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轴承是一(yi)切旋转机(ji)械的(de)灵(ling)魂，被称为机(ji)械工(gong)(gong)业的(de)“芯片”。如果世界上(shang)没了(le)轴承，基(ji)本全部高端装备及精(jing)密仪器都得罢工(gong)(gong)，如航空发动机(ji)、精(jing)密机(ji)床、高铁、风力发电、电动汽车等。

氮化硅(gui)混合轴承

谈到轴承，先(xian)进陶(tao)瓷行(xing)业的(de)人们必然会想到一种与(yu)它紧(jin)密相连的(de)材料——氮化硅(Si₃N₄)。因具备密度(du)小(xiao)、硬度(du)高(gao)、耐高(gao)温、耐腐蚀、电绝(jue)缘、不导磁(ci)、抗(kang)压强度(du)高(gao)、自润滑性(xing)能好等诸多优点(dian)，氮化(hua)硅又被(bei)称为“陶瓷王”。目(mu)前(qian)，以氮化(hua)硅球作(zuo)为滚(gun)动体的轴承已是世界上研究最(zui)热门、性(xing)能最(zui)优异(yi)、应用最(zui)广泛的高(gao)端陶瓷轴承。

一、自行车中(zhong)的氮化硅陶瓷球轴承

上(shang)方(fang)夸了(le)氮化硅陶瓷球轴(zhou)承那么多，大家(jia)是不是都认为如(ru)此高端(duan)(duan)的材料必须只能用(yong)(yong)在(zai)军工或者风力发电等民(min)用(yong)(yong)高端(duan)(duan)领域？其(qi)实(shi)也不一定(ding)，比如(ru)说在(zai)自行车(che)中也是可以使用的(de)，以下(xia)就是它(ta)的(de)一些应用形式，多数(shu)出现在(zai)公路自行车及山地自行车中。

①陶瓷(ci)中轴(zhou)

中(zhong)轴(zhou)，是安装(zhuang)在自行车(che)五通(tong)位置(zhi)的轴(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)，是支撑牙(ya)盘(pan)曲柄组旋转、降低摩擦系(xi)数的重要部(bu)件(jian)(jian)。它是找到陶(tao)瓷轴(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)最常(chang)见的地(di)方(fang)之(zhi)一，CeramicSpeed、C-Bear、Wheels Manufacturing和 FSA 等品牌提供(gong)了各(ge)种陶(tao)瓷轴(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)的中(zhong)轴(zhou)标准(zhun)，或替代钢(gang)轴(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)的陶(tao)瓷轴(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)套件(jian)(jian)的升级(ji)选项。

陶瓷中(zhong)轴是(shi)一(yi)种相当普遍的升级(ji)方式

②花鼓陶(tao)瓷(ci)轴承(cheng)

花鼓(gu)也是在(zai)自行(xing)车(che)上(shang)使用陶瓷轴(zhou)(zhou)承最流行(xing)的(de)地方之一(yi)。花鼓(gu)的(de)轴(zhou)(zhou)承分为培(pei)(pei)林和珠(zhu)挡两种(zhong)结构(gou)，培(pei)(pei)林实际上(shang)是一(yi)种(zhong)封装好的(de)滚珠(zhu)轴(zhou)(zhou)承，装配(pei)时(shi)直接塞进花鼓(gu)即可(ke)，而珠(zhu)挡结构(gou)需要(yao)一(yi)颗(ke)颗(ke)滚珠(zhu)进行(xing)装配(pei)，培(pei)(pei)林结构(gou)一(yi)般用于中高端轴(zhou)(zhou)承。

许多品牌提供带有标准钢(gang)制(zhi)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)或(huo)陶瓷轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)的花(hua)鼓或(huo)轮组(zu)。就像底架(jia)一样，也有套件(jian)可以将现有的钢(gang)制(zhi)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)换成陶瓷轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)

③陶瓷轴承后拨导轮

将(jiang)后(hou)变速(su)器上的滑轮（也称为(wei)骑轮）升级(ji)为(wei)陶瓷轴承可以优(you)化速(su)度后(hou)拨(bo)链器，是减少能损耗的途径之(zhi)一(yi)，将(jiang)标准滑轮换(huan)成超大(da)的滑轮也是如此。

CeramicSpeed的OSPW超大陶瓷(ci)滑轮系统已经成为pro peloton中相当常见的景观(guan)

④陶瓷碗组

碗组是位于前叉立(li)管和车(che)架(jia)之间(jian)的(de)轴承(cheng)，也分(fen)为培(pei)林和珠(zhu)挡结构。为什么选择陶(tao)瓷碗组轴承(cheng)？毕(bi)竟，在这里节(jie)省瓦特(te)并不是一个优先事(shi)项。但陶(tao)瓷轴承(cheng)声称的(de)无腐蚀性和持久(jiu)的(de)特(te)性才是重要(yao)的(de)，这可(ke)能有助于减少碗组(zu)维修(xiu)和(he)最(zui)终(zhong)更换的频率(lv)。

二、氮化硅陶瓷(ci)球轴承的(de)优缺点

事实上，要不要在自行车(che)中使用(yong)氮(dan)化(hua)硅轴(zhou)承(cheng)一直(zhi)是个比(bi)较有争议的(de)话(hua)题。与钢球轴(zhou)承(cheng)相比(bi)，氮(dan)化(hua)硅陶(tao)瓷球轴(zhou)承(cheng)的(de)性能必然(ran)是能胜过前(qian)者的(de)，比(bi)如说重量轻、极限转(zhuan)速(su)高、摩(mo)擦(ca)力矩小(xiao)、运转(zhuan)精度好、使用(yong)寿命长等(deng)，总结就是能让自行车(che)运动部件更(geng)轻松地(di)转(zhuan)动起来，而且维护成本更(geng)低。

当然，氮(dan)化(hua)硅陶瓷(ci)球轴承还(hai)是(shi)有(you)“缺点”的，就是(shi)贵。有人认为，虽然陶(tao)瓷轴承(cheng)确(que)实(shi)减(jian)轻了重量（它们(men)可(ke)以比钢轴承(cheng)轻 50%），但(dan)从整辆自行车的角度来看，重量的减轻几乎完全可(ke)以忽(hu)略不计(ji)(ji)，但(dan)要拥(yong)有(you)它们却要付(fu)出比(bi)钢轴(zhou)承多十倍(bei)的金钱，如CeramicSpeed为螺纹车架五(wu)通(tong)设计(ji)(ji)的BSA外置(zhi)旋(xuan)入式(shi)中轴(zhou)要价高达298英镑。

氮(dan)化(hua)硅(gui)陶(tao)瓷球不(bu)仅(jin)是看起来像(xiang)鱼子酱，价格也很(hen)像(xiang)

说了这么(me)久还没正式介绍一下(xia)CeramicSpeed，有些不(bu)应(ying)该。CeramicSpeed是(shi)2007年创立的(de)(de)一家丹麦公司，专注于设(she)计制(zhi)造自行(xing)车上(shang)使用的(de)(de)高(gao)性能陶瓷(ci)(ci)轴(zhou)承(cheng)，也是(shi)多个职业自行(xing)车队选择的(de)(de)轴(zhou)承(cheng)器材供应(ying)商。而氮化(hua)硅陶瓷(ci)(ci)球(qiu)到(dao)底为什么(me)这么(me)贵(gui)，CeramicSpeed的(de)(de)高(gao)级技(ji)术和销售教(jiao)育专家 Paul Sollenberger其实有在(zai)一次(ci)访谈中给出过答案(an)——他(ta)谈到(dao)，CeramicSpeed的(de)(de)氮化(hua)硅陶瓷(ci)(ci)球(qiu)制(zhi)造过程(cheng)足(zu)足(zu)要60-70天(tian)，具(ju)体内容(rong)可看(kan)下(xia)方（数据仅代表(biao)CeramicSpeed本身）：

1、与大多数陶(tao)瓷制品一样，氮化硅(gui)球也用粉体制造，然后通(tong)过热等静压制成氮化硅(gui)毛坯球，该过程约30小时(shi)，使材料接近所需的最终(zhong)尺寸。接着进(jin)行同样时(shi)间的冷却和压力释放阶段(duan)，以阻止轴承破碎或变脆。

（注(zhu)：氮化硅毛坯球(qiu)的(de)制造(zao)技术对(dui)氮化硅陶瓷(ci)球(qiu)的(de)后续加工过(guo)程影响很大，毛坯球(qiu)的(de)尺(chi)寸公差及表面(mian)质(zhi)量将决定着陶瓷(ci)球(qiu)最终质(zhi)量）。

2、轴承球(qiu)冷却完(wan)毕后将(jiang)进行磨(mo)削加(jia)工，CeramicSpeed在该工序需要(yao)大约30天(tian)，这个过程(cheng)将(jiang)消(xiao)除(chu)模具线，并使其更(geng)接近所(suo)需的最终(zhong)尺(chi)寸。

3、最(zui)后阶段(duan)是抛(pao)光，轴承球(qiu)置于抛(pao)光液中(zhong)以(yi)消(xiao)除任何进(jin)一步的(de)凸起部(bu)分，最(zui)后进(jin)行水抛(pao)光。Sollenberger称：“这提供了‘最(zui)平(ping)滑(hua)的(de)表面光洁度(du)和0.001毫米以(yi)内的(de)精确球(qiu)形(xing)度(du)’”。

看(kan)看(kan)CeramicSpeed氮化硅(gui)陶瓷轴承的表(biao)现

三、氮(dan)化硅(gui)陶瓷球轴承在自行车市场(chang)受欢迎吗？

按CeramicSpeed官方的(de)说法(fa)，对比普通的(de)标配(pei)轴(zhou)(zhou)承，更换CeramicSpeed的(de)花鼓、中轴(zhou)(zhou)和导轮轴(zhou)(zhou)承可(ke)以给你(ni)节省(sheng)(sheng)大(da)约(yue)9瓦(wa)的(de)功率(lv)。The Rider Firm的(de)经理 Ollie Gray说：“这听起来(lai)可(ke)能(neng)不是(shi)很多(duo)，但如果(guo)你(ni)问任何(he)职(zhi)业骑手，他们都(dou)会告诉你(ni)节省(sheng)(sheng)的(de)10瓦(wa)可(ke)能(neng)就(jiu)会导致(zhi)不同的(de)结果(guo)，尤其是(shi)在计时赛(sai)或单人(ren)突围赛(sai)中。”

因此在(zai)最近几年的大环赛中，在(zai)意微弱边际性能提升(sheng)(sheng)的职业自行车手们，已经纷纷用上(shang)了各种各样的陶(tao)瓷(ci)(ci)轴(zhou)承。而职业车手的器材搭(da)配(pei)一直(zhi)是业余爱好者追随模(mo)仿的对象，自然(ran)业余玩家也就越(yue)来(lai)越(yue)倾向于给(ji)自己的战(zhan)车升(sheng)(sheng)级陶(tao)瓷(ci)(ci)轴(zhou)承。

不(bu)过既然(ran)有(you)(you)捧场的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自然(ran)也会有(you)(you)反对的(de)(de)(de)(de)(de)(de)声音。首先当然(ran)是(shi)“太贵”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)问题，英国零部件制造商(shang)Hope的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Alan Weatherill认(ren)为：“氮化硅陶瓷(ci)球轴承(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)运行(xing)摩擦力小，在以20000 rpm运行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工业应用中确实可提(ti)供显着的(de)(de)(de)(de)(de)(de)优势(shi)。但(dan)当陶瓷(ci)轴承(cheng)(cheng)只是(shi)以300 rpm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)转(zhuan)速运作时（如自行(xing)车花鼓(gu)），这种效率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)细微提(ti)升对功率(lv)输(shu)出产(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影响其(qi)实是(shi)微乎其(qi)微的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。对比(bi)起(qi)大(da)幅增加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本而言，显然(ran)是(shi)不(bu)值当的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。”

Edco轮组(zu)的(de)首席(xi)执行官，转子动(dong)力学专家Paul Lew也支持Hope的(de)观点，同时他提到(dao)，一辆公路车理应能够应付各种(zhong)环境，比如有尘土、甚(shen)至雨(yu)天(tian)，这些都不符合陶瓷轴(zhou)承球的(de)适用条件。

总之(zhi)在自(zi)行车(che)届，陶(tao)瓷轴(zhou)承在受(shou)到一(yi)些人(ren)的追捧同时，也有人(ren)对它不屑一(yi)顾，您又是怎么看呢(ni)？

资料(liao)来源：

吴承伟,张伟,李东(dong)炬. 超(chao)精密高(gao)性能氮化硅轴承研(yan)究现状与应(ying)用[J]. 精密制(zhi)造与自(zi)动化,2020(1):1-3,11.

Are ceramic bearings actually worth it? ;By Stan Portus

粉体圈 Nana整(zheng)理