軸承 ( Bearing ) 是機構設計中最常用的零件之一,國內外皆有製造及設計軸承的專業廠商,例如:TIMKEN ( 美國 )、SKF ( 瑞典 )、NTN ( 日本 )、NSK ( 日本 )、THK ( 日本 )、HIWIN ( 台灣 )、TPI ( 台灣 ) 等國內外大廠。在不同的設計應用中如何選用適當的軸承種類是一門深奧的學問,若在一般的使用情境中多數會採用深槽滾珠軸承,但若在有嚴重軸向負荷的應用情境中則會採用斜角滾珠軸承,其中還有分為同向、面對面 ( DF )、背對背 ( DB ) 等不同的配置,細節的應用可以於網路上找到更多的相關資訊,以下列出兩個國際大廠的使用手冊 ( 取自原廠官網 ):
Fig. 1 是寶麗浴室暖風機使用的DC直流變頻馬達,透過寶麗電子專業的研發團隊設計的韌體,擁有業界唯一10段變速的能力,最高轉速為1850RPM。
馬達在各類商業產品中是非常頻繁出現的元件,例如:電動車、冷氣機、吹風機等家電產品,在高速轉動的狀態下,軸承的要求規格就會提高,例如:
- 軸承公差 (Tolerance)
- 軸承的徑向及軸向負荷 (Radial and Axial Thrust Force Capability)
- 軸承的裝配、潤滑、調心 (Mounting, Lubrication and Alignment)
- 軸承的額定旋轉壽命 (Rated Revolution Life Cycle)
上述僅簡單列出軸承應注意的事項,關於軸承的學問還有許多值得我們去探討,若對此有興趣的讀者,可以參考 Shigley’s Mechanical Engineering Design 11th edition 教科書中的 Chapter 11: Rolling-Contact Bearing
書中對於軸承的種類(Fig. 2)、壽命、可靠度、荷重、選用都有很深入的介紹。
關於軸承的序號是有特定的業界規範,一看到序號使用者就可以初步判斷這顆軸承是什麼種類、可承受的負荷大小及尺寸多少,關於深槽滾珠軸承的命名規則可參考 Fig. 3,前四碼 6205 又可拆成如下:
- 第一碼:6 ( 軸承種類 / Types )
- 第二碼:2 ( 軸承系列 / Toughness)
- 第三碼:05 ( 軸承內徑 / Bore Diameter)
6+2+05,關於 6 這個數字在此代表的為深槽滾珠軸承,不一樣的數字代表其他不同種類的軸承,例如 7 就代表上述有提及的斜角滾珠軸承,第一碼在此篇文章不做詳細說明,更詳細的資訊可參考以下網站:
第二碼代表軸承的系列,同時也可以說是軸承的厚度及外徑尺寸,根據每家廠商提供的規格尺寸上會略有不同,詳細尺寸必須參考各廠商的型錄;第三碼則代表軸承的內徑,在內徑尺寸為 ø20mm 以下時以 00、01、02、03 標示,分別為 ø10mm、ø12mm、ø15mm、ø17mm,在20mm以上從04開始並乘以5為內徑尺寸,例如08則代表內徑為40mm的軸承。
在家電產品中馬達普遍使用直徑非常小的軸心,Fig. 4 為寶麗浴室暖風機的馬達內部軸承結構示意圖。當軸承的直徑小於 ø10mm 時,我們定義為微型軸承 ( Miniature Bearing ),對於噪音、壽命會是更大個考驗,為了讓消費者可以享受到真正的24hr換氣功能,寶麗電子研發的 DC 直流變頻馬達使用的是 NMB ( 日系微型軸承專業製造商 ) 的產品,在性能上有非常好的表現。