照例是視頻后的文案釋放。

大家好，今天給大家?guī)?lái)一期關(guān)于滾動(dòng)軸承的視頻。

在進(jìn)入正題前，先說(shuō)一下這個(gè)視頻的主旨。我知道絕大部分網(wǎng)友沒(méi)有機(jī)械行業(yè)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也對(duì)怎么設(shè)計(jì)軸承，使用軸承沒(méi)有太大的興趣。很多人關(guān)心的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的二元論問(wèn)題：國(guó)產(chǎn)軸承是不是就是比不過(guò)那些國(guó)外大牌？那我這個(gè)視頻呢，不好意思，沒(méi)法回答這個(gè)問(wèn)題。一方面，我沒(méi)有在國(guó)內(nèi)軸承企業(yè)的工作經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)法橫向比較。另一方面，軸承的好壞并非僅僅取決于鋼材，加工，熱處理這些“生產(chǎn)”環(huán)節(jié)上的要素。還有一個(gè)非常重要的因素，就是“設(shè)計(jì)”。這里的設(shè)計(jì)并非視覺(jué)設(shè)計(jì)（Design），而是工程論證（Engineering）。就算生產(chǎn)要素達(dá)到和國(guó)外廠商同等，甚至超越水平，如果設(shè)計(jì)要素不合適，那還是會(huì)功虧一簣。我想用這個(gè)視頻讓觀眾跳出簡(jiǎn)單的二元論，去理解機(jī)械工程里的細(xì)枝末節(jié)對(duì)產(chǎn)品好壞的影響。

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可能很多人對(duì)滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的理解，就是翻開(kāi)產(chǎn)品目錄，然后根據(jù)客戶(hù)給出的尺寸，負(fù)載和轉(zhuǎn)速?gòu)囊欢研吞?hào)里挑一個(gè)，即所謂的選型。但實(shí)際上軸承設(shè)計(jì)師所做的“選型”工作要更細(xì)致一些。根據(jù)使用條件，會(huì)涉及到這些方面：

首先是最最基礎(chǔ)的使用壽命。先普及一個(gè)基本知識(shí)，滾動(dòng)軸承是有理論壽命的，其根源是金屬疲勞。施加在一個(gè)滾動(dòng)軸承上的外力負(fù)載，就算方向和大小都固定不變，從內(nèi)部軌道面的視角來(lái)看，每一次滾動(dòng)體的騎臉通過(guò)，都是一次外力的加載和卸載。周期性地重復(fù)這一過(guò)程，那軌道面的材料終究會(huì)疲勞破裂。無(wú)論潤(rùn)滑如何優(yōu)秀，只要負(fù)載高于某個(gè)特定水平，那么滾動(dòng)軸承一定會(huì)被用壞，只是遲早的問(wèn)題。與之相對(duì)的是，同等條件下，滑動(dòng)軸承因?yàn)闆](méi)有周期性的加載和卸載，所以他們是理論無(wú)限壽命，或者半無(wú)限壽命的，只要潤(rùn)滑油膜管夠。(僅限油液潤(rùn)滑的滾動(dòng)軸承，不適用于使用固體潤(rùn)滑的干式滑動(dòng)軸承)

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所以設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的第一件事就是計(jì)算使用壽命，確認(rèn)其是否滿(mǎn)足客戶(hù)的技術(shù)要求。計(jì)算方法也很簡(jiǎn)單，只需要兩個(gè)輸入變量，負(fù)載P和轉(zhuǎn)速n，再根據(jù)軸承的額定動(dòng)負(fù)載能力Cr，就可以用這個(gè)式子算出理論壽命(單位：小時(shí))。

不過(guò)需要特別注意的是，這里算出來(lái)的并不是每一顆軸承在計(jì)算條件下100%穩(wěn)定工作的壽命。而是允許10%的軸承發(fā)生損壞，即可靠性為90%時(shí)的使用時(shí)長(zhǎng)，因此被稱(chēng)為L(zhǎng)10。顯然，理論壽命會(huì)根據(jù)這個(gè)可靠性的百分比數(shù)字變化。比方說(shuō)像航空發(fā)動(dòng)機(jī)上用的軸承，肯定不能接受10%這么大的故障率了。它的可靠性要求可能在99%甚至99.9%以上。這個(gè)時(shí)候的理論壽命需要以L10作為基線，再乘以相應(yīng)地修正系數(shù)α1。

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汽車(chē)行業(yè)里提到滾動(dòng)軸承的壽命，一般說(shuō)的都是L10，且這個(gè)L10的指標(biāo)通常是10年，等效于10萬(wàn)公里。這個(gè)結(jié)論，至少適用于日本汽車(chē)行業(yè)里任意一臺(tái)車(chē)?yán)锏慕^大部分滾動(dòng)軸承。這個(gè)10年不是真的軸承連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)10年，而是以一個(gè)特定的日均行駛時(shí)長(zhǎng)和速度換算出來(lái)的等效時(shí)長(zhǎng)。所以出租車(chē)網(wǎng)約車(chē)的軸承壞得比一般家用車(chē)快，正常。就算你不是這類(lèi)用戶(hù)，只限市區(qū)通勤買(mǎi)菜，不重載不急加減速，你車(chē)上某個(gè)軸承不到十年就壞掉，也仍然可能是“正常”的偶發(fā)性故障。可能就有人要問(wèn)了，那啥時(shí)候才算“不正?！保糠堑谜娴母愕焦收下蔬_(dá)到10%以上程度么？消費(fèi)者可沒(méi)那么多的閑時(shí)間去統(tǒng)計(jì)故障率啊。那答案是不需要這么高。就我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)年銷(xiāo)量萬(wàn)臺(tái)的車(chē)型或者平臺(tái)，某個(gè)軸承的某種特定失效模式達(dá)到兩位數(shù)時(shí)，主機(jī)廠就會(huì)和供貨商就產(chǎn)品是否有質(zhì)量問(wèn)題開(kāi)始對(duì)話了。而且發(fā)生故障的時(shí)間距離上市時(shí)間越短，那么這個(gè)數(shù)字也會(huì)越小。比方說(shuō)一個(gè)新的正時(shí)皮帶惰輪軸承剛量產(chǎn)不到1年，就報(bào)告了七八起抱死故障，那么主機(jī)廠就該和供貨商扯皮了。當(dāng)然了，上面說(shuō)的這些的前提，是故障被正確地收集統(tǒng)計(jì)。國(guó)內(nèi)的情況我不清楚，在日本和歐美，經(jīng)銷(xiāo)商(相當(dāng)于國(guó)內(nèi)4S店)所受理的送修案例，都會(huì)在確定故障模式后匯報(bào)給車(chē)企。

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回到壽命計(jì)算的話題。用來(lái)計(jì)算壽命的關(guān)鍵參數(shù)額定動(dòng)負(fù)載Cr(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Cr)在各個(gè)廠商的產(chǎn)品目錄里都能查到。但實(shí)際上，我在當(dāng)軸承設(shè)計(jì)師時(shí)，基本不用產(chǎn)品目錄來(lái)選型。因?yàn)榉夸浛蛻?hù)也會(huì)。但是出于小型化的需要，客戶(hù)想用的那個(gè)尺寸，目錄里的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的Cr是不夠用的?？赡苡行┚W(wǎng)友就會(huì)奇怪了，這個(gè)Cr既然都已經(jīng)標(biāo)在目錄里了，它還能改的么？對(duì)此，我反問(wèn)一句：你們有沒(méi)有注意過(guò)，所有滾動(dòng)軸承產(chǎn)品目錄里都沒(méi)有任何關(guān)于軸承內(nèi)構(gòu)的信息？連用了多少顆滾子都是查不到的。

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沒(méi)錯(cuò)，滾動(dòng)軸承的Cr，就是由內(nèi)構(gòu)決定的。首當(dāng)其沖的是滾動(dòng)體的直徑和個(gè)數(shù)。滾柱或者滾針軸承(以下統(tǒng)稱(chēng)滾針軸承)的話，還和滾子(以下統(tǒng)稱(chēng)滾針)長(zhǎng)度有關(guān)。Cr計(jì)算式里的系數(shù)fc，可以展開(kāi)成一個(gè)更復(fù)雜的式子。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)fc受滾動(dòng)體直徑和節(jié)圓直徑影響。并且滾珠軸承的fc還和內(nèi)外軌道面在軸向截面上的曲率半徑有關(guān)。這個(gè)曲率半徑很重要，以后還會(huì)再提到。我并沒(méi)有透露什么企業(yè)機(jī)密，因?yàn)檫@些計(jì)算式在ISO281 Rolling bearings - Dynamic load ratings and rating life里有明確的定義。所以，只要適當(dāng)?shù)馗膭?dòng)上述內(nèi)構(gòu)參數(shù)，就可以獲得比目錄里的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)更高的Cr。盡管在外形尺寸確定的情況下，這個(gè)提升非常有限，但是因?yàn)橛?jì)算壽命和Cr呈三次方關(guān)系，所以即使是一點(diǎn)小小的Cr提高，也能獲得可觀的使用壽命的提升。{圖4}

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當(dāng)然，有時(shí)候光靠修改內(nèi)構(gòu)提升Cr，還是不能滿(mǎn)足客戶(hù)的壽命要求。這個(gè)時(shí)候就要在材料和熱處理上下點(diǎn)功夫了。使用比常規(guī)軸承鋼更高級(jí)的鋼材和特殊的熱處理，可以給L10帶來(lái)一個(gè)額外的α2參數(shù)來(lái)修正計(jì)算壽命。這個(gè)α2具體是多少，其實(shí)沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。軸承廠商可以根據(jù)自己的材料和工藝水平來(lái)確定自家產(chǎn)品的α2參數(shù)。但是這不意味著，廠商可以隨意給客戶(hù)畫(huà)個(gè)大餅。在設(shè)計(jì)階段把產(chǎn)品的耐久性吹上天，最后成品性能達(dá)不到目標(biāo)，后果是很可怕的。所以，所謂的技術(shù)力，并不一定是技高一籌。對(duì)自家產(chǎn)品的實(shí)力有正確的認(rèn)知，并且守住那條線，也算是一種實(shí)力。而近幾年來(lái)，我們聽(tīng)到的很多日系品質(zhì)神話的破滅，某種意義上來(lái)說(shuō)，也是在這個(gè)點(diǎn)上出了問(wèn)題。

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把話題拉回修改內(nèi)構(gòu)。負(fù)載能力增值效果最明顯的改動(dòng)，就是加大滾動(dòng)體的直徑或者增加滾動(dòng)體的個(gè)數(shù)。但是這兩者是相互沖突的。因?yàn)樵谳S承的外形尺寸確定的時(shí)候，軸承內(nèi)部的最大可用空間基本也是確定的。因此球大了，自然可以裝的數(shù)量就少。反之，要多裝點(diǎn)球，那球徑自然就大不了?？赡苡芯W(wǎng)友會(huì)問(wèn)，那我可不可以極端地增大滾動(dòng)體的直徑，{圖5}做出像這樣的軸承？又或者極端地增加滾動(dòng)體的個(gè)數(shù)，{圖6}做出這種塞得滿(mǎn)滿(mǎn)地，滾動(dòng)體之間幾乎沒(méi)有間隙的軸承呢？那前者是不可能的。后者在某些特定領(lǐng)域存在，這就是所謂的滿(mǎn)裝軸承，日語(yǔ)叫総玉軸受或者総ころ軸受。滿(mǎn)裝滾珠軸承在自行車(chē)花鼓里很常見(jiàn)，但是在汽車(chē)領(lǐng)域基本不用。至于為什么，就要涉及到今天的第二個(gè)知識(shí)點(diǎn)：軸承的接觸面壓計(jì)算。

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接觸面壓，顧名思義嘛，就是滾動(dòng)體和內(nèi)外輪的接觸部位的壓強(qiáng)，也叫赫茲接觸應(yīng)力。顯然，這個(gè)應(yīng)力如果超過(guò)了鋼材的抗壓強(qiáng)度，那么材料就會(huì)破損失效。所以計(jì)算接觸面壓的意義就在于，如果單純只用負(fù)載和轉(zhuǎn)速計(jì)算使用壽命，那么存在負(fù)載極其大，但轉(zhuǎn)速非常小，使得算出來(lái)的壽命很可觀，但實(shí)際上負(fù)載造成的接觸應(yīng)力早已超過(guò)材料抗壓強(qiáng)度，直接一發(fā)入魂的情況。

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另一方面，讓我們來(lái)看看滾動(dòng)體和內(nèi)外輪的接觸形態(tài)。如果可以不考慮物體的彈性變形，那么滾珠軸承里的鋼珠和軌道輪是點(diǎn)接觸，而滾針軸承則是線接觸。這里為什么滾珠軸承是點(diǎn)而不是線接觸，就是因?yàn)橹疤岬降?，軌道輪在軸向截面上的曲率半徑其實(shí)比鋼珠半徑要大那么一點(diǎn)點(diǎn)。兩個(gè)直徑不同的圓內(nèi)接時(shí)，有且只有一個(gè)交點(diǎn)，這很好理解對(duì)吧。但是0維的點(diǎn)和1唯的線是沒(méi)有面積的。這意味著再小的負(fù)載都會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大的接觸壓強(qiáng)，仿佛鋼珠和滾針對(duì)軌道輪施加了穿刺攻擊和斬?fù)?。這當(dāng)然不可能發(fā)生。實(shí)際情況是，通過(guò)彈性變形，鋼珠的接觸由點(diǎn)擴(kuò)展成橢圓，滾針則從線擴(kuò)展成近似長(zhǎng)方形。

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盡管如此，接觸壓強(qiáng)在這個(gè)橢圓和長(zhǎng)方形里不是均勻分布的。我們需要確認(rèn)最大的那個(gè)接觸壓強(qiáng)會(huì)不會(huì)超過(guò)材料的強(qiáng)度極限。如果超過(guò)了，就得想辦法把它降下來(lái)。方法不外乎兩個(gè)方向，一個(gè)是降低單個(gè)滾動(dòng)體的受力，另一個(gè)就是增大接觸面積。他們分別對(duì)應(yīng)了之前壽命計(jì)算里提到的，增加滾動(dòng)體的個(gè)數(shù)和增大滾動(dòng)體的直徑。當(dāng)然方法不只有這兩個(gè)。我們還可以通過(guò)減小滾珠軸承軌道輪的曲率半徑，讓軌道輪更貼近鋼珠，來(lái)增加接觸面積，這等同于滾針軸承里增加滾針的長(zhǎng)度。

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那么這個(gè)最大接觸壓強(qiáng)在哪里呢？屏幕前的你應(yīng)該已經(jīng)有答案了：在最初接觸的點(diǎn)和線上。但其實(shí)這不完全正確。因?yàn)樵诮佑|面的邊緣也可能出現(xiàn)很高的接觸應(yīng)力。邊緣接觸應(yīng)力的高低，通俗地講，取決于兩個(gè)接觸物體脫離的緩急程度。如果脫離得很突然，接觸戛然而止，那這里的邊緣接觸應(yīng)力就會(huì)很大。反之，通過(guò)在邊緣設(shè)置曲率半徑很大的曲面，構(gòu)造出逐漸脫離的緩沖區(qū)，則邊緣接觸壓力就可以得到抑制。

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這在滾針軸承的設(shè)計(jì)里至關(guān)重要。實(shí)際上滾針并不完全是圓筒狀的，在直筒區(qū)域和兩端的圓倒角之間，存在一個(gè)曲率半徑很大的，肉眼難以觀察出的曲面，被稱(chēng)為冠面(Crowning/クラウニング)。然而，在滾針總長(zhǎng)度固定的情況下，增大冠面曲率半徑會(huì)減少直筒區(qū)域的有效長(zhǎng)度，造成中心區(qū)域的接觸應(yīng)力上升。這是個(gè)此消彼長(zhǎng)的特性。所以在滾針軸承的設(shè)計(jì)里，設(shè)置合適的冠面曲率半徑，平衡中心區(qū)域的最大接觸應(yīng)力和邊緣接觸應(yīng)力，是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)要素。

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有意思的是，設(shè)置冠面并非滾動(dòng)軸承獨(dú)有，滑動(dòng)軸承里也有應(yīng)用。我第一次查閱寶馬N55發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)文檔時(shí)，{圖8}就看到在活塞連桿這一節(jié)里，寶馬專(zhuān)門(mén)介紹了N55的連桿相較于N54優(yōu)化了小端處的邊緣應(yīng)力。有過(guò)滾針軸承設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的我，一下子就明白了，這是怎么做到的并且推測(cè)了原因。

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剛才說(shuō)的都是滾針軸承，那么滾珠軸承有沒(méi)有邊緣應(yīng)力的問(wèn)題呢？也有，但是情況不太一樣。因?yàn)闈L珠和軌道面本來(lái)就是曲面，所以無(wú)論是軸向還是切向，接觸橢圓邊緣的脫離通常都是溫和的。只要接觸橢圓是完整的，那么最大接觸壓力就只在橢圓的正中心。是的，前提是接觸橢圓完整地投射在軌道面上。那什么時(shí)候會(huì)不完整呢？?jī)煞N情況。第一種，在設(shè)計(jì)初期，通過(guò)減小軌道輪的曲率半徑來(lái)調(diào)整最大接觸壓強(qiáng)時(shí)矯枉過(guò)正了。于是接觸橢圓的長(zhǎng)軸就會(huì)超過(guò)軌道面寬度。這種現(xiàn)象稱(chēng)為越肩(Over Shoulder/肩乗り)。一旦越肩發(fā)生，那在軌道面邊緣就會(huì)產(chǎn)生突然脫離，使邊緣應(yīng)力驟升。所以越肩在面壓核算時(shí)是不被允許的。另外一種情況用深溝球?yàn)槔?，在單純的徑向?fù)載下，接觸橢圓還在軌道面內(nèi)。但加上軸向負(fù)載后，接觸橢圓就會(huì)轉(zhuǎn)移。顯然，當(dāng)軸向載荷和徑向載荷超過(guò)某個(gè)比率后，也會(huì)發(fā)生越肩。所以深溝球軸承僅可以承受小占比的軸向負(fù)載，當(dāng)占比超過(guò)一定大小時(shí)就得用角接觸軸承。如果只有軸向負(fù)載，就得用推力軸承了。

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理解了這個(gè)不可越肩的原則，就能理解為什么角接觸的滿(mǎn)裝軸承很常見(jiàn)，但是深溝球的滿(mǎn)裝軸承卻很少見(jiàn)。因?yàn)闈M(mǎn)裝的深溝球軸承不能像一般的那樣進(jìn)行組裝，得在軌道輪側(cè)面開(kāi)個(gè)缺口來(lái)往里面裝填滾珠。那么當(dāng)軌道輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，開(kāi)口處勢(shì)必會(huì)發(fā)生越肩。當(dāng)然，也可以選擇不在軌道輪側(cè)邊開(kāi)口，而是把內(nèi)外輪一分為二。不過(guò)這種軸承應(yīng)該已經(jīng)不是深溝球了，而是三點(diǎn)或者四點(diǎn)接觸軸承了。因?yàn)樽畛醯慕佑|點(diǎn)必然不能設(shè)置在分割面上。本來(lái)就已經(jīng)是接觸壓強(qiáng)最大位置了，還做成不連續(xù)面，這是嫌死的不夠快呀。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，實(shí)際上接觸壓力會(huì)在軌道面下方一定深度范圍里，衍生出剪切應(yīng)力。這決定了接觸面下方必須有足夠多的鋼材去消化這部分應(yīng)力，不然軌道輪就會(huì)被切裂。這也是為什么之前說(shuō)把鋼球做得極端大是不行的。

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軸承的面壓計(jì)算可以說(shuō)是軸承設(shè)計(jì)的核心KNOW-HOW。然而這個(gè)計(jì)算并不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方法獲得。滾珠軸承的面壓計(jì)算涉及到第一類(lèi)和第二類(lèi)橢圓積分，這是在我大學(xué)時(shí)期都不曾學(xué)習(xí)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí)。這種積分需要用到迭代計(jì)算，即首先假設(shè)一個(gè)粗糙的初始值，然后用同一個(gè)遞推公式，反復(fù)校正此初值，直至達(dá)到預(yù)定精度要求為止。我曾經(jīng)試圖從CAE的部長(zhǎng)那里了解，我們?nèi)粘ＴO(shè)計(jì)工作里用的計(jì)算程序是不是用了什么獨(dú)門(mén)秘籍。結(jié)果，CAE部長(zhǎng)很坦率地告訴我，使用的依然是迭代計(jì)算法。

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說(shuō)到底，壽命計(jì)算和面壓計(jì)算本質(zhì)是一個(gè)東西，就是材料力學(xué)里的應(yīng)力計(jì)算，只不過(guò)是一事兩面。壽命計(jì)算結(jié)合了循環(huán)次數(shù)，考慮的是疲勞特性，而面壓計(jì)算考慮的則是極限強(qiáng)度特性。所以他們互相獨(dú)立，缺一不可。

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最后講一下配合和間隙計(jì)算。如果說(shuō)前兩個(gè)特性都是工程師們才會(huì)去觸及的領(lǐng)域，那么間隙就是我們?nèi)粘Ｊ褂幂S承里實(shí)際會(huì)涉及的問(wèn)題了。這里先給大家講個(gè)小故事。兩個(gè)月前我在b站刷到一個(gè)自行車(chē)愛(ài)好者介紹一款培林花鼓的視頻。Up主覺(jué)得這個(gè)花鼓很不錯(cuò)，但有個(gè)缺點(diǎn)，就是轉(zhuǎn)起來(lái)不夠潤(rùn)。于是他把花鼓兩端的螺母悄悄松開(kāi)了一點(diǎn)。這下就變得很潤(rùn)了。過(guò)了幾天，我把這個(gè)事情講給曾經(jīng)在老東家和我共事的師妹。她直接噗嗤一下就笑了。這個(gè)笑點(diǎn)啊，大概只有軸承工程師能get的到。那就是他把花鼓軸承的預(yù)壓給釋放了。

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在很多應(yīng)用里，預(yù)壓或者說(shuō)預(yù)載，對(duì)軸承(組)很重要。釋放預(yù)載有什么壞處，舉個(gè)例子你就明白了。假設(shè)一個(gè)自行車(chē)花鼓軸承的初始狀態(tài)是內(nèi)外輪和滾珠剛剛好接觸，間隙不多不少就是零。那么當(dāng)騎手坐上去的時(shí)候，騎手的體重會(huì)作用到軸承內(nèi)部的鋼珠上，使負(fù)載區(qū)域的鋼珠會(huì)發(fā)生微小的彈性形變，而這部分變形量會(huì)變成反對(duì)側(cè)的間隙。當(dāng)騎手想要側(cè)傾轉(zhuǎn)向時(shí)，因?yàn)殚g隙的存在，花鼓就不會(huì)立刻響應(yīng)這種姿態(tài)變化，而是要先消化間隙。明白了吧，預(yù)載通過(guò)事先提供負(fù)間隙，抵消實(shí)際工作時(shí)負(fù)載產(chǎn)生的間隙，來(lái)影響軸承組的剛性。通俗地講就是先把位兒(變形量)給占了，等到正主(實(shí)際工作負(fù)載)來(lái)了再把位子還給人家。

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{圖10}除了自行車(chē)的花鼓軸承，同樣使用雙列角接觸軸承組的汽車(chē)輪轂軸承也在出廠時(shí)被施加了一個(gè)很大的預(yù)載，因?yàn)槠?chē)重量要大的多。而且預(yù)載并不單純考慮車(chē)重，還要考慮路面起伏的影響，和轉(zhuǎn)向行為產(chǎn)生的額外受力。如果這個(gè)預(yù)載不夠，或者因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的使用，軸承內(nèi)部有了磨損而導(dǎo)致預(yù)載下降，那么就有可能發(fā)生如同視頻里這種情況。直行時(shí)毫無(wú)問(wèn)題，但是方向盤(pán)打死時(shí)，就會(huì)因?yàn)檩喬ド系膫?cè)向力超過(guò)預(yù)載，使得輪轂法蘭變形過(guò)大，引發(fā)剎車(chē)蹭碟發(fā)出異響。注意這種情況并不需要軸承徹底喪失預(yù)載，即變成正間隙的時(shí)候才會(huì)發(fā)生?？催^(guò)扳手那期視頻的網(wǎng)友一定能明白，只要側(cè)向力產(chǎn)生的力矩超過(guò)預(yù)載形成的力矩，就有可能觸發(fā)蹭碟(實(shí)際是否發(fā)生還要看剎車(chē)片和盤(pán)的間隙)。這種情況下，就算你把車(chē)抬起來(lái)，用手晃動(dòng)車(chē)胎，還是有可能確認(rèn)不到間隙的存在。

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實(shí)際上，預(yù)載影響的不僅僅是軸承的剛性，更重要的是它會(huì)影響內(nèi)部各個(gè)滾動(dòng)體上的負(fù)載，從而間接地影響軸承的壽命。這在各大軸承廠商的技術(shù)資料里都是有說(shuō)明的。所以沒(méi)事兒別手閑地去釋放軸承組的預(yù)載。說(shuō)直白一點(diǎn)，工程師能不比用戶(hù)更明白，有了預(yù)載后，滾動(dòng)阻力矩變大，會(huì)讓軸承不那么潤(rùn)這么簡(jiǎn)單的事情麼？即便如此，他們還要設(shè)置這個(gè)預(yù)載，顯然是有原因的。說(shuō)得再直接一點(diǎn)，軸承好不好，和轉(zhuǎn)它時(shí)潤(rùn)不潤(rùn)，沒(méi)有半毛錢(qián)關(guān)系。像玩指尖陀螺那樣，在空載時(shí)用手去轉(zhuǎn)動(dòng)軸承這種測(cè)試方法，對(duì)判斷滾動(dòng)軸承的好壞，是連一點(diǎn)點(diǎn)參考意義都沒(méi)有。因?yàn)榻^大部分時(shí)候軸承不工作在空載狀態(tài)。

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當(dāng)然了，也不是說(shuō)所有軸承(組)都工作在預(yù)載狀態(tài)，畢竟預(yù)載會(huì)影響滾動(dòng)阻力矩。最終間隙選擇是正是負(fù)要根據(jù)應(yīng)用而定。而且軸承工程師看的是裝配后穩(wěn)定工作時(shí)的間隙，它受到兩個(gè)因素的影響，一個(gè)是內(nèi)外輪和軸以及軸套之間的裝配關(guān)系，另外一個(gè)就是溫度。內(nèi)輪和軸，或者外輪和軸套的過(guò)盈配合會(huì)撐開(kāi)內(nèi)輪或者壓縮外輪，造成出廠狀態(tài)時(shí)的初始間隙變小。而這個(gè)變化量又受到溫度的影響，尤其是在內(nèi)外輪材料和軸或者軸套材料的熱膨脹系數(shù)差距很大的時(shí)候。內(nèi)輪的過(guò)癮配合還要考慮環(huán)向應(yīng)力(Hoop Stress)的影響。這個(gè)應(yīng)力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致內(nèi)輪被撐爆，如同被吹爆的氣球。這在600系微小軸承上非常重要。這些就是所謂的配合和間隙確認(rèn)。當(dāng)一個(gè)設(shè)備上的某個(gè)軸承壞了時(shí)，找一個(gè)第三方品牌的軸承，可能他們的滾珠直徑和數(shù)量看著一樣，但是如果不能確認(rèn)到初始間隙和裝配關(guān)系也和原來(lái)的零件一樣，那裝上去后仍然有可能因?yàn)殚g隙過(guò)大或者過(guò)小，而很快再次壞掉。

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正是因?yàn)橛辛藟勖鎵?，間隙，以及我在開(kāi)頭提到的，但沒(méi)有展開(kāi)的各種技術(shù)確認(rèn)，一個(gè)合適的軸承款式才被最終確定下來(lái)。在汽車(chē)工業(yè)里，這些特性不會(huì)只停留在紙面計(jì)算，還會(huì)被一系列的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證。這些設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的過(guò)程都是花錢(qián)的。這就是所謂的開(kāi)發(fā)成本。而且，根據(jù)客戶(hù)需求定制內(nèi)構(gòu)的軸承還會(huì)產(chǎn)生專(zhuān)有工具費(fèi)(軌道輪研磨砂輪，保持架模具)。盡管如此，供貨商依舊可以給到主機(jī)廠一個(gè)相對(duì)合理的價(jià)格，是因?yàn)橹鳈C(jī)廠向供貨商許諾了一個(gè)巨大的供貨量，讓供貨商可以分?jǐn)傔@些成本。相比之下，第三方零件在沒(méi)有產(chǎn)量保證設(shè)計(jì)成本和工具費(fèi)用的分?jǐn)?，還要做到比原始供應(yīng)商的售價(jià)低，你覺(jué)得，他們會(huì)去做我說(shuō)的那部分設(shè)計(jì)驗(yàn)證么？更不要提他們從哪里獲得設(shè)計(jì)條件來(lái)實(shí)行計(jì)算和驗(yàn)證了。這就是為什么我在當(dāng)了汽車(chē)零部件工程師后，就不再傾向于在重要的結(jié)構(gòu)部件使用第三方，或者俗稱(chēng)副廠件的后市場(chǎng)零件了。原廠件固然不是最完美的，但是連基本的設(shè)計(jì)驗(yàn)證都不知道有沒(méi)有做的副廠件，我是真的不敢用。

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那么以上就是這個(gè)視頻的主要內(nèi)容了。感謝屏幕前的你看到最后。但是，不要在評(píng)論里問(wèn)我對(duì)于你的某個(gè)應(yīng)用，應(yīng)該選用什么軸承。我不知道你的應(yīng)用工況，沒(méi)有辦法，也不應(yīng)該回答這樣的問(wèn)題。如果你的設(shè)備制造商或者你愛(ài)車(chē)的品牌足夠負(fù)責(zé)，那么原廠提供的軸承以及售后件，就應(yīng)該是最合適的那個(gè)軸承。下個(gè)視頻打算講我最熟悉的汽車(chē)輪轂軸承的一些小細(xì)節(jié)。感興趣的話，還請(qǐng)期待。