陶瓷培林與普通培林的差別

車狂之家手編輪工作室
發表於2017/03/10
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培林(Bearing),一般中文名稱應叫「軸承」,培林只是英音直翻。開頭先正名一下,讓大家知道我們通稱的培林就是軸承,這東西用在許多會轉動的物件上,當然單車上也不少;比方花鼓、BB(Bottom Bracket)、踏板、頭碗。

▲ 連接大盤組(Crankset)與車架的BB也會用到培林。(圖片來源:123RF)


據小索所知,大概是7、8年前起,單車興起一股陶瓷培林(Ceramic Bearing)改裝的熱潮,商家會宣傳陶瓷培林的好處,基礎原理就是陶瓷珠的精度可以高過一般的鋼珠,在轉動時有更低的阻力,而在單車上最常看到的改裝件就是用在花鼓與BB上

當時小索在花鼓中嘗試了陶瓷培林,剛開始用「手」轉的順暢度的確很好,但是騎幾次後就會有顆粒感產生,而且愈來愈嚴重-坦白說在騎乘時沒法感受到陶瓷培林的「順」,早夭倒是真的。

其實經過理性的思考過後就會很清楚:若是培林的阻力如此之大,那摩擦產生的廢熱會使整個花鼓升溫;但實際上是不會有這種情況發生的。

▲ 培林只是英音直翻,中文名稱應叫「軸承」。(圖片來源:123RF)


那陶瓷培林通常用在哪呢?一般就是高轉速的環境下,比方:萬轉。

用在單車的花鼓上是否有效果?

首先我們要先得知單車上的使用環境:「低轉速、耐衝擊」

以時速30km/h來說,花鼓rpm(revolution per minute-每分鐘轉速)是多少?
30000(m) / 60(min) / 2.1(公路車輪周長) = 238rpm
238rpm,這轉速很難突顯出陶瓷培林的優勢實際能省下多少力呢?這是消費者想知道的,而Zipp給了一個答案:陶瓷培林在50km/h下對比 一般培林約可省去 0.8W功耗 ,這是非常昂貴的選擇。

▲ ZIPP 303 Firecrest® Carbon Clincher 產品評述(圖片截取自ZIPP官網/小索提供)


懷疑為科學之母,別人說的我們不該盡信,至少要做些驗證,下述是摩擦力矩的公式,可在SFK的官網找到:

▲ 摩擦力矩計算公式(圖片截取自SFK技術文件/小索提供)


讓我們來驗算一下:
μ = 0.0015
P = 負荷 = 車+人90kg = 882N
D = 軸承內徑 = 0.015m
M = 磨擦力矩 = 0.5 * 0.0015 * 882 * 0.015 = 0.0099225 (N-m)
最後再套入以下公式:功耗(w) = 2π * 磨擦力矩(N-m) * 轉速(rpm) / 60
功率 = 2 * 3.14159 * 0.0099225 * 238 / 60=0.247W

良好潤滑不具密封(備註1,2)的情況下,經以上的公式推導:即便用的培林0阻力好了,在速度30km/h,車+人負重90kg,只能省下0.247W。當然這是指很完美理想的狀態;而以耐用度為前提之下,油品的潤滑與密封膠蓋雖會增加阻力,但這是無法省略的。透過上述的論證,陶瓷培林用在花鼓上能讓你省下多少力?有,但是非常低。

這時回到單車培林另一個使用條件耐衝擊。路面一直都不是很平整的,常常有坑洞要閃,陶瓷珠的硬度非常高,反而會造成培林內、外環損傷,最終的結果只怕是:省下的力有限,但卻更不耐用。可見得陶瓷培林用在花鼓上,似乎不是個好選擇。


那用在BB上呢?

市面上有些BB的設計上是以防水、防塵、耐用度著稱的,比方Shimano。如果它轉起來的阻力讓你很不開心,我相信台廠有很多改裝品可做選用,順暢度一定會讓人滿意。到頭來畢竟用的人喜歡最重要,您說是吧!

▲ 也有人將BB改用陶瓷培林。(圖片來源:123RF)


*註1:良好潤滑-培林內部要注油,一般愈黏的油,阻力愈大但愈耐用。
*註2:密封-單車是在路上跑的會有很多外在的灰塵、水氣去影響到培林(生鏽、磨損),所以一般只會用膠蓋的;雖然鐵蓋、無蓋阻力低,但小索認為不會有廠商為了這一點點的順暢度而去犧牲耐用度,除非該花鼓廠保証它的培林一定不會進水進灰才有可能。
▲ 由左至右:無蓋、膠蓋、鐵蓋的培林。(圖片來源:123RF)

 

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