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鄒小姐：13326633089 -
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軸承是一切旋轉(zhuǎn)機(jī)械的靈魂，被稱為機(jī)械工業(yè)的“芯片”。如果世界上沒了軸承，基本全部高端裝備及精密儀器都得罷工，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、精密機(jī)床、高鐵、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車等。
氮化硅混合軸承
談到軸承，先進(jìn)陶瓷行業(yè)的人們必然會(huì)想到一種與它緊密相連的材料——氮化硅(Si3N4)。因具備密度小、硬度高、耐高溫、耐腐蝕、電絕緣、不導(dǎo)磁、抗壓強(qiáng)度高、自潤(rùn)滑性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，氮化硅又被稱為“陶瓷王”。目前，以氮化硅球作為滾動(dòng)體的軸承已是世界上研究最熱門、性能最優(yōu)異、應(yīng)用最廣泛的高端陶瓷軸承。
一、自行車中的氮化硅陶瓷球軸承
上方夸了氮化硅陶瓷球軸承那么多，大家是不是都認(rèn)為如此高端的材料必須只能用在軍工或者風(fēng)力發(fā)電等民用高端領(lǐng)域？其實(shí)也不一定，比如說在自行車中也是可以使用的，以下就是它的一些應(yīng)用形式，多數(shù)出現(xiàn)在公路自行車及山地自行車中。
①陶瓷中軸
中軸，是安裝在自行車五通位置的軸承，是支撐牙盤曲柄組旋轉(zhuǎn)、降低摩擦系數(shù)的重要部件。它是找到陶瓷軸承最常見的地方之一，CeramicSpeed、C-Bear、Wheels Manufacturing和 FSA 等品牌提供了各種陶瓷軸承的中軸標(biāo)準(zhǔn)，或替代鋼軸承的陶瓷軸承套件的升級(jí)選項(xiàng)。
陶瓷中軸是一種相當(dāng)普遍的升級(jí)方式
②花鼓陶瓷軸承
花鼓也是在自行車上使用陶瓷軸承最流行的地方之一?；ü牡妮S承分為培林和珠擋兩種結(jié)構(gòu)，培林實(shí)際上是一種封裝好的滾珠軸承，裝配時(shí)直接塞進(jìn)花鼓即可，而珠擋結(jié)構(gòu)需要一顆顆滾珠進(jìn)行裝配，培林結(jié)構(gòu)一般用于中高端軸承。
許多品牌提供帶有標(biāo)準(zhǔn)鋼制軸承或陶瓷軸承的花鼓或輪組。就像底架一樣，也有套件可以將現(xiàn)有的鋼制軸承換成陶瓷軸承
③陶瓷軸承后撥導(dǎo)輪
將后變速器上的滑輪（也稱為騎輪）升級(jí)為陶瓷軸承可以優(yōu)化速度后撥鏈器，是減少能損耗的途徑之一，將標(biāo)準(zhǔn)滑輪換成超大的滑輪也是如此。
CeramicSpeed的OSPW超大陶瓷滑輪系統(tǒng)已經(jīng)成為pro peloton中相當(dāng)常見的景觀
④陶瓷碗組
碗組是位于前叉立管和車架之間的軸承，也分為培林和珠擋結(jié)構(gòu)。為什么選擇陶瓷碗組軸承？畢竟，在這里節(jié)省瓦特并不是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。但陶瓷軸承聲稱的無腐蝕性和持久的特性才是重要的，這可能有助于減少碗組維修和最終更換的頻率。
二、氮化硅陶瓷球軸承的優(yōu)缺點(diǎn)
事實(shí)上，要不要在自行車中使用氮化硅軸承一直是個(gè)比較有爭(zhēng)議的話題。與鋼球軸承相比，氮化硅陶瓷球軸承的性能必然是能勝過前者的，比如說重量輕、極限轉(zhuǎn)速高、摩擦力矩小、運(yùn)轉(zhuǎn)精度好、使用壽命長(zhǎng)等，總結(jié)就是能讓自行車運(yùn)動(dòng)部件更輕松地轉(zhuǎn)動(dòng)起來，而且維護(hù)成本更低。
當(dāng)然，氮化硅陶瓷球軸承還是有“缺點(diǎn)”的，就是貴。有人認(rèn)為，雖然陶瓷軸承確實(shí)減輕了重量（它們可以比鋼軸承輕 50%），但從整輛自行車的角度來看，重量的減輕幾乎完全可以忽略不計(jì)，但要擁有它們卻要付出比鋼軸承多十倍的金錢，如CeramicSpeed為螺紋車架五通設(shè)計(jì)的BSA外置旋入式中軸要價(jià)高達(dá)298英鎊。
氮化硅陶瓷球不僅是看起來像魚子醬，價(jià)格也很像
說了這么久還沒正式介紹一下CeramicSpeed，有些不應(yīng)該。CeramicSpeed是2007年創(chuàng)立的一家丹麥公司，專注于設(shè)計(jì)制造自行車上使用的高性能陶瓷軸承，也是多個(gè)職業(yè)自行車隊(duì)選擇的軸承器材供應(yīng)商。而氮化硅陶瓷球到底為什么這么貴，CeramicSpeed的高級(jí)技術(shù)和銷售教育專家 Paul Sollenberger其實(shí)有在一次訪談中給出過答案——他談到，CeramicSpeed的氮化硅陶瓷球制造過程足足要60-70天，具體內(nèi)容可看下方（數(shù)據(jù)僅代表CeramicSpeed本身）：
1、與大多數(shù)陶瓷制品一樣，氮化硅球也用粉體制造，然后通過熱等靜壓制成氮化硅毛坯球，該過程約30小時(shí)，使材料接近所需的最終尺寸。接著進(jìn)行同樣時(shí)間的冷卻和壓力釋放階段，以阻止軸承破碎或變脆。
（注：氮化硅毛坯球的制造技術(shù)對(duì)氮化硅陶瓷球的后續(xù)加工過程影響很大，毛坯球的尺寸公差及表面質(zhì)量將決定著陶瓷球最終質(zhì)量）。
2、軸承球冷卻完畢后將進(jìn)行磨削加工，CeramicSpeed在該工序需要大約30天，這個(gè)過程將消除模具線，并使其更接近所需的最終尺寸。
3、最后階段是拋光，軸承球置于拋光液中以消除任何進(jìn)一步的凸起部分，最后進(jìn)行水拋光。Sollenberger稱：“這提供了‘最平滑的表面光潔度和0.001毫米以內(nèi)的精確球形度’”。
看看CeramicSpeed氮化硅陶瓷軸承的表現(xiàn)
三、氮化硅陶瓷球軸承在自行車市場(chǎng)受歡迎嗎？
按CeramicSpeed官方的說法，對(duì)比普通的標(biāo)配軸承，更換CeramicSpeed的花鼓、中軸和導(dǎo)輪軸承可以給你節(jié)省大約9瓦的功率。The Rider Firm的經(jīng)理 Ollie Gray說：“這聽起來可能不是很多，但如果你問任何職業(yè)騎手，他們都會(huì)告訴你節(jié)省的10瓦可能就會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，尤其是在計(jì)時(shí)賽或單人突圍賽中。”
因此在最近幾年的大環(huán)賽中，在意微弱邊際性能提升的職業(yè)自行車手們，已經(jīng)紛紛用上了各種各樣的陶瓷軸承。而職業(yè)車手的器材搭配一直是業(yè)余愛好者追隨模仿的對(duì)象，自然業(yè)余玩家也就越來越傾向于給自己的戰(zhàn)車升級(jí)陶瓷軸承。
不過既然有捧場(chǎng)的自然也會(huì)有反對(duì)的聲音。首先當(dāng)然是“太貴”的問題，英國(guó)零部件制造商Hope的Alan Weatherill認(rèn)為：“氮化硅陶瓷球軸承的運(yùn)行摩擦力小，在以20000 rpm運(yùn)行的工業(yè)應(yīng)用中確實(shí)可提供顯著的優(yōu)勢(shì)。但當(dāng)陶瓷軸承只是以300 rpm的轉(zhuǎn)速運(yùn)作時(shí)（如自行車花鼓），這種效率的細(xì)微提升對(duì)功率輸出產(chǎn)生的影響其實(shí)是微乎其微的。對(duì)比起大幅增加的成本而言，顯然是不值當(dāng)?shù)摹！?/span>
Edco輪組的首席執(zhí)行官，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)專家Paul Lew也支持Hope的觀點(diǎn)，同時(shí)他提到，一輛公路車?yán)響?yīng)能夠應(yīng)付各種環(huán)境，比如有塵土、甚至雨天，這些都不符合陶瓷軸承球的適用條件。
總之在自行車屆，陶瓷軸承在受到一些人的追捧同時(shí)，也有人對(duì)它不屑一顧，您又是怎么看呢？
資料來源：
吳承偉,張偉,李東炬. 超精密高性能氮化硅軸承研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]. 精密制造與自動(dòng)化,2020(1):1-3,11.
Are ceramic bearings actually worth it? By Stan Portus
粉體圈 Nana整理
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