軸承怎麼來的? 製作過程篇

現代溜溜球中一個不可或缺的零件－軸承 Beraing
軸承為機械中的固定機件
當其他機件在軸上彼此產生相對運動時，用來保持軸的中心位置及控制該運動的機件，就稱之為軸承

一般我們會稱為培林，那是來自英文Bearing的音譯，台語也有類似的稱呼方法，"杯阿令辜"

但正卻的說法是軸承，軸承可以分為很多種，一般所使用的是滾珠軸承 Ball Bearing

像是溜溜球所使用的"微型軸承"、扯鈴所使用的"單向軸承"

還有一些在機械上常用的其他軸承，例如深溝型軸承、滿球型軸承

依照需求不同，而選用適當的軸承

以下我們先來看Discovery所拍攝的軸承製作過程，稍後在進一步介紹

一般來說，軸承是根據使用的環境來做選擇的

依據使用時的"最高轉速"、"軸向力量負載"與"徑向力量負載"來做選擇

以滾珠軸承來說，越大顆的軸承就可以使用更大的滾珠

而較大顆的滾珠，可以承受較大的力量附載，但相對的這顆滾珠軸承的轉速也會下降

除了環境的狀況外，還有使用的時間，使用時間越長就代表軸承需要越耐用

除此之外還有很多特殊環境，例如磁性環境、酸鹼、高溫等

也就是為了這種所謂的特殊環境，所以現在也有些像是陶瓷軸承，還有塑膠軸承這種東西

任何軸承都應該要有油膜保護，不但是保護軸承不接觸空氣、不氧化

油膜還可以提供適當的潤滑度，以防止兩個材料堅不停的磨損

但以上都是在正常機械下所使用的軸承

溜溜球所使用的微型軸承就不是這麼回事了

最早美國公司YoyoJam使用R188ZZ(6.35*12.7*4.76mm)軸承完全不是考慮軸承的使用環境

(目前溜溜球市場中使用最普遍的軸承)

而是考慮尺寸而已，因為溜溜球不大，所以只能使用這種適當大小的軸承

但因為這種微型軸承他的最高轉速與徑向力量負載完全不符合溜溜球使用

導致溜溜球的軸承消耗過快

這邊給大家一個數據，根據軸承工廠所提供的資料，YYJ所使用的大軸承

極限轉速是每分鐘五萬轉，而之前交大溜溜球社實驗測得的結果

溜溜球在下去的瞬間可以達到每分鐘六萬轉，這已經超過這種軸承的極限轉速了

更別說是我們溜溜球還習慣把油膜都洗掉再來使用，對軸承的磨損更是加大

那為什麼我們要把油膜去除呢?

因為油膜除了提供保護與潤滑外，它也提供了一些黏滯力

這對追求高轉速的溜溜球來說，實在是不適合

軸承這種東西在機械上本來也就是消耗零件，只是時間分長短而已

通常來說，你要越耐用，它的極限轉速一定不會高到哪去

若你要耐用，還想要轉得很順，那一定必須付出較多的$$$，這是理所當然的

還好，兩三年前，我在中壢讀大學的時候剛好認識了一家有在做研究的軸承工廠

他們透過試誤法找到一個有趣的現象

就是滾珠與內外圈的表面硬度落差越大，滾珠軸承的極限轉速就可以越高

而且在適當的搭配下，還可以獲得較高的耐用度

就拿全陶瓷軸承來說好了，內外圈、滾珠都是陶瓷的，表面硬度極高

很耐用沒錯，但始終轉不順，要轉得順的話必須要上專用油，但還是不適合溜溜球使用

半陶瓷軸承就不是這麼回事了，因為陶瓷珠表面硬度高，可是不鏽鋼內外圈的硬度相對來說很低

所以在不上油的時候就可以非常順，可惜由於陶瓷太硬，所以只要有一點外來雜質

就會馬上破壞不鏽鋼內外圈，導致軌道不順暢，這也是為什麼溜溜球下的半陶瓷軸承表現並沒有很好

不是半陶瓷軸承不好，而是溜溜球是一個非封閉的使用環境，而一般的玩家又不善於時時清潔

想當年，南台灣很流行遙控車的時候，有個工廠拿遙控車規格的軸承零件分別去鍍金

由於金的表面硬度不高，所以一開始鍍金軸承轉得異常的順，因此變成一個噱頭，拿去賣給日本

但也因為是鍍金，所以很快也就會磨損，正所謂魚與熊掌無法兼得

某天我靈機一動，搭配桃園工廠跟我說的研究成果，我就建議他們在滾珠表面度上純鈦

在珠子上面鍍鈦比在內外圈鍍鈦便宜，這是一個很簡單的決策

其實純鈦的硬度是很低的，機械性質不如鈦合金

也因為這樣，我們現在才有這種鍍鈦的軸承，但可惜有一好沒兩好

鍍鈦可以達到令人滿意的滑順度，價格也不會像是鍍金、陶瓷軸承那樣高

可惜耐用度依然無法到很好，頂多堪用而已，不過卻減少了不少阻力

有人會問，為什麼始終無法都做到很好呢?
很簡單，因為再怎麼樣，我們都是在一個錯誤的環境下去做改進
一開始依照溜溜球的轉速，選擇根本到不了的微型軸承就已經是錯的了
所以在怎麼改，結果也不會好到哪去

你今天又發現了甚麼嗎?
沒錯，溜溜球已經夠小了，它上面的小零件更是藏著大知識
這整個全自動化的生產，是靠多少人心血?
但後面還藏這另一個祕密要告訴你
建構在錯誤之下，結果也不會好到哪去