Neden sadece bisikletlerde bilyalı rulmanlar?


13

Genel olarak, bilyalı rulmanlar daha küçük temas alanı ve daha küçük sürtünme kuvveti nedeniyle daha yüksek hızlarda uygulanabilir, ancak temas alanına uygulanan yük daha az temas gerilimi ürettiği için makaralı rulmanlar daha fazla yük taşıyabilir.
- Makine Mühendisliği Tasarım İlkeleri, Liubomir Dimitrov

Bisiklet uygulamalarında ne yüksek hızlar ne de yüksek yükler vardır (arabalara veya endüstriyel makinelere kıyasla). Bununla birlikte, "daha küçük temas gerilmelerinin" yatağa su ve kirletici maddeler girse bile, yatağın hizmet ömrünün önemli ölçüde daha uzun olmasını sağlar. Ve hala bisiklet silindiri (pim) yataklarını duyduğum tek zaman hiper Lefty'de .

Neden bilyalı rulmanlar özellikle küçük sürtünme sorunlarının söz konusu olmadığı kulaklıklarda kullanılır.


6
Bilyalı rulmanların yapımı ve bakımı çok daha kolaydır. Ayrıca daha hafif ve daha kompakttırlar.
Daniel R Hicks

2
"Bugünlerde tüm rulmanlar" - Fletch

Yanıtlar:


31

Bazı varsayımlarınızın yanlış olduğunu düşünüyorum:

  1. yüksek hız yok: jant dinamiği 10.000 dev / dak'ya kadar oldukça hızlı dönüyor ve bu da tasarımcıların çaba sarf etmesini gerektiriyor. Tipik olarak, bunlar üzerindeki tahrik tekerleği yaklaşık 1 cm'lik bir yarıçapa veya metre başına 3 1/3 cm ve 30 devirlik bir çevreye sahip olacaktır. 10m / s'de (30kph) 300rps veya 18000 rpm anlamına gelir. Bu nedenle, kullanım sırasında bu kadar yüksek eğimli bir sızlanma sesi çıkarırlar.
  2. yüksek tork yok: 165 mm'lik bir krank üzerinde duran 100 kg'lık bir bisikletçi 0.165m veya 165Nm'de yaklaşık 1kN kullanıyor. Bu orta menzilli bir otomobille karşılaştırılabilir tork. Dört tekerlekli yük bisikletimin tahrik sistemine tekrar tekrar 8mm yüksek gerilimli bir cıvata taktım ve bunun yerine endüstriyel freewheels ile bulabildiğim en yüksek nominal ünitelerin ikisini satın almak istedim (Alman konveyör bant parçaları 250Nm olarak derecelendirildi)
  3. Yüksek yük yok: arka rafta 50 kg olan bir tur bisikletçi, artı 100 kg vücut ağırlığının yarısı 10 mm çapında içi boş bir arka aksa 100 kg veya 1kN yük getiriyor. Bu akslar ve taşıdıkları düşüşler, bir araba veya kamyonun yük taşıyan parçalarının tipik olarak çok daha yumuşak çelikten yapıldığı, yüke dayanacak sert çelikten yapılmalıdır.
  4. Sadece bilyalı rulmanlar kullanılır: Modern mühürlü alt braketler, birçok kulaklıkta olduğu gibi genellikle makaralı veya iğne rulmanları kullanır. İçten dişli göbekler yıllardır iğne rulmanları kullanmaktadır. Sheldon Brown sözlüğünde makaralı rulmanları anlatıyor .

Cevap, bisikletlerde çeşitli rulmanların kullanıldığı ve muhtemelen olmaya devam edeceği yönündedir. Sheldon , birkaç yıl önce Shimano hub dişlilerindeki iğneli yatakları tartışıyor ve hala pazarlamada bahsediliyor .

Bisikletlere özgü olmayan ancak özellikle onlarla ilgili olan bir sorun, daha hassas rulmanların kum ve hasarlara karşı daha savunmasız olmasıdır. Bu nedenle, özellikle iğne yataklarının tasarım aralıklarının dışındaki toz, kum ve kuvvetlerden dikkatle korunması gerekir. Ne yazık ki bunu bir süspansiyon ünitesi içinde yapmak zor ve son kez baktım Cannondale sorunu çözmemişti (HeadShock'um sadece 10Mm'den sonra sürdürülemez, hafif yağmur ve ince kum nedeniyle bir yarış sırasında birden fazla sol şokun başarısız olduğunu gördüm işe yaramazlığa çok çabuk aşınmaları)

Ancak, örneğin bir hub veya kulaklıklı mikrofon setinin içinde şaşırtıcı olabilirler. Örneğin, Alfine 8'de 20Mm kullanan insanlarla konuştum, örneğin, sorunsuz.


10

Öncelikle yüksek hız hakkındaki yorumlara katılmıyorum. En yüksek hızlı rulmanlar düzdür: Tam boyutlu bir araba motorundaki krank mili yatakları düzdür, radyo kontrollü bir modelde ise bilyalı rulmanlar kullanılır. Hızın (rpm x çap) yüksek olduğu yerlerde, yağ kama etkisi mili merkezleme eğilimindedir (hidrodinamik yağlama). Yağ pompalanırsa bu daha da geliştirilebilir.

Düz makaralı rulmanlar radyal yükleri desteklemekte mükemmeldir, ancak eksenel yükleri desteklemekte faydasızdır. Eksenel yükün olmadığı durumlarda (örneğin, doğrudan sürgülü bir spline veya kayış tahriki aracılığıyla motor tarafından tahrik edilen bir jeneratör) iyi bir çözümdür. Çoğu bisiklet uygulamasında, eksenel kuvvetler vardır, bu nedenle toplam 3 yatak dikkate alınmalıdır: silindir, artı her iki yönde de eksenel itme. (bazı uygulamalarda küçük eksenel itme için düz bir yatak bulabilirsiniz, ancak bisiklette bir tane düşünemiyorum.)

Bilyalı yatakların yapılması çok daha kolaydır ve iki bilyalı rulman çok amaçlı bir bağlantı oluşturur. Bir bisiklet tekerleğinde, iki yatak aksın uçlarında, olabildiğince uzakta, tekerleğe uygulanan eksenel olmayan torka karşı tam olarak ihtiyaç duyduğumuz yer. Bu bakımdan, bir makaralı yatağın merkezi kısmı hiçbir şey yapmaz, bu nedenle her iki uçta bir tane olmak üzere iki makaralı rulman, ayrıca eksenel itme için bazı ek rulmanlar isteyebilirsiniz (karmaşık değil mi?) Daha iyi çözüm hem radyal hem de eksenel kuvvetlere dayanmasını sağlayan, konik bir formda , aksın her iki ucunda tek bir bilyalı yatağa sahip olmak . Konik makaralı rulmanlar mevcuttur, ancak silindirleri yönlendirmek için bir kafese ihtiyaç duyarlar, bu da bir tekerlek üzerinde dört rulmana ihtiyaç duymaz, ancak başka karmaşıklık ekler.

Son olarak, kulaklıkların kesinlikle bir çeşit antifriksiyon rulmanına ihtiyacı vardır. Muazzam bir eksen dışı tork var: ağırlığınız, frenleri uyguladığınız zaman geri çekilecekleri hariç çatalları yukarı ve ileri doğru itmeye çalışıyor. Düzgün bir şekilde yönlendirebilmek için orada düzgün bir harekete ihtiyacınız var. Kulaklıklı mikrofon seti ile bisiklete binmeyi deneyen herkes bunun mümkün olduğunu, ancak rahatsız edici ve tehlikeli olduğunu bilecektir.


WRT "küçük eksenel itme için kaymalı yatak bulabilirsiniz" Milin ucunda bir delik açarak ve yanak dinamiğinde kullanılan bir bilyeli rulman yerleştirerek bir tane gördüm. Çok fazla ihtiyaç duyulmadığından şüpheleniyorum, ancak uç kapağı / baskı yatağı da conta olduğundan, çıkarılması büyük olasılıkla dinamoyu yok ederdi.
Móż

4

Mevcut cevaplar, bilyalı rulmanların kullanımı için birçok teknik neden verirken, diğer rulman türlerinin bazen bisiklette kullanıldığına dikkat çekiyor.

Ancak en önemli faktörü kaçırıyorlar. Bilyalı rulmanlar ucuz!


2

Makaralı rulmanlar kullanan birçok alt brakette mühürlü kartuş yatakları göreceksiniz. Kafa setlerinde de yaygındır. Bilyalı rulmanlar yaklaşık 10 yıl öncesine kadar daha çok kullanıldı. Ancak pedallarda ve göbeklerde hala yaygın.


İlginç. Asla mühürlü bir BB açmadım. Neden BB'ler ama daha yavaş dönen kulaklıklar değil? Neden sadece geçmişte?
Vorac

1
Bazı kulaklıklar yapmak cevaben olarak, kullanım makaralı rulmanlar. Nedenlerine gelince: muhtemelen geleneğe bağlı, muhtemelen ekonomik nedenler, ...
stijn

4
@Vorac - Geleneksel makaralı rulmanlar itmeyi çok iyi almazlar.
Daniel R Hicks

0

Makaralı rulmanlar ve bilyalı rulmanlar verimlidir. Tekerlekler için düz yataklar alırsanız, örneğin PTFE burçları, bisiklet çalışacak, ancak pedal çevirmek için biraz ağırlaşacak, çok eğlenceli değil ... kendini rezonansa sokun ve çok düşük egen frekansı varsa yalpalamaya başlayın, ancak bu bölüm detay tasarımının çoğuna bağlıdır. Metal bronz yatakları kullanabilirsiniz, ancak biraz yağlamaya ihtiyaçları vardır.

Kulaklık için bilyalı rulmanlar da normal olarak kullanılır. Eski bisikletimdeki kulaklık için güven bilyalı rulmanları, tornada yaptığım ev yapımı delrin (Asetal plastik) rulmanlar ile değiştirdim, çünkü eskisi paslıydı ve yenisini biraz pahalı buldum ... Sonuç: Evet, delrin kaymalı yataklar kulaklık için iyi çalışır, bilyalı rulmanlar ile aynı rijit olmasını istiyorsanız, ancak bir sorun değil, başını döndürmek için daha ağır olacaktır ... -set, muhtemelen rulmanların genellikle kullanılmasının ana nedeni budur - serttir ve pürüzsüzleşir - ve kontrolü hissedeceksiniz.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.