這篇整理自【舒迷說】《腳踏車的培林不簡單》這支影片,逐字稿經過精簡。影片連結:https://www.youtube.com/watch?v=1cGvOFM1Z4Y
摘要
培林就是軸承,作用是把轉動的零件固定在位置上,同時降低阻力。舒迷介紹腳踏車上用到的幾種軸承、各自裝在哪裡,說明緊配與安裝拆除的原理,並實際示範花鼓培林的拆裝。重點是:正確安裝不會傷培林,但拆除多半會,所以不要常拆。
大綱
- 軸承的兩個功能:定位、降低阻力
- 構造:內圈、外圈、滾動元件、保持器、密封蓋
- 腳踏車常用的四種:深溝滾珠、角接觸、滾針、止推
- 各部位用哪一種:BB、踏板、花鼓、頭碗、導輪、夾器
- 緊配的觀念:從緊配的那一圈施力,力量不要通過滾珠
- 拆除幾乎都會通過滾珠,拆下來的不保證能再用
- 花鼓培林拆裝示範;預壓沒調好是最常見的問題
逐字稿
大家好,歡迎收看舒迷說頻道。這一集要講培林,也就是軸承,英文叫 Bearing。舒迷現在不太處理培林了,有專門的人在做這方面的服務,但它很基本,也很有趣。我剛進自行車產業的時候,除了做 bike fitting,就是幫大家升級培林。
先給軸承一個定義。它有兩個功能:第一,把活動的零件約束在固定的位置,例如讓軸在原地轉、不要跑來跑去。第二,降低阻力。降低阻力有兩種方法,一種是把滑動摩擦變成滾動摩擦,滾動阻力比滑動阻力小;另一種還是滑動,但用摩擦力比較低的材質,例如銅套、一硬一軟的金屬配在一起,或是類似鐵氟龍的材質。
再看構造。我們用得最多的是深溝滾珠軸承,有外圈跟內圈,中間是滾動元件。滾動元件可以是滾珠,也可以是細棒狀的滾針或圓柱形的滾柱。滾珠之間要有保持器,讓珠子不會互相碰撞,保持器有金屬的也有塑膠的。外面是密封件:有完全不裝的;有鐵蓋,阻力比較小,只能防塵;腳踏車用的多半是膠蓋,可以防水,但防水的效果好壞不一。
軸承發展一兩百年了,細節非常多。除了尺寸,每顆都有編號,可以查到外徑、內徑、厚度、種類、密封形式,另外還有精密度的等級。這裡有個觀念:精密度不是越高越好,要看工作的狀態。環境很嚴苛的話,精密度太高反而容易損壞,性能也會掉很多,陶瓷培林就是這樣。
腳踏車常用的有四種。第一種是深溝滾珠軸承,用途最廣。它承受的是徑向的力,也就是跟軸垂直的方向,所以耐重壓,但不耐軸向的推力。第二種是角接觸軸承,也叫斜角滾珠軸承,滾動元件跟內外圈之間有一個接觸角,所以徑向跟軸向的力都可以承受;深溝滾珠的接觸角是 0 度。第三種是滾針,用在卡踏的軸心。第四種是止推軸承,兩個圓盤中間夾著珠子,可以承受正面的壓力同時旋轉,比較高階的夾器會用,等級低一點的就用銅墊片代替。有些地方其實應該用角接觸軸承,但構造複雜、單價高,就拿深溝滾珠來取代。
車上哪些地方有軸承?BB 用深溝滾珠或角接觸。卡踏靠外側是深溝滾珠,靠中間受力大的地方是滾針。前後花鼓用深溝滾珠或角接觸。頭碗百分之九十九用角接觸,少數用滾針,效果不是很好;有知名的車架用深溝滾珠做頭碗,我覺得不太恰當。導輪用的是沒有滾珠的滑動軸承。夾器裡有止推軸承,因為作動的時候有正向壓力又要能轉動。常被拿來升級的是 BB、花鼓、導輪,現在連頭碗都有人改;踏板多半只做維修。
接著講安裝,要先懂緊配。緊配就是要用壓力壓進去,通常是一到兩條,一條是百分之一公釐。有的是內圈跟軸緊配,有的是外圈跟座緊配。原則是:內圈緊配就從內圈壓,外圈緊配就從外圈壓。反過來,外圈緊配卻從內圈壓,力量就會通過滾動元件,有損傷的機率,不一定會壞,但那是不好的安裝方式。所以安裝工具的設計重點,就是讓力量的傳導不經過滾珠,這樣安裝可以做到非常安全。
但拆除不一樣。這種小培林在拆的過程中,力量幾乎都會通過滾動元件,所以拆得越少越好,拆下來的零件不保證能再裝回去,一定要檢查,有損壞就換新。這也是我不建議經常拆卸的原因。
工具方面,修補我常用的是 SKF 的鋼珠培林,等級算蠻高。現在改裝市場流行陶瓷,單價貴很多,大家還是樂此不疲。花鼓常用的尺寸是 6901、6903、608 這幾種,30mm 軸心的 BB 用的是 6806。安裝工具是一支螺桿配上不同尺寸的壓蓋,壓的時候只接觸緊配的那一圈;沒有專用工具的話,找螺桿跟尺寸合適的墊片也能土炮。拆除工具有用螺桿慢慢拔出來的,但大部分的拆法都很暴力,把工具插進培林中心,用衝擊錘敲出來。量尺寸可以用游標卡尺,量出外徑、內徑、厚度就能查到編號,買一顆一樣的回來。
BB 是把培林裝進一個殼,再把殼裝到車架上。鎖牙式的一組幾百塊,用角接觸培林、號稱用不壞的一組要五千,差十倍。壓入式的安裝沒什麼問題,拆除就麻煩,所以多半不維修。
實際示範花鼓。先把軸心拆掉,用旋轉式的拔出器從內圈撐住,把培林拉出來。這顆是外圈緊配,我們卻從內圈拉,所以力量通過了滾珠,有損壞的風險。不打算回收的話,更常見的做法是直接拿一支軸把它敲出來。
培林可不可以保養?可以,把蓋子打開、舊油洗掉、上合適的新油再蓋回去,前提是它沒有損壞。但我個人不保養,這種小培林一顆幾百塊,直接換新比較符合成本效益;大型機械上一顆幾萬、幾十萬的才值得維修。
有些原廠花鼓用的培林是特規的,一邊膠蓋、一邊鐵蓋,鐵蓋阻力小、放在內側,內側碰不到水跟灰塵。一般人買不到這種規格,買到的都是兩邊膠蓋,簡單的做法是把朝內那一邊的膠蓋拿掉。
安裝的時候,培林放進去、膠蓋朝外、要對正,套上對應尺寸的墊片,轉動螺桿把它壓到底。靠著墊片,力量不會經過滾珠,所以是安全的。緊配如果超過兩條會太緊,外圈受壓往內縮,培林就會變得不順、卡卡的。裝好之後轉轉看,有顆粒感就要確認哪裡有問題。
最後把軸心跟預壓蓋裝回去。預壓就是往內的壓力,BB、花鼓、頭碗都要調預壓,安裝之後出問題,最常見的就是預壓沒調好。
後花鼓更複雜一些,棘輪座裡面還有兩顆培林,很難拆。有些高階花鼓裡面是角接觸培林,拆開可以看到內圈、防塵蓋、保持器加鋼珠。也有人改用同尺寸的深溝滾珠培林來取代,比較方便,但我覺得角接觸的性能比較好。
總結
偶爾自己玩一下培林蠻有趣的,但門檻不低:要懂這些知識,還要準備很多工具,零件本身也不便宜。記住兩個原則就好:安裝時力量不要通過滾珠,拆除能少就少。
▶ 看完整影片:【舒迷說】《腳踏車的培林不簡單》
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後續還會介紹自行車相關的主題,想看什麼可以留言給我喔!
關於舒迷
舒迷、Suhumi、陳立人。
國立成功大學水利及海洋工程學系畢業,曾任攝影社長、墾丁國家公園解說員。
營建工程、電信服務、金融服務、自行車、體能業界資歷。舒迷車坊負責人。
18年 6000 人以上自行車座艙設定(Bike Fitting)經驗。
Suhumi Fit Bike Fitting 系統開發者。
美國 Retül 3D 動態捕捉系統認證 Fitter 。
美國 Body Geometry Fit 系統認證 Fitter 。
IHFI(國際康體學院)認證保護脊椎運動教練。
TSCA(台灣肌力及體能訓練協會)肌力與體能訓練專業3級教練。
USAW(美國舉重協會)運動表現訓練專業教練。
怪獸肌力與體能訓練 B 級教練。
怪獸訓練教練俱樂部1~4期、教練研究班1~4及6期。
2011 足部生物力學與自行車運動傷害講習,陽明大學醫學工程研究中心。
2013 亞洲運動科學研討會,文化大學體育系與北愛阿華大學教練團主辦。
2013 競技運動暨教練科學研討會,師大體育系與美國東田納西州立大學主辦 。
2015 國立體育大學國際教練科學研討會。
2017 耐力運動暨教練科學研討會,蓬勃與美國東田納西州立大學主辦 。
2019 McGill method level 1&2 認證,研討脊椎生物力學與訓練機制。
完成過的公路自行車挑戰:塔塔加登山賽、陽金 P 字山道登山賽、武嶺登山賽、北海岸自行車賽、環花東大賽、環蘭陽溪、永不放棄 300K…
完成過的鐵人三項挑戰:2007 台東之美鐵人 51.5、2007 墾丁鐵人 51.5、IRONMAN 70.3 TAIWAN(2012 / 2013 接力)、2015 Challenge Taiwan 113。
完成過的路跑挑戰:2019 名古屋城市馬拉松半馬、2019 金澤馬拉松全馬。
