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因為看了版內一篇PO文,嫌SKF軸承不怎樣,所以來寫篇軸承大小事,跟版友聊聊。 這邊不聊工具or手法。因為只要搞清楚重點,用敲擊、逼入或任何工法,只是影響層面不同而已。
首先,個人最喜歡用這張SUZUKI的手冊來說明。
把圖局部放大來看!先看綠色框,軸承先裝左側,再裝右側。 再看紅框的注意,第一點因為是單蓋,要圖黃油,所以有方向； 第二點是"後入的右側",是軸承內環接觸套管(隔套), 而非軸承外環接觸到輪框(哈姆)的槽底。 這張放大點,就能看清楚了。
先說第一項的[組裝左右的先後順序],這不是只有SUZUKI有寫, 來看看SYM的手冊也有提出。 對了,同時也都有提到,軸承別省,要換就兩顆一起換咧~~~
當然,這組裝順序KYMCO當然也有。
再看看SUZUKI另一張圖,下方就有明顯標示出Clearance;在SYM的圖中, 也有提到:游隙。這等下再來聊。
先來聊先前第二張圖所提的,單側軸承僅內環承靠,外環徑向迫緊而端面無承靠。 可以看下圖,一般機械上,通常即是以[一側為固定端/另側為浮動端]設計。 而通常固定端,即是組裝基準,製造(組裝)公差即由此基準展開。 軸承在內環不動,外環荷重轉動的狀況,搭配外環緊,內環鬆配,也是機械常用配置。
來說說公差,如下圖。 一只輪框(哈姆),要先加工基準面,抓出A值,再加工軸承孔深C及碟盤面D, 再由B加工出另一軸承孔深E......... 每個尺寸都有個加工公差值,公差都會”累加”,再來輪框(哈姆)這樣兩段沉孔, 一般都需[翻面加工],那這樣公差就勢必要在鬆(大)一點! 當然公差要訂到很緊(小)也行,但成本就墊高,商人當然不是吃素的。 那最簡單方式,就是控制C準一點,再把套管(隔套)的尺寸F抓準, 然後把E做深一點去配合就OK啦~ 套管(隔套)的外型,相對輪框(哈姆)是非常好加工跟控制尺寸的。 所以,寫到這裡,不知道有沒有說服版友? 機械上來看,基準(輪框置中)是固定端軸承面+套管長度來決定的, 而不是輪框兩軸承槽底面來決定的; 同理,基準面在輪框(哈姆)的左or右側,也是製造商設計之初即決定, 沒有一定在左or右。如果不接受的話,也就不用看下去啦~~~
補充,先前忘了寫,除了壓太深會出問題,壓不夠深也是,變成反向的過預壓。最常見到是:輪軸鎖緊輪框轉不順,放鬆一點就能轉!
如果上述能接受,接著來聊CLEARANCE:游隙,這東西了。 這東西很多DIY玩車的版友應該都聽過;不然也知道曲軸軸承要挑C3的。 而這C3,就是指軸承的游隙了。 先說個基本單位,um=0.001mm,而一般俗稱的[條],則為0.01mm,相差10倍。 先看下圖右,內/外環與鋼珠間有縫隙上下游動,稱為徑向游隙; 而因此縫隙,使內外環可左右游動,則稱為軸向游隙。 對照下圖左可看出,一般前輪CN級軸承有0.003~0.018mm的游隙; 而C3級的軸承,則有0.011~0.025的游隙。 所以若有人以為C3比較高級,拿去裝輪框,那就搞笑囉~~~ 至於曲軸為何要挑C3? 鐵的熱膨脹係數約12(鋁約23),關於鐵的一個概略的口訣:一米一度一條。 也就是一米長的鐵,溫昇一度,長度伸長約0.01mm(實際非此值)。 GY6曲軸徑20mm=0.02米, 溫昇60度(工作溫度90度減室溫30度), 0.02X60=1.2條, 而C3級的軸承有1.1~2.5條的游隙,是不是剛好不會卡死?! 對了,相反來說,要把28mm的軸承塞入輪框,預計縮小4條,要降溫140度…..
軸向游隙來自於徑向游隙,所以一般只有如下圖的對照表。 而下圖可看出, 軸向游隙會比徑向游隙小。(這是一般60系的軸承情況) 所以,徑向游隙1.8條,軸向游隙就約1.5條~~~
再來就是重點:為何浮動端的軸承內環接觸到套管(隔套)後,就不應該再壓軸承外環。 可見下圖,當內環接觸(頂到)後,再壓外環,則”兩側軸承”的軸向游隙開始縮減, 內/外環與鋼珠間的受力,不再是垂直於軸心的徑向力, 而是有接觸角(下圖紅線a)的軸向力與徑向力(分力)的加總。
因為因接觸角,受力不再垂直,所以有了[軸向力]。 下圖是示意,因為圖用的是62/63系的軸承,非現在討論的60系。 (實在懶得找了) 左邊是位移,也就是預壓,就是當已經用完軸向游隙後,又繼續再壓外環的結果。 基本上壓了16條後,62/63系的軸承都已經破表了!(軸向力超過3.5kN) 那看看下表, 62/63系的軸承,軸向力容許荷重比現在討論的60系高多了。 而在下表有個小紅圈,那是一般輪框軸承使用的尺寸, 看看它只能承受多小的軸向負荷?
軸承的壽命,最基本的就是看轉速/荷重/潤滑,其中轉速及潤滑, 在輪框的使用上,根本不算問題,那導致軸承損壞的原因除了汙染外, 就是組裝及負荷了! 先前已提到,一般軸向游隙會比徑向游隙小,而常用前輪軸承也僅1.5條的徑向游隙。 而軸承荷重滾動,也會有溫昇,軸心也可能因溫昇變長。 兩顆500kg荷重的軸承,支撐車輛及乘載人員,應付著台灣著名的道路狀況, 已經不太樂觀了,還要再加上不當組裝去增加它的軸向負荷, 那它的壽命當然不會長久。 所以,不只別逼緊,還要留下那小小幾乎不影響操駕的1.5條軸向游隙, 讓軸承有點喘息的空間吧!!!
結論:不管使用何種工具/手法安裝軸承 1. 請確認基準端為輪框左or右,並從基準端開始安裝軸承 2. 基準端軸承,確認安裝至外環承靠到輪框(哈姆)承靠面 3. 浮動端軸承,請確認內環微接觸到套管(隔套)即可,不可再迫入
以上為個人從事機構設計之經驗,以及各廠手冊及各家軸承手冊中之資訊所獲之心得。 至於車廠手冊為何沒寫?我也不知道~~~尤其YAMAHA根本重點擺在”調平衡”, 大概是認為這是從業人員應該有的基本常識吧?
若有不對之處,歡迎吐槽。
以上圖片,取材自SUZUKI、SYM、KYMCO、NTN、NSK、SKF,若有侵權,請告知即刻刪文。
本文最後由 twn555261 於 2019-2-13 16:55 編輯
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