साइकिल पर केवल बॉल बेयरिंग क्यों?


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सामान्य तौर पर, बॉल बेयरिंग छोटे संपर्क क्षेत्र और छोटे घर्षण बल के कारण उच्च गति में लागू होते हैं, लेकिन रोलर बीयरिंग अधिक भार ले जा सकते हैं क्योंकि संपर्क क्षेत्र पर लागू लोड छोटे संपर्क तनाव पैदा करता है।
- मैकेनिकल इंजीनियरिंग डिजाइन के सिद्धांत, लियूबोमिर दिमित्रोव

साइकिल अनुप्रयोगों में न तो उच्च गति और न ही उच्च भार (कारों या औद्योगिक मशीनों की तुलना में) हैं। हालांकि, मुझे लगता है कि "छोटे संपर्क तनाव" के परिणामस्वरूप लंबे समय तक सेवा जीवन का असर पड़ेगा, भले ही पानी और दूषित पदार्थ असर में घुस जाएं। और अभी भी केवल एक बार मैंने साइकिल रोलर (पिन) बियरिंग्स के बारे में सुना है जो कि लेफटी में है

क्यों बॉल बेयरिंग को एक्सक्लूसिवली बाइक में इस्तेमाल किया जाता है जैसे कि हेडसेट में जहां कुछ मामूली घर्षण की समस्या नहीं होगी?


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बॉल बेयरिंग निर्माण और रखरखाव के लिए बहुत सरल हैं। वे हल्के और अधिक कॉम्पैक्ट भी हैं।
डैनियल आर हिक्स

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"यह आजकल सभी बॉल बेयरिंग है" - फ्लेच

जवाबों:


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मुझे लगता है कि आपकी कई धारणाएँ गलत हैं:

  1. कोई उच्च गति: रिम डायनोस स्पिन बहुत तेज है, 10,000rpm तक, और इसके लिए डिजाइनरों की ओर से प्रयास की आवश्यकता होती है। आमतौर पर उन पर ड्राइव व्हील में लगभग 1 सेमी की त्रिज्या होगी, या प्रति मीटर 3 1 / 3rd सेमी और 30 क्रांतियों की परिधि होगी। 10m / s (30kph) अर्थात 300rps या 18000 rpm। यही कारण है कि वे उपयोग में होने पर इस तरह के एक उच्च पिचिंग शोर करते हैं।
  2. कोई उच्च टोक़ नहीं: 165 मिमी क्रैंक पर खड़ा एक 100 किग्रा साइकिल चालक 0.1km या 165Nm पर 1kN के बारे में विस्तार कर रहा है। यह एक मध्य दूरी की कार के लिए तुलनीय टोक़ है। मैंने बार-बार अपनी चार पहिया लोड बाइक के ड्राइव सिस्टम में एक 8 मिमी उच्च तन्यता बोल्ट बोया, और इसकी जगह औद्योगिक फ्रीव्हील का मतलब था कि मैं उच्चतम रेटेड इकाइयों में से दो खरीद सकता हूं (जर्मन कन्वेयर बेल्ट पार्ट्स 250Nm पर रेटेड)
  3. कोई उच्च भार नहीं: रियर रैक पर 50 किग्रा के साथ एक टूरिंग साइकिल चालक, साथ ही उनके 100 किग्रा के शरीर के वजन का आधा भाग 10 मिमी व्यास के खोखले रियर एक्सल पर 100 किग्रा या 1kN का भार डाल रहा है। उन धुरों और ड्रॉपआउट्स पर, जिन्हें लोड करने के लिए कठोर स्टील से बनाया जाना चाहिए, जहां कार या ट्रक के लोड असर वाले हिस्से आमतौर पर बहुत नरम स्टील से बने होते हैं।
  4. केवल बॉल बेयरिंग का उपयोग किया जाता है: आधुनिक मोहरबंद कोष्ठक आमतौर पर रोलर या सुई बीयरिंग का उपयोग करते हैं, जैसा कि कई हेडसेट करते हैं। आंतरिक रूप से गियर वाले हब ने कई वर्षों तक सुई बीयरिंग का उपयोग किया है। शेल्डन ब्राउन अपनी शब्दावली में रोलर बीयरिंग का वर्णन करते हैं , उदाहरण के लिए।

इसका उत्तर यह है कि साइकिल में विभिन्न प्रकार के बियरिंग का उपयोग किया गया है और संभवतः होने के लिए जारी रहेगा। फिर, शेल्डन कुछ साल पहले से शिमैनो हब के गियर में सुई बीयरिंग की चर्चा करते हैं और वे अभी भी विपणन में उल्लिखित हैं

साइकिल के लिए अद्वितीय नहीं बल्कि विशेष रूप से प्रासंगिक एक समस्या यह है कि अधिक सटीक बीयरिंग ग्रिट करने के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं और नुकसान भी करते हैं। तो विशेष रूप से सुई बीयरिंगों को धूल, रेत और उनकी डिजाइन सीमा के बाहर की शक्तियों से सावधानीपूर्वक संरक्षित करने की आवश्यकता होती है। दुर्भाग्य से ऐसा करना एक निलंबन इकाई के अंदर कठिन है, और पिछली बार जब मैंने देखा कि कैनडोंडेल ने समस्या हल नहीं की है (मेरा हेडशॉट केवल 10 एमएम के बाद ही अस्वीकार्य है, मैंने देखा है कि हल्की बारिश और बारीक ग्रिट की वजह से एक दौड़ के दौरान कई झटके असफल हो जाते हैं। उन्हें बहुत जल्दी बेकार करने के लिए)

लेकिन एक हब या हेडसेट के अंदर, उदाहरण के लिए, वे अद्भुत हो सकते हैं। मैंने ऐसे लोगों से बात की है जिन्होंने अल्फाइन 8 पर 20Mm की सवारी की है, उदाहरण के लिए, बिना किसी समस्या के।


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सबसे पहले मैं उच्च गति के बारे में टिप्पणी से असहमत हूं। उच्चतम वेग बीयरिंग सादे हैं: एक पूर्ण आकार के कार इंजन में क्रैंकशाफ्ट बीयरिंग सादे होते हैं, जबकि एक रेडियो नियंत्रित मॉडल में, बॉल बेयरिंग का उपयोग किया जाता है। जहाँ वेग (आरपीएम x व्यास) अधिक होता है, तेल की कील प्रभाव शाफ्ट (हाइड्रोडायनामिक स्नेहन) को केन्द्रित करती है। यदि तेल पंप किया जाता है तो इसे और बढ़ाया जा सकता है।

सीधे रोलर बीयरिंग रेडियल भार का समर्थन करने में महान हैं, लेकिन अक्षीय भार का समर्थन करने में बेकार हैं। जहां कोई अक्षीय भार नहीं है (उदाहरण के लिए एक इंजन द्वारा संचालित जनरेटर, या तो सीधे एक स्लाइडिंग स्लाइन के माध्यम से या बेल्ट ड्राइव के माध्यम से) वे एक अच्छा समाधान हैं। अधिकांश साइकिल अनुप्रयोगों में, अक्षीय बल मौजूद होते हैं, इसलिए कुल 3 बीयरिंगों पर विचार किया जाना चाहिए: दो दिशाओं में से प्रत्येक में रोलर, प्लस अक्षीय जोर। (कुछ अनुप्रयोगों में आपको छोटे अक्षीय जोर के लिए एक सादा असर मिल सकता है, लेकिन मैं बाइक पर एक के बारे में नहीं सोच सकता।)

बॉल बेयरिंग बनाने में बहुत आसान होते हैं, और दो बॉल बेयरिंग एक बेहतरीन ऑल-पर्पस जॉइंट बनाते हैं। एक बाइक के पहिये पर, दो बियरिंग्स एक्सल के सिरों पर हैं, जहाँ तक संभव हो, जो बिल्कुल वही है जहाँ हमें पहिया पर लागू गैर-अक्षीय टोक़ का विरोध करने की आवश्यकता है। इस संबंध में, रोलर बेयरिंग का केंद्रीय हिस्सा कुछ नहीं होगा, इसलिए आप दो रोलर बीयरिंग, प्रत्येक छोर पर एक, प्लस अक्षीय थ्रस्ट के लिए कुछ अतिरिक्त बीयरिंग चाहते हैं (जटिल हो रही है?) बेहतर समाधान नहीं हो सकता है। शंक्वाकार रूप के साथ एक्सल के प्रत्येक छोर पर एकल बॉल बेयरिंग होता है , जो इसे रेडियल और एक्सियल बलों दोनों का विरोध करने में सक्षम बनाता है। पतला रोलर बीयरिंग मौजूद हैं, लेकिन उन्हें रोलर्स को निर्देशित करने में मदद के लिए एक पिंजरे की आवश्यकता होती है, जो एक पहिया पर चार बीयरिंगों की आवश्यकता से बचा जाता है, लेकिन अन्य जटिलता जोड़ता है।

अंत में, हेडसेट को निश्चित रूप से किसी प्रकार के एंटीफ्रीक्शन बियरिंग की आवश्यकता होती है। एक बहुत बड़ा गैर-समाविष्ट टोक़ है: आपका वजन कांटों को ऊपर और आगे बढ़ाने की कोशिश कर रहा है, सिवाय इसके कि जब आप ब्रेक लगाते हैं, जब उन्हें पीछे धकेला जाएगा। ठीक से चलाने में सक्षम होने के लिए, आपको वहां एक चिकनी आंदोलन की आवश्यकता है। जिस किसी ने क्षतिग्रस्त हेडसेट के साथ बाइक की सवारी करने की कोशिश की है, वह जानता होगा कि यह संभव है, लेकिन असुविधाजनक और खतरनाक है।


WRT "आप छोटे अक्षीय जोर के लिए एक सादा असर पा सकते हैं" मैंने शाफ्ट के अंत में एक छेद ड्रिल करके और साइडवॉल डायनमो में इस्तेमाल की जाने वाली एक गेंद को सम्मिलित करके बनाया है। मुझे संदेह है कि उन्हें बहुत ज़रूरत नहीं है, लेकिन चूंकि अंत टोपी / जोर असर भी सील था, इसे हटाने से संभवतः डायनेमो को नष्ट कर दिया जाएगा।
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वर्तमान उत्तर बॉल बेयरिंग के उपयोग के लिए बहुत सारे तकनीकी कारण देते हैं, जबकि यह देखते हुए कि बाइक पर कभी-कभी अन्य प्रकार के बियरिंग का उपयोग किया जाता है।

हालांकि वे सबसे महत्वपूर्ण कारक को याद करते हैं। बॉल बेयरिंग सस्ते!


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आपको कई निचले ब्रैकेट में सील कारतूस बीयरिंग दिखाई देंगे, जो रोलर बीयरिंग का उपयोग करते हैं। सिर सेट में भी आम है। लगभग 10 साल पहले बॉल बेयरिंग अधिक चौड़े होते थे। लेकिन अभी भी पेडल और हब्स में आम है।


यह तो दिलचस्प है। मैंने कभी सीलबंद बीबी नहीं खोली। बीबी क्यों लेकिन ज्यादा धीमी घूमने वाली हेडसेट नहीं? केवल अतीत में ही क्यों?
वोरैक

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कुछ हेडसेट रोलर बीयरिंग का उपयोग करते हैं, जैसा कि उत्तर में कहा गया है। कारणों के रूप में क्यों: शायद परंपरा का कारण, संभवतः आर्थिक कारण, ...
stijn

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@ वोरैक - पारंपरिक रोलर बीयरिंग बहुत अच्छी तरह से जोर नहीं लेते हैं।
डैनियल आर हिक्स

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रोलर बीयरिंग और बॉल बेयरिंग, कुशल हैं। यदि आप पहियों के लिए सादे बीयरिंग लेते हैं, जैसे कि PTFE-bushings, तो साइकिल काम करेगी, लेकिन पैडल के लिए थोड़ा भारी हो जाता है, इतना मजेदार नहीं ... प्लास्टिक की बियरिंग साइकिल को कम कठोर बना देती है, जो असहज महसूस कर सकती है, यह आसानी से हो सकता है स्व-प्रतिध्वनि में उतरें और बहुत कम ईजेन-फ़्रीक्वेंसी शुरू करें, लेकिन वह हिस्सा बहुत सारे डिज़ाइन पर निर्भर करता है। आप धातु कांस्य बीयरिंग का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन उन्हें कुछ स्नेहन की आवश्यकता होती है।

हेडसेट बॉल बेयरिंग के लिए भी सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है। मैंने अपने पुराने साइकिल पर हेडसेट के लिए ट्रस्ट बॉल बेयरिंग को घर के बने डेल्रिन (एसिटाल प्लास्टिक) बियरिंग्स से बदल दिया, मैंने खुद को खराद पर बनाया, क्योंकि पुराने एक जंग खाए हुए थे और मुझे नया नया थोड़ा महंगा लगा ... परिणाम: हाँ, डेलिन सादा बियरिंग्स हेडसेट के लिए ठीक काम करता है, इसे मोड़ना भारी होगा यदि आप बॉल बियरिंग के साथ समान रूप से एक समान चाहते हैं, लेकिन कोई समस्या नहीं है ... यह सिर में सादे बीयरिंगों के साथ थोड़ी छड़ी-पर्ची हो सकती है -सेट, यह संभवतः मुख्य कारण है कि बॉल बेयरिंग का आमतौर पर उपयोग किया जाता है - यह कठोर है और यह चिकनी हो जाता है - और आप नियंत्रण महसूस करेंगे।

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