Cuscinetti Ceramici vs Acciaio
Uno degli argomenti più controversi nel ciclismo è se i cuscinetti in acciaio o ceramica siano superiori. Il marketing ha spesso sostenuto che i cuscinetti in ceramica riducono l’attrito e durano più a lungo. La domanda è se questo sia vero o no. Questo articolo ti fornirà una spiegazione dettagliata dei cuscinetti ceramici vs acciaio, oltre a come si confrontano.
Come nota a margine, parleremo di cuscinetti a cartuccia poiché sono la norma nei mozzi, dato che richiedono meno manutenzione, sono più facili da sostituire, più leggeri e compatti, e solitamente hanno una migliore tenuta. Alcuni cuscinetti a cartuccia però possono usurarsi più rapidamente, cosa che sarà trattata in questo articolo.
Da Particle, utilizziamo cuscinetti in acciaio S&S e ceramica, così come cuscinetti ceramici TPI a seconda del mozzo.
Costruzione Interna
Sebbene ci riferiamo ai cuscinetti usati nelle applicazioni ciclistiche come ceramici, in realtà sono ibridi in ceramica, cioè solo le sfere sono in ceramica. A differenza dei cuscinetti in ceramica, quelli in acciaio contengono sfere in acciaio temprato e piste interne ed esterne in acciaio.
Le sfere sono in ceramica, mentre le piste interna ed esterna sono in acciaio. I cuscinetti in ceramica di solito hanno gioco C3. Il gioco usato nei cuscinetti in acciaio è tipicamente CN. Il gioco del cuscinetto è una misura che definisce lo spazio tra la pista interna, quella esterna e le sfere. Questo gioco è importante perché uno corretto impedisce al cuscinetto di bloccarsi quando inevitabilmente si riscalda e si espande.
Le gabbie usate su entrambi i tipi di cuscinetti sono anche diverse. Le gabbie mantengono le sfere correttamente distanziate all’interno del cuscinetto. Nei cuscinetti in acciaio di qualità, la gabbia è fatta di un pezzo di metallo pressato, che viene rivettato tra le sfere. Questo è un metodo costoso per produrre un cuscinetto, ma riduce l’attrito e migliora la rigidità. Con praticamente tutti i cuscinetti ibridi in ceramica, le gabbie sono tipicamente fatte di materiale composito o gomma. Si incastra e mantiene la distanza tra le sfere. Sotto carichi elevati, questo tipo di gabbia è più soggetto a deformarsi o addirittura a staccarsi, causando un attrito evidente.
I nostri cuscinetti in acciaio S&S utilizzano piste in acciaio di qualità.
Costruzione Esterna
I cuscinetti hanno guarnizioni senza contatto, guarnizioni a contatto o una su ciascun lato. Le guarnizioni a contatto toccano sia la pista interna che quella esterna per mantenere la tenuta. Questo comporta una perdita per attrito. Quando si pedala, questo non è così evidente, ma c’è una differenza. Le guarnizioni senza contatto offrono meno resistenza, ma sono più facilmente contaminate da acqua o sporco.
I nostri cuscinetti utilizzano una combinazione di guarnizioni a contatto verso l'esterno e guarnizioni non a contatto verso l'interno. Questo conferisce ai nostri cuscinetti i vantaggi sia dei cuscinetti a contatto che di quelli non a contatto, permettendo loro di essere sia ad alte prestazioni che duraturi.
Attrito dei cuscinetti
Una delle cose più importanti da capire sulla resistenza al rotolamento dei cuscinetti è che le sfere stesse giocano un ruolo molto piccolo. La verità è che le guarnizioni dei cuscinetti causano la maggior parte della perdita per attrito, circa il 60%. Il grasso causa circa il 30%. Infine, l'attrito della gabbia, la deformazione delle sfere e la deformazione delle piste causano il restante 10%. Questi numeri sono una stima approssimativa e ci sono lievi variazioni a seconda del cuscinetto stesso. La deformazione delle sfere contribuisce a circa il 3% della perdita totale per attrito, anche se in realtà la differenza tra cuscinetti in ceramica e acciaio è circa il 10% di quel 3%, cioè un risparmio di circa lo 0,3% a parità di condizioni.
Tuttavia, c'è una precisazione: i cuscinetti in ceramica in quasi tutti i casi hanno gabbie a scatto, che in generale producono più attrito rispetto alle gabbie metalliche pressate, riducendo l'efficienza.
Per quanto riguarda le prestazioni, i cuscinetti in acciaio e ceramica hanno una resistenza al rotolamento complessiva simile, con la ceramica che ha un leggero vantaggio, a parità di condizioni.
Durata dei cuscinetti e variazioni dell'attrito nel tempo
Una delle parti più trascurate dei cuscinetti è la velocità con cui possono usurarsi. Sebbene le sfere in ceramica siano significativamente più dure delle piste in acciaio, possono usurare più facilmente le piste in acciaio più morbido. Questo porta a un aumento graduale della resistenza al rotolamento nel tempo. I cuscinetti in ceramica TPI utilizzati nei nostri mozzi SR1 offrono una migliore tenuta e tolleranze più strette, che estendono la durata rispetto alla maggior parte degli altri cuscinetti in ceramica.
La verità è che alcuni cuscinetti ibridi in ceramica hanno una buona resistenza al rotolamento, mentre altri no, poiché le differenze si basano principalmente su guarnizioni, grasso e, in misura minore, sull'attrito della gabbia, piuttosto che sulle sfere stesse. I cuscinetti di alta qualità in acciaio e ceramica occupano i primi posti per resistenza al rotolamento appena usciti dalla scatola, tuttavia dopo un certo periodo di tempo, i cuscinetti in ceramica vengono superati da quelli in acciaio di alta qualità.
Prolungare la durata dei cuscinetti
Da Particle, poniamo grande attenzione non solo alla scelta dei cuscinetti, ma anche a mantenerli liberi da contaminazioni. Proteggere i cuscinetti dagli agenti esterni è estremamente importante, poiché dureranno significativamente più a lungo.
Abbiamo scelto con cura il nostro fornitore di mozzi. Le nostre corone e assi dei mozzi AR1 e SR1 sono lavorati con tolleranze rispettivamente di 0,005 mm e 0,003 mm, rendendoli tra i mozzi a cricchetto più precisi disponibili. Questo si traduce in una riduzione della resistenza al rotolamento e in una maggiore longevità, poiché i cuscinetti sono sottoposti a meno stress. I mozzi utilizzano guarnizioni a labirinto e barriere doppie contro la contaminazione, riducendo significativamente la probabilità di infiltrazioni e proteggendo cuscinetti e cricchetti dagli agenti esterni.
Perché i test di rotazione della ruota sono un modo poco affidabile per valutare la fluidità?
Sebbene sia comune giudicare la fluidità di un mozzo facendo girare una ruota a mano o sulla bici, questo non riflette quanto bene una ruota girerà durante la guida.
Primo, i mozzi subiscono carichi radiali e assiali dal tuo corpo oltre a forze in curva, che influenzano le prestazioni e l'attrito dei cuscinetti.
Secondo, ciò che si vede realmente è la quantità di moto di una ruota e non la resistenza del cuscinetto. Un cerchio o pneumatico pesante può girare più a lungo anche se il mozzo ha un'alta frizione. Una ruota leggera, invece, può fermarsi rapidamente anche se il mozzo è fluido.
Terzo, i mozzi con poco grasso o con grasso non abbastanza viscoso possono girare bene ma usurarsi rapidamente sotto stress reale.
Per chi non dispone di attrezzature di prova adeguate come un dinamometro, un test nel mondo reale potrebbe essere fatto lasciando scorrere la bici in discesa con ruote diverse, anche se tali test vanno presi con un po' di scetticismo poiché l'ambiente non è controllato.
Quale dovresti scegliere?
La verità è che non si può sbagliare né con i cuscinetti in acciaio né con quelli in ceramica. Per chi desidera longevità e una bassa resistenza al rotolamento a lungo termine, consigliamo i cuscinetti in acciaio. Per chi vuole un leggero vantaggio e non ha problemi a cambiare i cuscinetti più spesso, i cuscinetti in ceramica sono la scelta giusta. I cuscinetti S&S che utilizziamo sono di qualità e, abbinati ai nostri mozzi AR1, non dovrai preoccuparti delle prestazioni, della contaminazione o della resistenza al rotolamento. I cuscinetti in ceramica TPI usati nei nostri mozzi SR1 offriranno una migliore longevità rispetto alla maggior parte dei cuscinetti in ceramica grazie a guarnizioni migliorate e tolleranze più strette.