自行车陶瓷滚珠轴承----译者：YEQI，译自：美国PARKTOOL

自行车陶瓷滚珠轴承

 

译者：YEQI

 

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    陶瓷滚珠轴承越来越多地被应用到自行车和其他一些业余休闲类器具上，如鱼杆的线转轴、模型赛车、滚轴轮滑鞋等等。大多数的自行车滚珠轴承都可以用陶瓷滚珠轴承所替代。这种陶瓷滚珠轴承一般由钢制内外圈和陶瓷滚珠所组装而成，也可单独由陶瓷滚珠所构成滚珠轴承组。（如图一）

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2007-11-9 17:22

 

    陶瓷滚珠轴承的最初是应用在一些高转速、高负载、高温的工业场合。自行车并非高负载、高温和高转速。经过粗略计算，自行车以每小时>80公里的速度骑行，自行车轮毂的转速也仅仅是每秒11转左右。而一个发动机的曲轴在工作运转时可达到每秒100转。

 

    滚珠轴承的质量可以划分为不同的等级，比如滚珠的园度这个重要的指标，一个等级为G25的轴承钢珠可评定为高品质的产品。如果我们把这个等级换算为尺寸公差的话，G25等级的圆形精度可达到25/1,000,000英寸。而廉价的钢珠一般是G300级别的，圆形精度是300/1,000,000英寸。而陶瓷滚珠轴承可达到G5等级，这个精度等级是非常高的，比钢珠高出许多。

 

    然而，除了精度等级的差别之外，材质的性能差异对轴承的表现起到至关重要的作用。用来衡量材质硬度的指标叫做洛氏硬度，硬度越高的材质耐磨性就越好。一般轮毂轴和轴碗的硬度是55～60，钢珠的硬度是60～65，而陶瓷滚珠的硬度是75左右。陶瓷滚珠不仅仅是本身具有高的耐磨性，对整个轴承系统的耐磨性有了较大的提升。

 

    另外，轴承滚珠的表面抛光工艺也是比较重要的。陶瓷滚珠的表面抛光粗糙度和钢珠的差不多。在下面的图片里，图二是G25等级钢珠的表面显微图片（放大200倍），磨削纹路是平行的，图三是陶瓷滚珠的表面显微图片对比。

 

图二 钢珠的表面显微图片 200 X

 

 

图三 陶瓷滚珠的表面显微图片 200 X

 

    陶瓷材质的内部结构是颗粒状的，类似于钢珠的微观结构（如图四和图五）。但是陶瓷滚珠的刚性却比钢珠的高很多。刚性是材质的一个重要特性，用来衡量不同材质在受到同样负载的情况下变形（压扁）的大小，学术上称作“弹性模量”（Modulus of Elasticity）。轴承钢珠的弹性模量大约为30,000,000磅每平方英寸，而氮化硅陶瓷滚珠的弹性模量达到47,000,000磅每平方英寸。也就是说陶瓷滚珠在负载的情况下变形更小，保持原来的园度更好，能够传递更多的动能。另外，陶瓷滚珠的密度只有3.20g/cm3，而钢珠的密度为7.8g/cm3，同样尺寸规格的陶瓷滚珠重量只有41％左右，这样一来，陶瓷材质的高刚性对陶瓷滚珠轴承的性能表现有很大的帮助。

 

 

图四 陶瓷滚珠的微观颗粒结构 200X.

 

图五 钢珠的微观颗粒结构 200X.

 

    对于安装，陶瓷滚珠轴承跟普通钢珠轴承一样，没有什么差别。陶瓷滚珠的清洁和润滑程序也跟钢珠一样，然后进行安装和调试，里面涂满油脂。Park Tool PolyLube PPL-1 和PPL-2这两种油脂都适用于钢珠轴承和陶瓷滚珠轴承。（如图6）

 

图六 陶瓷滚珠轴承的安装过程跟钢珠的一样

 

对于含有内外圈的陶瓷滚珠轴承，可以把橡胶密封圈翘起来检查润滑脂的情况，以免使用一段时间后润滑脂减少，但先要把轴承拆下来。对于中轴和曲柄上的轴承，必须要小心把轴承外面的塑料盖卸下（如果有），用一个小工具（如小改锥）小心撬开来，（如图七）然后用干净的抹布小心清理轴承，然后涂抹油脂，最后小心把橡胶密封压回原来的位置。

 

图七 小心地撬开密封圈