Łożyska są sercem każdej obrotowej części Twojego roweru, ale czy zamiana stali na ceramikę wpłynie na Twoją jazdę?
Odkąd starożytni Egipcjanie używali platformy z pni drzew do przesuwania gigantycznych kamiennych bloków podczas budowy piramid, łożyska pomagały rasie ludzkiej w toczeniu się.
Co ciekawe, pierwszy oficjalny patent na łożysko kulkowe dotyczył roweru. Francuski mechanik Jules Suriray zamontował je w rowerze, który wygrał pierwszy na świecie wyścig rowerowy między miastami, Paryż-Rouen, w listopadzie 1869 roku. Obecnie łożyska są lepiej znane wszystkim rowerzystom jako te, które się rozpadają podczas demontażu i wymagają godzin na rękach i kolanach przeszukiwania pod stołami warsztatowymi lub lodówkami w celu ich odzyskania.
Pomijając lekcję historii, łożyska odgrywają ogromną rolę w tym, jak rowery mogą się tak swobodnie poruszać. Pedały, korby, koła, stery, koła kopiujące… jeśli się kręci, łożyska znajdują się w centrum, a bez nich mielibyśmy trudności z szybką jazdą w dowolnym miejscu. Istnieje wiele różnych typów łożysk, dlatego warto na tym etapie wyjaśnić kilka definicji, aby uniknąć nieporozumień.
Kiedy mówimy o „łożysku”, mamy na myśli element składający się z pięciu podstawowych części: kulek, uszczelek, koszyków kulkowych, bieżni i smaru. Koncepcja jest prosta – kilka piłek jest wciśniętych pomiędzy dwie wklęsłe powierzchnie (wyścigi), co pozwala im obracać się względem siebie (jedna jest zwykle nieruchoma) przy minimalnym tarciu. Klatki i uszczelki utrzymują wszystko na miejscu i chronią przed brudem, podczas gdy smar smaruje i chroni ruchomy system.
W większości nowoczesnych zastosowań rowerowych preferowane są „łożyska na wkłady”. Te uszczelnione jednostki mają kilka zalet w porównaniu ze starymi systemami „luźnych łożysk”, które w dużej mierze ograniczają się do tańszych, tańszych komponentów (chociaż kilka wybranych części z najwyższej półki nadal decyduje się trzymać z luźną kulką, miseczką i systemem stożka do jego dokładniejszej regulacji). Łożyska kasetowe na ogół wymagają znacznie mniej konserwacji, a kiedy w końcu się zużyją, zwykle nie spowoduje to uszkodzenia zacisków otaczających je części. Dodatkowo można je łatwo wymienić.
„Łożyska kulkowe” odnoszą się do samych kulek. Łożyska kulkowe mogą być wykonane z różnych materiałów, w tym ze stali chromowej, stali nierdzewnej i – nowszej w świecie rowerów (o czym później) – ceramiki, zazwyczaj z azotku krzemu (Si3N4). Łożysko „hybrydowe” to łożysko z ceramicznymi kulkami i metalowymi bieżniami.
Wszystkie łożyska nie są sobie równe, niezależnie od tego, z czego są zrobione. Kiedyś widziałem, jak czołowy mechanik rowerowy wyjmował jubilerskie szkło powiększające, przyglądał się pozornie czystemu, błyszczącemu łożysku kulkowemu i stwierdzał: „Nie wkładam ich do piast. Są jak ozdoby do ciast”. Jak w przypadku większości rzeczy, hierarchia istnieje w łożyskach i dostajesz to, za co płacisz.
To, co się dzieje… niekoniecznie jest okrągłe
Najtańsze łożyska kulkowe mogą nawet nie być idealnie okrągłe. Łożyska są zazwyczaj klasyfikowane według skali okrągłości, mierzonej z dokładnością do milionowych części cala. Kulka ze stali klasy 200 oznacza, że jest okrągła z tolerancją 200 milionowych części cala. Stąd mniejsza liczba – na przykład klasa 25 – to znacznie dokładniej wykonana piłka. W przypadku rozmiarów używanych w rowerach oceny wahają się od 2000 do 3, przy czym wszystko poniżej 100 jest ogólnie uważane za „precyzyjną piłkę”. Ten system stopniowania jest stosowany zarówno do kulek stalowych, jak i ceramicznych, a także do dalszego stopniowania chropowatości powierzchni, gdzie ceramika zwykle zapewnia znacznie gładszy wynik – to tylko jedna z jego nieodłącznych zalet.
Czy te drobne różnice w okrągłości i powierzchni mają jakiekolwiek znaczenie dla przeciętnego rowerzysty? Alan Weatherill z brytyjskiego producenta podzespołów Hope Technology mówi: „Ostatecznie, jeśli kulki są złej jakości i nie są idealnie okrągłe lub gładkie, spowodują zwiększone tarcie i przedwczesne zużycie wszystkich elementów łożyska. To nieuchronnie zawiedzie. Jakość piłki, niezależnie od materiału, jest najważniejszym czynnikiem.”
Ważność łożysk kulkowych jest znacznie większa, niż mógłby sugerować ich rozmiar, dlatego branża rowerowa robi tyle zamieszania wokół kulek ceramicznych. Oto propozycja: kulki ceramiczne są ogólnie bardziej okrągłe, gładsze, twardsze i lżejsze niż kulki stalowe, więc teoretycznie powinny zapewniać mniejsze tarcie i większą żywotność. Są też znacznie droższe, dlatego warto przyjrzeć się potencjalnym zaletom kulek ceramicznych przed rozstaniem z gotówką…
Jacob Csizmadia, założyciel CeramicSpeed, był pierwszą osobą, która wprowadziła ceramiczne łożyska hybrydowe do profesjonalnego kolarstwa w 2000 roku. Dane testowe CeramicSpeed twierdzą, nieco śmiało, oszczędność energii od sześciu do dziewięciu watów w porównaniu z łożyskami stalowymi. Jeśli to prawda, jest to przyzwoity kawałek energii i potencjalnie zaoszczędzony czas dzięki prostej wymianie łożysk, ale nie wszyscy uważają, że łożysko ceramiczne to cud, w który niektórzy chcieliby, abyśmy uwierzyli.
Weatherill wyjaśnia, dlaczego Hope odczuwała potrzebę zaoferowania opcji łożysk ceramicznych do swoich piast i suportów: „Zrobiliśmy to, ponieważ został o to poproszony [przez rynek]. Nie zrobiliśmy tego z inżynierskiego punktu widzenia. Wiele z tego to szum. Łożyska ceramiczne są używane w maszynach przemysłowych, ponieważ kręcą się z prędkością 25 000 obr./min i mają znaczne zalety, ale koło rowerowe obraca się tylko z, powiedzmy, 300 obr./min, więc różnice w porównaniu do bardzo wysokiej jakości stalowych kulek, których już używaliśmy, są bardzo niewielkie.'
Dyrektor CeramicSpeed, Martin Banke, chętnie podważa pogląd Weatherilla i broni swoich danych testowych, mówiąc: „Łożyska ceramiczne nie są marketingowym szumem. Kulki ceramiczne są lepsze od kulek stalowych pod każdym obciążeniem doświadczanym na rowerze – przy założeniu odpowiednio wysokiej jakości ceramiki.”
To kwestia jakości, sugeruje Banke, może dlatego niektórzy ludzie wciąż nie są przekonani do łożysk ceramicznych: „Jakość łożysk ceramicznych [innych producentów] jest różna. Oznacza to, że na rynku dostępne są bardzo słabe, zazwyczaj tanie łożyska o wyższym współczynniku tarcia, większej kruchości i krótkiej żywotności i dlatego niektórzy, nie bez powodu, wciąż kwestionują łożyska ceramiczne.”
Poproszony o skomentowanie oświadczenia Weatherilla o konieczności stosowania kulek ceramicznych przy niższych prędkościach obrotowych roweru, Banke mówi: „Jeśli spojrzysz na pierwszą stronę w dużej książce o łożyskach hybrydowych, powiedziałbyś odpowiedź brzmi: nie [potrzeba ich na rowerze]. W rzeczywistości jest to dalekie od prawdy. Prawdą jest, że łożyska ceramiczne zostały pierwotnie wynalezione do zastosowań wymagających dużych prędkości, gdzie niższa waga i wysoka sztywność kulek oraz niskie tarcie łożysk umożliwiały maszynom szybsze obracanie się bez niszczenia łożyska. Ale, podobnie jak w przypadku wielu innych technologii, łożyska ceramiczne również okazały się wyjątkowo dobre dla rowerów. Materiał taki jak włókno węglowe również nie został wynaleziony dla rowerów, ale jest teraz używany przez wszystkich”.
Jakby na poparcie tezy Banke'a, jednym z ostatnich wejść na rynek ceramiczny po początkowym okresie niepewności jest Chris King, amerykańska marka o prawdopodobnie najbardziej prestiżowej nazwie łożysk do rowerów. We wczesnych dniach ceramicznego „boomu” Chris King nie był chętny do skoku i przez jakiś czas nadal walczył o stalowy narożnik. Jednak teraz również oferuje ceramiczne ulepszenia wszystkich swoich komponentów, z wyjątkiem zestawów słuchawkowych.
'Od czasu ich wprowadzenia na rynek wokół ceramiki pojawiło się wiele szumu, a wiele produktów wprowadzonych na rynek nie miało ogólnego projektu, który zapewniłby temu materiałowi najlepszą wydajność, co w niektórych przypadkach daje to zła nazwa – mówi King, właściciel firmy o tej samej nazwie. „Decyzja o zaoferowaniu opcji ceramicznej była wyborem świadomym, a nie marketingowym” – podkreśla i uzasadnia spóźnione wejście firmy do walki ceramicznej, mówiąc: „Wysokiej jakości stalowe kulki i smary sprawdzają się bardzo dobrze i mamy lata doświadczeń, które to potwierdzają. Aby poznać właściwości kulek ceramicznych, poddajemy je szczegółowym testom. Decyzja o zaoferowaniu opcji ceramicznej pojawiła się dopiero po tym, jak udowodniliśmy sobie, że istnieją rzeczywiste korzyści.”
Jedną z tych korzyści, jak twierdzi King, jest to, że „kulki ceramiczne mają wyjątkową zdolność do zachowywania „prawdziwego” kulistego kształtu pod obciążeniem. Stwarza to warunki do wyjątkowo długiej i płynnej pracy naszych komponentów z ceramiką”.
Jednak King przyznaje, że korzyści w zakresie wydajności nie są ogromne: „Nasze badania wykazały, że nasze hybrydowe łożyska ceramiczne oferują subtelne korzyści wymagającemu konsumentowi”. Korzyści wynikają głównie z możliwości stosowania lżejszych smarów. King mówi: „W hybrydowym łożysku ceramicznym King zastosowanie kulki ceramicznej zmniejsza wymagania dotyczące smarowania, dzięki czemu można użyć lżejszego smaru i mniej go niż w porównywalnym łożysku stalowym. Mniej smaru oznacza mniejszy opór na łożyskach”.
To przypomina terytorium „marginalnych zysków”. Być może można by wycisnąć z łożysk większą wydajność, gdyby wszystkie części były ceramiczne, a nie tylko kulki? Chris King, Hope i CeramicSpeed zapewniają „hybrydowe” łożyska ceramiczne (kulki ceramiczne w stalowych bieżniach), więc czy ceramika na ceramice byłaby jeszcze lepsza?
King mówi, że „nie był jeszcze w stanie udowodnić, że istnieje zapotrzebowanie na łożyska w pełni ceramiczne”, a także przytacza koszty jako główny powód niestosowania w pełni ceramiki. Banke sugeruje, że wyścigi ceramiczne mogą być bardziej kruche i mieć większy potencjał niepowodzenia, więc on również pozostaje przy hybrydach.
Pytani o to, co ich zdaniem przyniesie przyszłość, zarówno Banke, jak i King zgadzają się, że łożyska ceramiczne są na miejscu. Banke przewiduje nawet „ogromny wzrost liczby ulepszeń na rynku wtórnym – wiele osób, które kupią drogi zestaw kołowy jednego roku, prawdopodobnie kupi zestaw do modernizacji łożysk w następnym”.
Jak nie zauważyć dobrego łożyska
Ręka do góry, jeśli już to zrobiłeś… połóż rower na stanowisku pracy lub odwróć go do góry nogami, spraw, aby koła lub suport obracały się szybko, a następnie zobacz, jak długo się kręcą. Im dłużej się kręcą, tym lepsze łożyska, prawda?
To sztuczka stosowana przez producentów w sklepach rowerowych i na targach, gdzie gracze są zapraszani do zakręcenia kołem lub BB i podziwiania, jak obraca się bez wysiłku przez wieki. Prostym sposobem na osiągnięcie tego jest usunięcie smaru z łożysk i użycie lekkiego oleju, aby zmniejszyć tarcie i ułatwić obracanie. To jest coś, co szosowcy, zwłaszcza jeżdżący na czas, próbowali zdobyć przewagę.
Oczywiście to, czego nie bierze się pod uwagę, to znaczne siły działające na łożysko, jakie wywiera pedałowanie i waga rowerzysty. Gdy tylko usiądziesz na rowerze, nie mówiąc już o biegu po drodze, kulki będą mocno wpychane w wyścigi, a jeśli smar nie poradzi sobie z tą siłą, zostanie po prostu wyciśnięty z powierzchni styku, co spowoduje piłka biegnąca prosto na powierzchnię bieżni bez smarowania.
Banke wyjaśnia: „Stalowe łożysko bez uszczelek, całkowicie czyste i suche, może bardzo dobrze obracać się na stojaku. Ale gdy tylko zwiększysz wagę, stalowe kulki dotykają stalowych bieżni i tarcie dramatycznie wzrasta”. Ten sam efekt można również osiągnąć „przez dodanie zbyt dużego luzu w łożysku. Na drodze doświadczysz luzu i zwiększonego zużycia, a łożysko prawdopodobnie szybko ulegnie awarii”.
Morał brzmi: nie wierz w spin – dosłownie. Jedynym sposobem na zapewnienie długowieczności i autentycznego, jeśli marginalnego, wzrostu wydajności jest pewność jakości swoich piłek.
Znaczenie kabli i sposób ich dopasowania
