Для чего хромируют подшипники
Как и в любой индустрии связанной с производством техники и армией внушаемых потребителей, в велоспорте существует множество мифических технологий и материалов, которые на пике своей популярности нещадно эксплуатируются всеми производителями с целью получения дополнительной прибыли.
В свое время в этой роли побывали карбон, титан, магний, алюминий с присадками скандия и прочие бесчисленные материалы с магическими свойствами. Производители как ненормальные делают из популярного материала буквально все существующие компоненты для велосипеда, стремясь выжать из популярности максимум прибыли даже в ущерб производительности. Достаточно вспомнить титановые спицы от DT Swiss или болты из карбона.
Все эти технологии и конструкции по прошествии нескольких лет либо отметаются рынком, либо, наконец, падают в цене и занимают свою нормальную нишу. Керамические подшипники сегодня на пике hi-end популярности. Их вставляют в каретки, рулевые колонки, втулки колес, шарниры тормозов, ролики переключателей: в общем, везде, где раньше были радиальные подшипники (т.н. «промышленные подшипники») или даже скольжения. За товар премиум-класса приходится платить соответствующе. Средняя цена одного подшипника на розничном рынке в апгрейд-китах производителя составляет от 50 до 350 долларов, хотя вездесущие китайские производители уже подключились к всемирной дойке велосипедистов и предлагают «больным» керамикой продукты по весьма привлекательной цене. Уже существуют даже специальные интернет-магазины для велосипедистов, где владелец может указать перечень всех своих компонентов и продавец за кругленькую сумму подберет полный комплект для апгрейда.
На самом деле картина сумасшествия куда более глобальная, аналогичное поветрие уже довольно давно распространилось среди владельцев роликовых коньков, спиннингов, скейтбордистов и прочей братии, у которой есть чему крутится, но мы говорим о велосипедистах.
Итак. Это клиническая картина. Теперь непосредственно о возбудителе. Действительно массовое распространение керамических подшипников началось примерно 10 лет назад. Технически, в промышленных подшипниках из керамики нет ничего нового и все их модификации как две капли воды похожи на стальных предков. Нестандартным является лишь материал: как правило нитрид кремния (Si3N4). Благодаря тому, что этот вид керамики обладает выдающейся ударной прочностью и высокой жесткостью, этот черный, блестящий после полировки материал стали активно использовать в машиностроении. Условно, эти подшипники можно разделить на три группы:
- смешанные или гибридные, в которых из керамики выполнены только шары (или другое тело вращения), а оба кольца качения из стали. Это самый распространенный вариант в велоиндустрии. Если производитель не указывает какой тип подшипника установлен внутри железки, 99% вероятность, что речь идет о гибридной разновидности. Важный момент. Сепаратор в гибридных керамических подшипниках сделан из синтетики с низким коэффициентом трения. Китайцы лепят и металлический.
- полностью керамические, где и кольца качения и шары сделаны из керамики. На велосипедах встречаются пока крайне редко, но доступны в ассортименте от сторонних производителей.
- насыпные, которые устанавливаются как обычные шары во втулки Shimano или рулевые.
Теперь о характеристиках и особенностях. Они, положа руку на сердце, впечатляют даже далекого от машиностроения человека. Керамические шары продукт действительно революционный.
- Рабочая температура шаров может достигать 800 градусов.
- Способность работать в агрессивных кислотах и щелочах без коррозии. Вообще. С ограниченным набором агрессивных сред вроде кислорода, начинает реагировать при какой-то 1000 градусов.
- Низкий тепловой коэф. расширения (в 3-5 раз меньше стали) и керамические подшипники прочно заняли свое место в насосах по перекачке горячих жидкостей.
- Высокая рабочая температура позволяет им работать на скоростях до 12000 оборотов в минуту.
- Керамика, это превосходный диэлектрик, полностью керамические подшипники не пропускают электричество.
- Керамика легче стали на 40% и значительно лучше рассеивает тепло.
- твёрдость по Роквеллу стальных шаров редко превышает 60 единиц по шкале C, твердость керамики может достигать 75 единиц.
- Модуль упругости керамики в 1.5 раза выше, чем у типичной стали применяемой для керамических подшипников. (вот типичный буклет с рекламными сравнительными характеристиками). Сталь взята, правда, не лучших характеристик.
- Керамика не магнитится.
- Кстати, из нитрида кремния делают сверхдорогие ножи и режущую кромку станков для сталелитейных производств (но это лирика).
Круто, правда? Неудивительно, что керамические подшипники ставят в марсоходы, турбины авиалайнеров и насосы на химических производствах. По характеристикам они также идеально подходят для создания велосипеда для колонизаторов планет с низкой гравитацией, агрессивной атмосферой и высокой температурой, как Венера или Меркурий. Если вы по несчастью свалитесь в чан с серной кислотой, через неделю, следователи 100% найдут на дне набор целехоньких шаров от роликов SRAM XX. Мелочь, а приятно.
А теперь серьезно. Попробуем выделить те особенности гибридной керамики, которые хоть как-то могут быть полезны на велосипеде, и оценим их с точки зрения стоимости.
- Низкий вес: керамика на 40% легче. Сомнительное преимущество, когда со всего велосипеда удастся скинуть 10-20 грамм потратив 500-1000 долларов.
- Высокая коррозионная стойкость. Это факт. Однако, поскольку основными подшипниками применяемыми на велосипедах являются гибридные разновидности, дорожки качения будут по-прежнему ржаветь. Они и ржавеют. Во вторых, хороший стальной промышленный подшипник имеет пару пыльников и заполнен средневязкой смазкой. При постоянной езде в грязь, регулярная смазка и проверка позволит избежать ржавчины и продлить срок службы обычных подшипников. Промывать керамический подшипник от песка и грязи нужно так же, как и стальной.
- Керамика тверже стали и имеет более высокий модуль упругости. А вот это наиболее важное преимущество. Это означает, что при нагрузке и вращении шары деформируются меньше, следовательно, снижается тепловыделение и потеря энергии. Тепловыделение здесь не самое главное, поскольку колесо совершает всего 360 оборотов в минуту на скорости 40 км/ч и нагрев минимален. Снижение сопротивления качению, может быть более интересным.
Сколько конкретно? Вынужден огорчить. На таких скоростях хорошие стальные подшипники неплохо справляются со своей ролью и выигрыш против действительно высококачественного керамического подшипника незначителен (слово качественный здесь ключевое, поскольку сейчас их делают десятки китайских заводов по совсем смешным ценам и со смешным азиатским качеством). По данным независимой лаборатории Bike Testing, Inc. (условия тестирования неизвестны), типичные потери энергии в стальной интегрированной каретке среднего уровня (самый большой диаметр подшипника в велосипеде с максимальным сопротивлением) составляют до 4 ватт, в керамической версии около 0.5 ватт. Е сли речь идет о топовом гонщике на Tour de France, 4 ватта, это гибридный китаец подозрительного качества
Подведем очевидные итоги. Гибридные керамические подшипники в шарнирах тормозов или в рулевой, вейтвинерская и маркетинговая блажь. Если вам выпало счастье и вы получили комплект качественных керамических подшипников для колес или каретки, хуже не будет. Тратить сумасшедшие деньги на керамику сегодня не стоит. Это замечательная технология и через несколько лет есть все основания ожидать как снижения цены, так и появления этих подшипников на компонентах среднего уровня X.9-7, XT-LX и пр. 1-2 ватта экономии для рядового велосипедиста ничто — на порядок больше сжирает растрепанная копна волос, две фары, багажник и бачок с водой. Естественный износ с лихвой перекрывается ценой: за 700 долларов, например, а именно столько стоит апгрейд керамики на колесах ZIPP, можно купить десяток сверхкачественных классических подшипников или килограмм-другой насыпных. Аналогичная ситуация и с повышенной износостойкостью керамики: цена настолько как правило высока, что не перекрывает стоимости даже нескольких замен классических подшипников.
И еще раз: керамические подшипники для велосипедиста не чудо и велосипед сам не поедет. Это просто материал, который долговечней и жестче привычной стали и в настоящий момент, применяется в основном в высокоточном оборудовании и в ответственных узлах под нагрузкой. Простая эволюция привычных вещей.
Итак, кто остается? Только упертые в граммы и доли ватта триатлеты, профессиональные раздельщики, трековики на часовых гонках и совсем безумные техновелофрики, которых от дорогостоящего апгрейда не останавливает даже угроза развода или личного банкротства.
Источник
Всё о велосипедных подшипниках
Для читателей нашего блога действует скидка 10%
по промокоду blog-BB30 на все товары , представленные в нашем магазине
Важнейшие элементы велосипеда – подшипники – вдыхают жизнь в велосипед. Вы не сможете крутить педали, катиться, поворачивать без подшипников. В этой статье мы подробно остановимся на разных типах подшипниках, применяемых в конструкции велосипеда, и рассмотрим способы ухода за ними, чтобы продлить срок их службы.
- Насыпные подшипники
- Сепараторные подшипники
- Игольчатые подшипники
- Промышленные подшипники
- Втулки скольжения
- Керамические подшипники
- Из чего сделаны?
- Уход за подшипниками
Насыпные подшипники
Данный вид подшипников считается традиционным и наиболее распространенным в конструкции велосипеда. Он состоит из трёх частей: специальной чашки, шариков и конуса. Такие подшипники можно и по сей день встретить во втулках колес – чашки находятся на втулке, а конусы накручиваются с двух концов оси, образуя тем самым единую систему, в которой шарики свободно вращаются.
Такие подшипники ценятся в первую очередь за простоту конструкции и лёгкостью ухода. При обслуживании такого подшипника следует уделять внимание аккуратности сборки и затяжки конусов, чтобы с одной стороны не ослабить слишком сильно и не получить люфт, а с другой стороны – не пережать и не увеличить износ конусов с чашками в разы. При правильном уходе и своевременной смазке с заменой шариков такие подшипники могут «проходить» довольно долго.
Сепараторные подшипники
Схожие по функционалу, но отличающиеся по конструкции от насыпных – сепараторные подшипники. Их особенность – шарики в таком подшипнике установлены в специальном сепараторе, который устанавливается в необходимый узел велосипеда.
Большие требования предъявляются к уходу за такими подшипниками. В первую очередь при недостаточной чистке и смазке страдают шарики, которые можно легко и быстро заменить. Если этого не было сделано, начинается износ конусов. Замена конусов стоит дороже, к тому же иногда сложно найти подходящий конус на определенный тип подшипника. Следующий этап, требующий замены подшипника и чаще конструкции целиком – это износ чашки. В таком случае меняется втулка целиком, рулевая или педали.
Игольчатые подшипники
Такие подшипники, к сожалению, не так широко распространены на рынке. В их конструкции применяется не традиционный металлический шарик, а металлический цилиндр. Игольчатые подшипники высокого качества могут показывать очень высокое качество работы и выдерживать большую нагрузку за счет большего распределения веса на внутренние части.
При производстве таких подшипников требуется уделять внимание качеству производства деталей и их обработке, при некачественной сборке такой подшипник выйдет из строя быстрее обычного шарикового подшипника. Одна из главных причин, по которой такие подшипники перестали использовать в рулевой (вращательные нагрузки), это их плохая способность выдерживать прямолинейные нагрузки (вперед и назад).
Промышленные подшипники
Прогресс не стоит на месте и на данный момент самым оптимальным вариантом подшипника считается промышленный подшипник. Он состоит из специального картриджа с шариками, который монтируется в определенное посадочное место велосипеда (втулка, рулевая, каретка и т.д.). Шарики спрятаны в специальную дорожку между внутренним и внешним кольцами, заправлены смазкой и закрыты пыльниками. Это не даёт им 100% защиту от грязи и воды, так что такие подшипники тоже приходится обслуживать.
Главными достоинствами таких подшипников можно назвать относительную дешевизну при производстве, а также простоту замены. Даже если картридж с шариками полностью изношен, он не разобьет посадочное место и узел, где он установлен, но это не значит, что такие подшипники не надо обслуживать. К недостаткам можно отнести сложность обслуживания таких подшипников, так как их нельзя полностью разобрать и промыть.
Втулки скольжения
Еще один тип подшипника, используемый в роликах переключателей и в конструкции подвесок велосипедов, также именуется бушингом. Конструкция такого подшипника представляет собой металлический цилиндр и специальная металлическая втулка, которая в него вставляется. Для уменьшения трения и плавности работы трущиеся части смазываются.
Керамические подшипники
Специальная линейка, созданная для максимальной «скорости» подшипника, имеет в своей конструкции изделия из керамики. Керамические подшипники – по-настоящему прорывное решение, однако у него есть свои недостатки. Так, например, в подшипниках используется смазка более жидкой консистенции в меньшем количестве, что увеличивает скорость вращения, но делает доступ грязи и воды к шарикам более лёгким.
Керамические шарики твёрже и более износоустойчивые, так что стальные дорожки колец изнашиваются быстрее и подшипник требует замены. Полностью керамические подшипники (шарики и дорожки) дороги в производстве и требуют высокой точности обработки, но служат дольше любых других подшипников.
Из чего сделаны?
Современные подшипники производятся из разных материалов, таких как хромированная сталь, нержавеющая сталь, азотистая сталь и нитрид кремния. В зависимости от места применения подшипники изготавливаются из комбинаций разных материалов таким образом, чтобы у покупателя был выбор подшипника под свои нужды (долговечность и надежность или лёгкость и плавность работы).
Уход за подшипниками
Велосипед устроен так, что все вращающиеся части должны работать плавно и без излишнего трения, залог этому – своевременное обслуживание. Если речь заходит об обслуживании подшипников, то следует разделять уход за насыпными подшипниками и промышленными подшипниками.
Насыпные подшипники при обслуживании следует достать из чашки и тщательно промыть. От грязи и остатков смазки вычищается также сама чашка и конус. Перед установкой шариков их следует проверить на предмет выработки и при необходимости заменить. Также следует проверить конус и чашку на предмет наличия образования дорожек – в таком случае они также подлежат замене. После промывки подшипника, шарики или сепаратор смазываются, посадочное место также смазывается и подшипник собирается.
Отличие и удобство промышленного подшипника состоит в том, что при его выходе из строя он попросту меняется и не требует замены других частей механизма. Полностью разобрать промподшипник не получится, как максимум – снять пыльник. После этого сепаратор тщательно промывается от грязи и оставшейся смазки, а затем в него закладывается новая смазка и закрывается пыльником.
Современный велосипед по праву считается произведением искусства, сочетающем в себе красивый внешний вид и отличную производительность. Но без должного ухода за подшипниками и крутящимися деталями он далеко не уедет. Так уделите же больше внимания уходу за велосипедом — если вы чувствуете подозрительное сопротивление при вращении, нет плавности или появились посторонние звуки — обратите внимание на механизм и при необходимости обслужите его или выполните ремонт.
Для читателей нашего блога действует скидка 10% по промокоду blog-BB30 на все товары , представленные в нашем магазине
Источник