非凡体育自行车轴承巨头 Enduro 是如何测试产品的？

　　非凡体育Enduro 是自行车界的轴承巨头，这家企业成立于 1996 年，其设计和制造自行车轴承已有近 30 年的历史。Enduro 的联合创始人马特 · 哈维是其自行车部门的主要领头人，他拥有机械设计学士学位，此前曾在 White Industries、Gary Fisher Mountain Bikes 和 Bianchi 等公司从事产品管理和研发工作。

　　1997 年，Enduro 推出了其第一款创新性产品：全系列 MAX 悬架枢轴轴承。这款产品直至现在都被视为行业标准。近 30 年，Enduro 不断坚持创新研发，至今已研发出上千种用于花鼓、碗组、变速器导轮、中轴等部位的轴承产品。

　　现在，Enduro 已成为一家全球性的企业，它为全世界超过数百家的 OEM 制造商和数千家零售经销商供应产品。而在世界的不同角落，数以百万计的骑行爱好者使用 Enduro 的轴承纵情 驰骋 。接下来我们就来看看 Enduro 是如何用各种试验解决业内的轴承难题的。

　　20 世纪 90 年代末，为了提升踩踏效率，变速系统的行业领导者禧玛诺推出轴心更粗的花键中空曲柄，其轴心直径达 22 毫米。不幸的是，当时主流自行车的中轴外壳的内径一般为 35 毫米，用于容纳尺寸更小的 17 毫米方孔中轴。

　　那时的变速器市场 火药味 十足，众多的变速器品牌正在极力争夺市场份额。当时，自行车全行业都在使用 ISIS ( 国际花键中轴标准 ) 的中轴系统，中轴规格为 22 毫米（或 21.5 毫米）。

　　由于主流中轴外壳的内径与禧玛诺新款曲柄的轴心直径太过接近，这就大幅度压缩了中轴轴承的 所占空间 ，其仅能容纳 2 毫米至 2.5 毫米的滚珠，非常脆弱。这个时候，马特 · 哈维开始了他的研发创新，以解决这个业界难题。

　　如果想要迅速改进轴承设计方案，就需要一系列的测试仪器来大幅度地缩短研发时间。马特 · 哈维意识到，当时专用于测试自行车零部件的仪器尚不存在，于是他便自己动手设计制造了一台自行车轴承试验机。

　　src=在短短几个月的时间里，这台名为 Max Tester 的轴承试验机帮助马特 · 哈维成功搜集和模拟了大量数据，包括以高强度测试轴承的径向、轴向载荷和转速。这台试验机大大缩短了研发时间，从几个月的现场实地测试变为仅需几周的可控模拟试验。

　　不久之后，Enduro 推出了一款适用于 ISIS 标准且兼容禧玛诺新曲柄的轴承，其耐用性相较于此前的 17 毫米方孔中轴也毫不逊色。

　　而在 2000 年中期，国际自行车市场普遍放弃了 ISIS 标准，转而使用一种外挂式的中轴设计。这种外挂式的中轴拥有更加巨大的轴承圈，能够更好地支撑车手的踩踏。

　　Enduro 也迅速跟进响应，推出了一系列可靠、高效、持久的轴承解决方案。这些轴承系统使用优质的钢和陶瓷制成，拥有直径更大的滚珠和沟槽更深的轴圈。

　　Max Tester II: 增加功率瓦数测量功能、多向负载和振动跟踪测试

　　此后，马特 · 哈维对这台轴承试验机器进行了更新和升级，研发出 Max Tester 二代。新的试验机器配备了三个数据测量设备。它不仅可以模拟测试轴承的使用寿命和故障情况；还可以通过功率瓦数的变化，测量其不同时间点的受力情况；以及通过振动跟踪，测试轴承的磨损情况。

　　振动跟踪测试在航空业和汽车业较为常见。将试验机器的干扰囊括在内的话，一般全新光滑轴承的振动读数为 0.5 毫米 / 秒至 0.8 毫米 / 秒。而当轴承逐渐磨损时，其振动读数将增加一至三倍，一般从内部胶圈开始磨损老化。当振动读数超过 2 毫米 / 秒时，这是轴承超过使用寿命的危险预警。

　　早期的测试数据显示，当轴承逐渐磨损老化时，其耗费的滚动功率也会相应增加。据了解，滚珠轴承的使用效率非常高，其摩擦系数也是相当低。在现实骑行中，一个制作精良的全新滚珠中轴只需耗费半瓦功率，而一个质量低劣的滚珠中轴可能会将耗费功率提升至一瓦。在一套干净润滑的传统系统中，链条是最大的功率 消耗者 ，踩踏大约需要耗费五瓦功率。

　　为了搜集更详细和准确的数据非凡体育，诸如航空业和汽车业往往会采取扩大测试的做法。Enduro 开始将人引入了轴承的各项试验之中。

　　参与试验的是一名体重为 68 公斤的职业车手，其以 100 转 / 分钟的转速和 250 瓦的平均功率输出，在较短时间内测试一款 Enduro 的中轴。相较于此前的无人试验，现在的功率输出是此前的两倍，重量是此前的三倍。

　　事实证明，虽然测试时间较短，但是测试成效卓著。将试验扩大化的另一个好处，就是能够在功率计的测量范围内持续搜集数据。例如，当时市售的功率测试电能表无法精准检测到小于一瓦特的功率差异。

　　src=2011 年，经过试验机器和车手短时间的持续测试，Enduro 推出了全球首款 XD15 陶瓷混合中轴，Enduro 试图证明其轴承设计理念和先进材料的应用，将极大延长轴承的使用寿命。

　　而最有效的证明方法，就是在现实的骑行中进行的长期测试，这可能需要数年时间才能完成。早至 2011 年，几位职业自行车手在车上安装了 XD15 中轴，骑行多年没有发生故障。

　　而一位前 Webcor 自行车队的职业车手，同样在 2011 年的比赛中使用了 XD15 中轴，直至今日他还在使用，在各种极端的天气下骑行。他的 XD15 中轴已经使用了 6 万英里（约 96560 公里），并且从来没有维修过。

　　Bike Radar 编辑詹姆斯在 虐待 XD15 中轴一年后表示： 我们觉得普通的测试还不够苛刻，于是我们将 XD15 中轴的所有防水密封圈全部去掉，滚珠轴承完露。在各种严苛的环境下进行数个月的骑行，即便已经没有任何的润滑剂，轴承里布满碎沙和灰尘，但它仍然能像新买的一样平稳运转。

　　时间来到 2021 年，20 世纪 90 年代末的一幕仿佛又上演了。曲柄轴心的直径越来约粗大，从 22 毫米增加至 24 毫米、29 毫米甚至 30 毫米，这 逼迫 轴承厂商们不得不使用尺寸更小的轴承滚珠。

　　在这种情况下，Enduro 想要测试其试验产品 Maxhit 的综合性能。团队制定了一系列的测试方案，并决定扩大加强其耐疲劳性测试。

　　在长达十五年的试验数据积累和现实环境的反复测试下，马特 · 哈维很快便确定了试验方案，并制定了详细的轴承研发计划。

　　该测试于 2021 年 9 月份开始，于 2023 年 3 月份结束。测试时间为周一至周五，上午九点至下午五点。所有的测试都由马特 · 哈维亲自或通过远程视频进行监督。测试机器放置于一个完全封闭的温控室中。在测试期间，所有用于测试的轴承都存放在清洁但非无菌的环境之中。

　　测试保持以 100 转 / 分钟的转速进行。在试验进入稳定状态之后，一台 Cinch 牌功率测量计和试验设备开始共同收集数据，记录轴承能够负载的最大瓦数值。

　　参与测试的一个中轴轴承（不是两个）需要在承重 82 公斤下运转，其总轴向承担的推力载荷为 109 公斤。在这样的测试情况下，测试车手踩踏出 600 瓦的稳定功率。

　　在轴承旋转和承受负载的过程中，测试人员也会对其施加额外的恒定压力。与航空工业一样，扩大测试范围是得到更一致和可测量结果的标准程序。

　　在没有安装中轴和施加负载的情况下，连接在试验设备上的功率测量计的读数为 2 至 3 瓦。安装中轴后并对其施加轻度的轴向载荷时，功率测量计的读数增加至 3 至 4 瓦。经过 20 分钟的测试预热，所有参与测试的全新轴承的功率测量都稳定在 3 瓦。

　　在测试进入稳定化后，测试人员开始对各个测试轴承进行数据间隔捕获，并重复以下步骤。

　　4、测试轴承在轻度径向承载和轻度推力载荷下以 100 转 / 分钟的转速运转 20 分钟。

　　5、测试轴承在满载状态，以 100 转 / 分钟的转速运转 10 分钟非凡体育。

　　src=选取的这些测试中轴的外壳为铝制，采用压入式或集成式的轴承组件。这些测试品均从官方的经销商处订购，其中包括两款未发布的样品。

　　2、磨合期后，轴承内仍然有充足的润滑油，所有轴承表现良好。前 30 个测试小时耗费的功率平均增加 10 至 11 瓦。

　　3、在功率瓦数增加后不久，轴承在机器的测试下开始变得嘈杂。轴承的运转环境变得更加粗糙，旋转阻力更大。这说明轴承已经磨损严重。

　　src=1、数量较少、尺寸更大的轴承滚珠要比数量较多、尺寸更小的轴承滚珠性能更好，使用寿命更长。

　　在所有的测试情况下，拥有大直径滚珠和较深沟槽轴圈的轴承在效率（瓦数）和耐用性（运转次数）方面，产生了超预期的效果。

　　在既定的转速下，虽然较大的滚珠会比较小的滚珠滚动得较慢，在某些轴承上速度甚至相差一半。但是数量更少、尺寸更大的轴承更好地分散了负载，因为较大滚珠接触轴圈的总面积会更大。这种效应被称为 赫兹应力 。这意味着在既定转速下消耗的功率更小，轴承寿命更高。

　　与使用较小滚珠与较浅沟槽轴圈的一些型号相比，Enduro Maxhit 和 XD15 所消耗的能量和功率会更少。

　　2、制作材料的搭配也会对轴承寿命造成影响。如果轴承内仅使用一种优质的材料，那么可能导致轴承过早磨损和失效。

　　当优质陶瓷滚珠与氮化不锈钢轴圈组合使用时，滚动效率和使用寿命这两个关键指标都会更佳，并优于陶瓷滚珠与铬钢轴圈组合的搭配。

　　440C 不锈钢以其耐腐蚀性，高弹性和延展性而闻名。在高强度负载下，440C 不锈钢轴圈与较小的 440C 不锈钢滚珠组合时，容易较早出现磨损状况；而当与较大的 440C 不锈钢滚珠组合时，其滚动效率和耐用性都会显著提高。

　　3、只有适用于结论 1 和结论 2 的轴承设计完成了 300 万次的循环运转测试，这些轴承测试后的效果仍然与新的一样。其余的轴承则在 15 万次的循环运转测试后开始老化，它们都在 36 万次的循环运转测试后报废。

　　从 1997 年发布的全系列 MAX 悬架枢轴轴承开始，Enduro 就在其所有轴承产品中使用了深沟槽轴圈和大滚珠的设计。

　　src=XD15 中轴产品使用的是直径为 3.97 毫米的陶瓷滚珠，而 Maxhit BBs 使用的则是直径为 4.76 毫米的 440C 不锈钢滚珠。两款产品使用的滚珠都要比行业标准（直径 2 毫米至 3.175 毫米）大得多，这种设计大大提升了轴承性能。

　　以 Enduro 的 看家产品 XD15 中轴为例，这款产品使用超级不锈钢轴圈搭配精密陶瓷滚珠，拥有更高的滚动效率和耐用性。在长期的高负载使用下，XD15 中轴反而会 越用越润 ，这是任何其它测试的中轴产品无法达到的。

　　据悉，XD15 使用的是一种由欧洲航空航天公司研发的氮化不锈钢。这种材料最早被应用于空客飞机的机身控制部件， 深埋 于机翼内部。因该部位的检修难度极大，所以这种材料就要求必须坚固耐用。

　　因此，XD15 同样不受恶劣环境和化学物质的影响，其采用了精密的结构装配而成，比一般的轴承更加耐用坚固。

　　XD15 越用越润 的秘密，在于随着时间的推移，超硬的陶瓷滚珠会不断打磨和抛光轴圈内壁，因此会让整个轴承系统的运转愈发顺滑。Enduro 颇有信心地为 XD15 中轴提供了终身质保的服务。

　　src=而 Enduro Maxhit 中轴的表现也不赖，在同样的长期转速标准下，Maxhit 中轴耗费的功率要比其它的测试产品低，耐磨损性能也会更高。同 XD15 中轴一样，Enduro 也为其提供了终身质保服务。

　　Maxhit 中轴的设计初衷便是提升轴承系统的耐用性，它采取了众多的专利设计。例如将滚珠的直径增加了一倍，将近 5 毫米，并减少了滚珠的数量。

　　经过试验现场观察并结合理论推断，除了优秀的滚动效率和耐用性外，使用大滚珠的轴承系统也改进了不少轴承设计的缺陷。比如其拥有更宽的公差，能够容许轴圈与滚珠的些许错位；能够避免细小的灰尘污垢进入轴承内部，防止轴承过早磨损老化。

　　除了 Enduro 的轴承产品外，此次试验中还包括了其它品牌的性能对比和测试，以下是简略报告：

　　BB Infinite: 这款产品使用的是直径为 3.175 毫米的陶瓷滚珠，但测试结果令我们失望。轴承系统在较短时间内便磨损粗糙非凡体育。测试人员认为，可能是使用材质不太优异导致的。

　　Ceramic Speed：这款产品使用了优质的轴圈和滚珠，在测试初期的表现非常不错。但试验结果表明，直径为 3.175 毫米的陶瓷滚珠对于铬钢轴圈来说，还是太过坚硬。随着时间推移，轴承变得越来越松，尽管它在手中转动还是非常平滑，但在高负载骑行的状态下，它已经需要耗费更多的功率。

　　Chris King: 超长时间的测试，对于这种采用全 440C 不锈钢打造的轴承产品颇有挑战非凡体育。尺寸较小（3.175 毫米）的滚珠在耐腐蚀但质地较软的轴圈内转动，其无法承受较重的多轴向载荷测试。整个轴承系统的密封设计也不太适合长时间的测试。

　　Enduro ABEC 3：这款轴承产品在售价上更加 亲民 。它使用的是价格实惠的铬钢滚珠和轴圈非凡体育。其滚珠的尺寸（直径 3.97 毫米）也比其它测试产品稍大，其性能也表现不错。

　　Kogel: 这款轴承产品由陶瓷滚珠与铬钢轴圈组成，它的性能优于 BB Infinite 的产品，但总体表现不及 Ceramic Speed 的产品。测试人员认为，还是与应用材料有关。

　　Race Face: 与一些采用陶瓷滚珠、售价昂贵的轴承系统相比，Race Face 的中轴产品售价也非常 亲民 。它使用的是铬钢轴圈和滚珠，可靠性和耐用性非常不赖。

　　SRAM: 能以相对便宜的价格获得如此优秀的表现，SRAM 的中轴产品令测试人员惊讶。虽然使用铬钢轴圈和滚珠，但是它能在高负载下达到很高的使用寿命。只要你生活在气候干燥的地方，并且不经常洗车，这款中轴产品能让你以较低的价格骑行很长时间，性价比不错。