Vero vantaggio misurabile sui cuscinetti ceramici?

C'è una vera differenza tra la guida su cuscinetti ceramici e la guida su acciaio inossidabile?

Come lo misureresti? Richiede che siano tutti i cuscinetti della trasmissione o che ogni serie di cuscinetti sostituiti migliorerà le prestazioni?

Qualcuno ha esperienza nel mondo reale con loro da mettere in relazione?

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Non so se sia importante sulla bici, ma l'ho visto oggi. Se questa è un'indicazione della differenza nel livello di resistenza alla frizione offerta dalla ceramica, allora ci sto.

Nel video:

La puleggia sinistra mostrata è Shimano DuraAce, quella centrale è Campagnolo Record 11 velocità. Tutte e tre le pulegge sono fissate a 5 Nm di coppia sul perno dell'asse. E tutti e 3 i tre hanno almeno 1 mm di gioco al perno, quindi non c'è tensione extra sui cuscinetti rispetto alla normale installazione in un deragliatore. C'è una differenza di movimento di circa 18 secondi di rotazione nel video. È pazzesco.

La risposta breve alla tua prima domanda è "il risparmio energetico derivante dall'utilizzo di cuscinetti in ceramica rispetto a cuscinetti in acciaio di buona qualità è quasi zero". La risposta breve alla tua seconda domanda è "sì, è possibile misurare la differenza ma non è facile". La risposta più lunga e il supporto per le risposte più brevi è inferiore.

In primo luogo, tuttavia, dipende un po 'dal fatto che si parli di cuscinetti ruota, cuscinetti del movimento centrale o entrambi. Se sei interessato a misurare la differenza, il modo in cui misuri differisce per i due. La resistenza del cuscinetto BB si manifesterebbe in differenze nell'efficienza della trasmissione, mentre i cuscinetti del mozzo si presenterebbero come componente della resistenza al rotolamento. La differenza, ovviamente, è che le perdite di trasmissione si verificano solo quando si pedala, non mentre si pedala, mentre le perdite di rotolamento si verificano finché si pedala, sia che si pedali o meno.

È possibile misurare le differenze nella resistenza del cuscinetto del mozzo a vuoto tenendo la ruota in aria con una forchetta, utilizzando un sensore di velocità fatto in casa con una giuria e un interruttore reed collegato a un registratore vocale digitale. Giri la ruota verso l'alto, quindi registri e calcoli la differenza nei "clic" di temporizzazione mentre la ruota decelera. Sostituire i cuscinetti, schiumare, risciacquare, ripetere.

Tuttavia, ciò si tratterebbe di un'impostazione a vuoto e si potrebbe pensare che le differenze nella resistenza del cuscinetto possano essere amplificate in situazioni portanti. In tal caso, dovresti testarlo in questo modo. Potresti farlo in laboratorio, ma è anche possibile fare te stesso, sul campo, con il sensore di velocità con giuria.

Prima alcuni retroscena. Il componente di rotolamento della resistenza è tipicamente misurato dal coefficiente di resistenza al rotolamento, Crr (il coefficiente di resistenza aerodinamica è Cd, che di solito viene moltiplicato per l'area della superficie anteriore, A, e descritto dal termine combinato CdA). Crr può avere un componente dipendente dalla velocità ma a velocità ciclabili questo è trascurabile, quindi possiamo supporre che Crr sia costante. In tal caso, la potenza richiesta per spostare una bici e un ciclista a una determinata velocità è piuttosto nota e compresa: piuttosto che passare attraverso tutto qui, indicherò un metodo (um, brillante) che ti consente di stimare CdA e Crr che può essere trovato qui .

Ora, se fai tutto questo, scoprirai che per una bici tipica, il Crr totale complessivo da tutte le fonti (pneumatici, tubi, cuscinetti del mozzo e tipica superficie stradale "liscia") di circa 0,005. Il Crr per pneumatici davvero buoni su quella stessa superficie potrebbe essere .0045; per pneumatici davvero scadenti il ​​Crr potrebbe essere .006; e per una superficie davvero ruvida il Crr potrebbe arrivare fino a 0,01. E, in un certo contesto, se guardi l'equazione di potenza collegata sopra, vedi che Crr si ridimensiona esattamente come gradiente nel suo effetto sul potere, quindi quando Crr è 0,01, l'effetto sul potere è esattamente come salire di un grado dell'1%. Allo stesso modo, un aumento di Crr di 0,001, dovuto a uno pneumatico diverso o alle differenze putative dei cuscinetti, è proprio come salire di una pendenza dello 0,1%.

Ecco un altro fatto, derivabile anche dal link sopra: una regola empirica è che a 25 mph su una superficie dura e piatta, un ciclista in buona posizione aerodinamica ha bisogno di circa 250 watt (una posizione aerodinamica eccezionale è raggiungibile con meno di 200 watt). A 25 miglia all'ora, una differenza in Crr di circa .0005 è approssimativamente equivalente a una differenza di potenza di 5 watt. Cioè, una differenza tra un buon pneumatico e un ottimo pneumatico vale circa 5 watt a 25 mph.

Se hai effettuato prove sul campo della resistenza della bicicletta, ti renderai conto che una differenza di 5 watt nella resistenza al rotolamento è piuttosto evidente. I piloti segnalano che la differenza tra l'utilizzo di cuscinetti del mozzo in ceramica e acciaio non è evidente.

Non ho la fonte a portata di mano, ma da quello che ho letto, convertire i cuscinetti delle ruote in ceramica ti farà guadagnare qualcosa come un risparmio di 1 W a velocità di gara, grazie a perdite meccaniche ridotte. Un movimento centrale in ceramica comporterebbe un miglioramento minore.

Considerando che il pilota sta erogando oltre 200 W a velocità di gara, i risparmi sono chiaramente minori. Ulteriori risparmi possono derivare dal portafoglio molto più leggero che il cavaliere sta trasportando.

Ho guidato cuscinetti in ceramica BB. Questa è la mia unica e unica esperienza. Sembrava che facessero un paio di passeggiate per irrompere, il che sembrava decisamente strano. Uno dei miei compagni di allenamento ha notato la stessa cosa, ma nel suo caso, è stato dopo 90 minuti che i cuscinetti sembravano girare liberamente.

Li ho cavalcati per circa un anno, che è approssimativamente lo stesso utilizzo che esco dai cuscinetti standard. Sulla base del prezzo folle e della differenza insignificante, ho optato per tornare all'acciaio inossidabile.

Il compagno di equitazione, di cui ho parlato prima, è sul suo secondo set dopo essere tornato all'acciaio inossidabile. Se i fondi lo consentono, sono disponibile a riprovare. Non è stata comunque una brutta esperienza. Un altro amico ha sostituito tutti i cuscinetti inclusi i cuscinetti della puleggia del deragliatore e giura !!

Questo è tutto quello che ho!

Poiché le risposte attuali sono molto specifiche per la strada, darò la mia opinione per le discipline che conosco.

I downhilling possono trarne beneficio perché si deformano meno sotto carico, quindi in teoria durano più a lungo. Ma in pratica BB e cuscinetti del mozzo in questa disciplina tendono a fallire a causa della corrosione causata da guarnizioni guaste, e sebbene i cuscinetti in ceramica non si arrugginiscano, la gara lo farà. Il minor carico d'urto non è un problema a causa delle lunghe sospensioni di marcia.

Per le prove dipende davvero da quanto sei pesante / ricco di peso. I cuscinetti in ceramica pesano molto meno di quelli in acciaio, quindi c'è un vantaggio immediato lì. Ma i cuscinetti in ceramica sono molto meno resistenti agli urti, quindi si frantumano e poiché le bici da prova sono rigide, ciò accadrà rapidamente.

Il materiale di cui sono fatti i cuscinetti è solo un pezzo dell'intero pacchetto meccanico. Ho lavorato in bici nel negozio con BB in ceramica e tutti i tipi di acciaio. Da un punto di vista materiale, la ceramica ha la possibilità di essere migliore, ma come altri hanno notato, si paga un grande premio ... e spesso potrebbero non essere i migliori comunque.

Pensaci in questo modo, la quercia rende un tavolo migliore del pino. Ma il pino è più facile da lavorare e il tavolo risultante potrebbe essere più liscio e assemblato meglio di quello di quercia ... e più economico. Allo stesso modo, ci sono BB in acciaio, mozzi, ecc. Che sono migliori di alcune delle controparti dei cuscinetti in ceramica. Ho il mio preferito ed è un acciaio dal prezzo decente (Hawk Racing), non ho ancora visto nulla di meglio su una bici su cui ho lavorato.

Sidenote: video come quello mostrato dovrebbero essere presi con il grano di sale ... è marketing e la demo è stata creata per uno scopo particolare. Parla con i ragazzi della LBS e ottieni opinioni da entrambi i lati del bancone (i meccanici e i clienti).

Ho appena letto il tuo articolo sui cuscinetti ceramici e sono costretto a darti un punto di vista poco professionale. In primo luogo sono un ciclista di 80 anni che guida i fine settimana con un gruppo più giovane di ciclisti di 6 anni. Se sei ancora con me, la mia guida è compresa tra 30 e 40 kilom per corsa ad una velocità compresa tra 25 e 35 km. Trovo che i considerando sulla ceramica riguardino quasi sempre i costi e nessun vantaggio. La realtà è che una persona della mia età tiene il passo con un gruppo più in forma [. Mentre può esserci un leggero vantaggio in termini di velocità, ciò che conta è che alla fine della corsa sono più in forma di quanto non lo sarei con i cuscinetti in acciaio. Le persone denigrano le ceramiche che vengono utilizzate da ciclisti in forma che, nello stesso respiro, sostengono che alcuni grammi risparmiati potrebbero ... fare molta differenza. Ho due bici da strada TREK con ceramica e una bici da strada CANNONDALE con cuscinetti in acciaio e il cambio di bici da strada nei giorni di guida mostra una differenza decisa. I tuoi commenti suggeriscono quasi che sarebbe bello se tutti potessimo guidare una Mercedes se non fossero così cari, quindi una Ford lo farà. *

Oltre alla presunta riduzione della resistenza all'attrito, mi sono venute in mente altre questioni.

Consentitemi di presentare due analogie: la sostituzione protesica dell'articolazione dell'anca e la combinazione di pastiglie / dischi freno auto.

Per il primo - una tazza di metallo viene utilizzata con testa in ceramica. Poiché la ceramica è molto più dura del metallo, la coppa di metallo si consuma (il corpo può gestire gli ioni metallici ed espellerli). Qualche tempo fa qualcuno (fonte necessaria) ha avuto l'idea di rendere la tazza anche dalla ceramica per evitare l'usura. La causa è stata che lo sfregamento della ceramica sulla ceramica (non c'è alcuna possibilità di ingrassare l'articolazione dell'anca, vero?) Ha causato il rilascio delle particelle di ceramica nel corpo. Quelli non furono escreti e causarono gravi problemi di salute. Quello che sto arrivando lo spiegherò al momento.

Ora sulle pastiglie / dischi freno. Per i pad sono disponibili diverse durezze dei pad, e abbastanza spesso il più morbido, il più costoso. Perché dovresti spendere di più per i cuscinetti più morbidi se si consumano prima, potresti chiedere? La risposta è semplice: non sono i pad che si consumano, sono sia i pad che i dischi. Pertanto, minore è l'usura dei pad, maggiore è la massa dei dischi. E a sua volta, più i pad vengono utilizzati, più i dischi devono essere sostituiti (costi aggiuntivi e manodopera).

TL; DR; la parte inizia qui:

Quando si usano tazze in acciaio temprato con sfere in acciaio inossidabile sono le sfere che si consumano lasciando le tazze per lo più intatte. Quando il serraggio non funziona più, si rimpiazzerebbero semplicemente le sfere (abbastanza convenienti).

Quando si usano cuscinetti a sfera in ceramica in coppe di acciaio temprato, sono le coppe a ricevere maggiore usura poiché la ceramica è più dura. Quindi, nel frattempo, non solo si devono sostituire le vecchie sfere di ceramica, ma si sostituiscono anche le tazze usurate. Ovviamente ciò non vale se viene sostituito un cuscinetto a cartuccia ceramico completo.