和环境条件往往不能被准确掌握，因此轴承制造商通常只能给出指导性的限值。针对某一种塑料材料，经过多项试验，可以整理出如图 5 所示的性能特征曲线。

该图表示保持架在不同工作温度下能够维持使用性能的时间。超过这一时间，保持架并不一定会立刻失效，但是其强度、韧性等性能会衰减一定比例。图示依据特别严酷的运行条件绘制；在正常使用条件下，保持架通常能够工作更长时间。

图中范围的宽度反映了润滑剂的影响：上侧曲线对应纯矿物油或常规轴承润滑脂；下侧曲线对应含有大量添加剂的矿物油。

图 5：严酷工况下塑料保持架寿命与恒定温度的关系

纵坐标：寿命，小时，对数刻度；横坐标：温度，°C；材料：PA66 + 25% GF。红色带状区域表达不同润滑介质导致的寿命范围，并不是一个对所有产品通用的寿命保证区间。

原刊图 5｜已提供的 SKF 1986 年原始扫描图（仅作原文插图）

保持架结构优化

为了优化保持架设计，轴承设计者应当选择能够充分发挥塑料材料特性的保持架几何结构。

过去，当圆柱滚子轴承承受的应力很大、冲压钢保持架的强度不足时，往往需要改用机加工黄铜保持架。而现在，塑料保持架的设计允许采用其他解决方案。

塑料材料的强度明显低于金属，但可以充分利用其弹性。在动态载荷作用下，例如滚动体滚动不均匀时，塑料保持架会发生挠曲；由于材料具备弹性，应力消失后又能迅速恢复原形。因此，与相应的金属保持架相比，塑料保持架关键截面上与破坏强度相关的应力可明显降低。

图 6 对不同材料作了简化比较：以圆柱滚子轴承保持架的节段为对象，分别采用塑料、钢板与实体黄铜保持架通常采用的壁厚来进行比较。如果施加的力相同，则应力占各材料允许值的比例以塑料最高、黄铜最低。但如果考虑动态应力，即滚动轴承通常面临的工作情形，则塑料保持架对应的相对伸长比例最低。

因此，设计者必须在保持架结构设计中考虑其弹性行为。例如，可以减薄或局部避空侧环，使其具备适当的柔性。尤其对于大型保持架，这样的结构还有利于满足制造工艺要求，同时减少材料不同截面交汇位置产生空洞的风险。

下面将通过实例说明保持架的结构优化。当 SKF 为新一代圆柱滚子轴承设计保持架时，需要决定采用哪一种保持架结构……（续见下一页）

原刊第 7 页  /  结构方案取舍及塑料保持架早期应用

图 6：塑料、钢板和黄铜保持架侧环的相对力学表现

该图比较塑料、钢板和黄铜保持架在相同切向载荷及相同切向伸长条件下的相对力学响应，说明不能只根据材料的静态强度指标评价动态工况中的保持架优劣。

原刊图 6｜已提供的 SKF 1986 年原始扫描图（仅作原文插图）

新一代圆柱滚子轴承的保持架方案

对于新一代圆柱滚子轴承，需要在多种保持架设计中作出选择。考虑到当时的技术水平，SKF 决定在一定尺寸范围内将塑料保持架作为标准配置。选择的主要依据，是哪种设计能够最好地满足不同应用条件的要求。

标准保持架必须适合多种不同应用，因此需要同时满足若干标准。原文提到，图 7 比较了三种不同结构的主要评价标准。左侧与中间两种设计当时已为人所知，但未能充分满足预期。图中的“+”号代表有利的评价。对于制造成本而言，简单的注塑模具就具有优势，因为这种保持架可以沿轴向从模具中脱出。

基于上述评价，SKF 开发了图 7 右侧所示的另一种设计。这种保持架必须使用具有径向脱模机构的模具生产，因此制造成本方面的评价是不利的。然而，保持架的功能表现是首要考虑因素，最终决定了这一结构的选用。

说明： 附件未包含原文图 7，故本译文仅翻译对图 7 的文字描述，不重构其具体图形与评分。

塑料保持架的实际应用经验

1963 年，SKF 首次将配备塑料保持架的轴承投入批量生产。该轴承为轿车变速箱自由轮所使用的滚针及保持架组件（原文提及图 8）。在该应用中，冲压钢和冲压黄铜保持架的耐磨与噪声表现均不令人满意。

此后，SKF 积累了超过 20 年的开发经验，并获得新的技术认识。例如，如果没有这些知识，就不可能为原文图 9 所示的轮毂轴承单元设计出满意的保持架。

对于这种双列轴承单元，唯一可行的装配方法，是从单侧装入具有很高弹性的保持架。车辆转弯时车轮存在明显角度不对中，使同一排滚珠沿周向运动的滚动速度差异较大，两排滚珠之间也存在这种速度差异，从而加剧了保持架面临的问题。

因此，保持架必须具有极高的弹性。但与此同时，使保持架恢复原来形状的内部回复力又必须足够大，以避免滚珠之间的间距过度增大，并使滚珠在进入非承载区时能够恢复到正确位置。

【原稿范围提示】本次上传原稿在 “These cages…” 处中断，原刊第 8—13 页未提供，不能作为本文翻译内容。

03 / 严苛工况验证

1982—1998：试验室之外，尼龙保持架进入铁路轴承

SKF 官方技术史提供了能够连续追踪的应用路径：1982 年开始在荷兰工程研究中心进行铁路圆锥滚子轴承单元（TBU）用聚合物保持架研究；1989 年在德国铁路货运车辆圆柱滚子轴承中积累现场经验；1990 年首批采用聚合物保持架的 TBU 交付。到 1998 年，SKF 已把这类结构作为相关铁路轴承的标准选项。

1998 年 SKF《Evolution》报道的失油对比试验具有代表性：在该文所述试验条件下，冲压钢保持架 TBU 约运行 70 km 后卡死，而聚合物保持架 TBU 继续运行约 500 km 时被主动终止。这个结果说明设计在特定失润滑工况下的优势，但不能推断任何 PA 保持架都可耐受相同温度或连续干摩擦运行。

图 3｜SKF 1986 年原刊的不同供应商材料疲劳试验。材料名称一致，动态性能仍可能因加工与结构差异而明显不同。

SKF 官方研究：Polymers enhance railway axlebox bearings（1998）及 The universal polymer cage for railways。  https://evolution.skf.com/us/polymers-enhance/

04 / 从专项技术到标准设计

1990—2010年代：尼龙保持架进入主流轴承制造体系

经过初期使用验证，尼龙保持架的适用范围逐步从相对简单的球轴承扩展至圆柱滚子、圆锥滚子、滚针、调心及多种特种轴承。它的普及并非意味着金属保持架退出市场，而是逐渐形成“按速度、温度、润滑、装配、材料兼容性和保持架引导方式选型”的并存格局。

1998 年：材料选择与注塑几何进入工程优化阶段

SKF 于 1998 年发表《Engineering polymers for designer cages》，讨论注塑技术如何改善滚动体导向、噪声与运行温度。文中称 PA66-GF25 占“聚合物保持架产量”的约 95%。必须强调，这个百分比对应当时 SKF 文章所述聚合物保持架材料结构，不是全球所有轴承采用尼龙保持架的比例。

FAG 与 Schaeffler：从可选结构走向标准产品

FAG / Schaeffler 的技术资料中，TV、TVH、TVP、TVP2、TVPB 等保持架代号对应不同的聚酰胺结构和引导方式。2024 年《Super Precision Bearings》继续列明：部分 N10、NN30 系列 X-life 超精密圆柱滚子轴承采用聚酰胺窗式保持架，并报告相关对比试验中温升最高降低约 12 K、极限转速试验最高提高约 25%。同一系列的额定动载荷提升还涉及整套轴承几何及内部设计变化，不能单独归因于保持架材料。

图 4｜SKF 原文中相同切向应力与相同切向伸长条件下，塑料、钢和黄铜保持架局部结构响应的定性比较。

SKF Evolution，1998：Engineering polymers for designer cages。  https://evolution.skf.com/engineering-polymers-for-designer-cages/

Schaeffler，2024：《Super Precision Bearings》，第 8 页。  https://schaeffler-publications.com/pdf/SP1_en-GB_2024-08.pdf

05 / 现代结构与选型

成熟的今天：尼龙保持架究竟改变了什么

对于机械设计师，现代 PA 保持架的意义集中在五个层面。第一，较低的质量和转动惯量有利于降低部分高速工况下的保持架动力学负担；第二，合理兜孔轮廓能够控制滚动体在非承载区的引导与碰撞；第三，聚合物弹性可在一定范围内吸收装配和运动差异；第四，注塑有助于形成金属切削较难经济实现的复杂结构；第五，预装滚动体和卡扣式结构可简化制造与装配。

工程边界同样不可忽略

尼龙保持架不是无限耐温、无限抗化学品或免润滑的结构。设计必须考虑长期温度—时间—应力耦合作用、润滑剂与清洗剂相容性、吸湿和热膨胀引起的尺寸变化、模具熔接线疲劳，以及高速偏心或失润滑时的保持架运动。对于极端高温、强腐蚀介质或特殊摩擦工况，金属、层压织物和 PEEK 等其他材料仍然重要。

因此，判断 PA 保持架是否更适合某个轴承，不能只对比抗拉强度或标称连续使用温度，而应把轴承类型、兜孔接触、引导间隙、保持架质量、加速度谱与应用寿命条件一起纳入验证。

图 5｜SKF 1986 年原刊 PA 材料在严苛恒温工况下的老化寿命区间示意；该图不是现代轴承的通用寿命预测曲线。

06 / 全球市场画像

产业发展与市场：规模已形成，但“尼龙率”不能随意估算

真正理解尼龙保持架的产业地位，需要把三类指标分开：整个轴承市场规模、轴承保持架零部件市场规模，以及尼龙保持架在全部轴承中的装配比例。后者需要按轴承型号、数量、尺寸和金额建立统一统计样本，目前缺乏充分可靠的全球公开口径。

图 6｜历史市场估算：2021 年全球保持架市场约 52.31 亿美元；2029 年 85.84 亿美元属于当时预测，不是 2026 年最新实绩。

2022 年的 Harsha 招股资料引用行业研究，估计 2021 年全球保持架市场约 52.306 亿美元，钢、黄铜、聚酰胺保持架合计约占 75%。因此不能写成“尼龙保持架占 75%”。此外，Harsha 在 2023 年年报中披露，自己在全球有组织的钢、黄铜及聚酰胺保持架市场约占 6.5%；

专业化供应链为何发展起来

保持架虽然通常只占轴承成品成本的一部分，但模具、材料、精度、疲劳可靠性和批次一致性要求不低。随着轴承制造商把专业零件交由成熟供应商配套，保持架行业逐渐形成独立产业链。Harsha 官网资料显示其 2002 年建立聚酰胺保持架生产设施，表明专业零部件供应商在 21 世纪初已经形成专门的 PA 保持架产能。

市场统计：Harsha 招股资料，第 121 页及其所引 Research N Reports；Harsha 2023 年年报。  https://data.cbonds.info/stock_documents/163239/2693-68d52d5c1de9203730bd1c610e24e3fe.pdf

Harsha 2023 年年报（细分市场份额），及公司历史（2002 年 PA 设施）。  https://www.harshaengineers.com/InvestorRelations/pdffiles/Annual%20Report_FY%2023.pdf

07 / KMF 的持续工程实践

从 1986 年起步的 KMF：大型轴承保持架带走向标准化

并非技术史的“第四阶段”：KMF 的研发起点已在前文 1980 年代的证据中列明。本章考察的是这家专业供应商如何在数十年中将保持架兜孔、滚动体预装及按米供货模式产品化。标准小中型轴承可以通过专用模具获得整体式环形保持架，但大型旋转轴承面对完全不同的几何与商业条件：直径可能变化很大、生产批量较小、需要现场安装、分段装配或特殊兜孔。若每个运行圆都制作单独的大型模具，会带来制造、库存与交付上的不经济。

保持架带（cage strip / cage tape）提供另一种设计路径：以具有标准兜孔节距和材料性能的连续带状保持架为基础，按照运行圆、滚动体规格和所需端隙截取长度，形成适配不同大型轴承的分段式或环形保持架。这是一种从“按轴承型号逐个做保持架”转向“按保持架功能和几何参数模块化供应”的技术路线。

KMF：长期产品开发与专业化细分市场

德国 KMF Kunststoff-Metall-Formteile GmbH 公司自 1986 年起为欧洲和海外轴承与直线系统制造商开发相关附件，并是“大型滚动轴承和直线系统用、按米供应的塑料保持架带”细分领域的全球市场领导者。该定位是 KMF 的官方自述，足以明确其并非一般塑料件代工企业，而是围绕大型轴承保持架技术和长度定制建立产品体系的专业供应商。

图 7｜以 KMF 球轴承保持架带产品形态为主题的概念渲染；展示绿色聚合物兜孔带与钢球的典型结构关系。

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图 8｜KMF 钢丝轨道轴承产品资料中的实际装配视觉（序号②），供对照确认其商业产品形态；具体规格及材料依官方型号样本核查。

KMF 官方公司介绍。  https://kmf-bearings.de/en/ 中文资料参考：中国区授权代理商：杭州融奕科技有限公司 网站内相关资料https://www.rongyikeji.net

08 / KMF 产品逻辑

KMF 的产品化能力：把尼龙保持架工程方法变成标准零件

KMF 的 WLK 100 官方产品图录将保持架分为球、滚针、圆柱滚子和交叉滚子等类别，并针对兜孔保持、引导方式、装配方向及供货长度给出结构与尺寸。LLK 100 则将类似思路延伸至直线运动系统。其核心不只是使用聚酰胺，而是在尽量标准化的结构中解决“如何把滚动体稳定保持在正确位置”。

表 1｜仅概括 KMF WLK 100 的官方系列分类；完整型号、尺寸和实际适用形式仍须以最新版图纸确认。

官网标准资料强调的优势包括：可适配多种运行圆直径、预装滚动体以减少装配零件、针对热膨胀差设置端隙，以及在合适引导设计下实现较安静的运行。这些属性与 SKF、FAG 长期形成的 PA 保持架工程认知相互印证。

专利时间线与制造能力对应关系

1986 年：KMF 官方确认开始轴承附件及保持架研发；1987 年：公司官方资料记载球链在企业内部首次亮相；1988 年：KMF 与 Schneeberger 的滚动体保持架共同申请得到明确专利记录；1989 年：KMF 与 Franke & Heydrich 的轴承共同申请专利获得 1989 年 11 月 28 日优先权。这些记录表明，KMF 在尼龙保持架商业化加速时已是参与者，而不是之后才进入行业的厂商。

KMF / Franke & Heydrich 专利 EP0429762B1，优先权 1989-11-28。  https://patents.google.com/patent/EP0429762B1/en

大直径保持架一个实际应用时不应忽略的设计量：保持架端隙

米制尼龙保持架带形成大直径环形结构时，材料与钢制/铝制轨道的热膨胀差可能十分显著。KMF《WLK 100 E》历史图录给出了不同运行圆、环境温差和轴承圈材料所对应的建议最小端隙。例如，运行圆直径约 1000 mm、温差 30°C、钢制轴承圈的表列值为 10.4 mm。该值是对应表格条件的官方建议，并不应机械套用到所有聚酰胺级别、结构或现代产品。

这类约束体现了专业保持架供应商的工程价值：不仅交付材料，更需要把模具成形、兜孔几何、节距、热膨胀、加工长度和装配要求整合为可采购的标准型号及应用规则。

09 / 机械工程结论

结语：从“选材料”到“设计保持架系统”

沿着 1950 年代的专利起点、1960 年代的制造探索、1986 年的 SKF 技术总结、1990 年代的铁路应用，以及今天的 FAG/SKF 标准轴承目录可以看到：尼龙保持架经过长期验证，已经形成成熟且多样化的工业技术体系。它与钢、黄铜等保持架材料并行，依靠不同的几何结构、引导方法、运行条件和生产规模实现各自价值。

当尺寸放大、生产批量缩小、保持架必须可分段或定长时，行业中早已参与研发的 KMF 等专业供应商持续发挥作用，将聚酰胺材料与标准化兜孔、按米供应、滚动体预装和应用尺寸工程结合。其意义不是重新证明尼龙保持架的可行性，而是将早已成熟的行业共识在大型轴承及直线系统中持续工程化、产品化。

尼龙保持架的发展史，本质上是一段轴承设计理念由“材料与制造”走向“材料—运动学—结构—应用—供应链协同”的历史。

文献与图源  /  可追溯原始记录

01   SKF 1957 专利 GB833847A   ·  

02   H. Kunkel，Ball Bearing Journal No.227（1986）   ·  

03   H. Kunkel 相关 SKF 专利发明人目录   ·  

04   SKF，Polymers enhance railway axlebox bearings（1998）   ·  

05   SKF，Engineering polymers for designer cages（1998）   ·  

06   SKF，SKF polymer products and components（2016）   ·  

07   Schaeffler，Super Precision Bearings（2024）   ·  

08   全球保持架市场估算，Harsha 招股资料   ·  

09   Harsha，2023 年年报   ·  

10   KMF 官方公司介绍与保持架技术   ·  

11   KMF官方中国区代理商杭州融奕科技有限公司相关中文资料：https://www.rongyikeji.net/bearing_cage_seperator/