¿Beneficio medible real para los rodamientos de cerámica?

¿Existe una diferencia real entre montar sobre rodamientos de cerámica y montar sobre acero inoxidable?

¿Cómo lo medirías? ¿Requiere que sea cada rodamiento en el tren de transmisión, o cada conjunto de rodamientos reemplazado mejorará el rendimiento?

¿Alguien tiene experiencia en el mundo real con ellos para relacionarse?

Editar:

No sé si importa en la bicicleta, pero vi esto hoy. Si esto es una indicación de la diferencia en el nivel de resistencia a la fricción que ofrece la cerámica, entonces estoy dentro.

En el video:

La polea izquierda que se muestra es Shimano DuraAce, la del medio es Campagnolo Record 11 speed. Las tres poleas están fijadas a 5 Nm de torque en el perno del eje. Y los 3 tres tienen al menos 1 mm de juego en el pivote, por lo que no hay tensión adicional en los rodamientos en comparación con la instalación normal en un cambio. Hay una diferencia en el movimiento de aproximadamente 18 segundos de giro en el video. Es una locura.

La respuesta breve a su primera pregunta es "el ahorro de energía por el uso de rodamientos de cerámica en comparación con los buenos rodamientos de acero es casi nulo". La respuesta corta a su segunda pregunta es "sí, es posible medir la diferencia pero no es fácil". La respuesta más larga y el soporte para las respuestas más cortas se encuentran a continuación.

Primero, sin embargo, depende un poco de si se trata de cojinetes de rueda, cojinetes de pedalier o ambos. Si está interesado en medir la diferencia, la forma en que mide difiere para los dos. La resistencia del rodamiento BB se mostraría en diferencias en la eficiencia del tren de transmisión, mientras que los rodamientos del cubo se mostrarían como un componente de la resistencia a la rodadura. La diferencia, por supuesto, es que las pérdidas del tren motriz solo ocurren cuando pedaleas, no mientras estás en inercia, mientras que las pérdidas por rodadura ocurren mientras estás rodando, ya sea pedaleando o no.

Puede medir las diferencias en el arrastre del rodamiento del cubo sin carga manteniendo la rueda en el aire con una horquilla, utilizando un sensor de velocidad casero equipado con un interruptor de láminas conectado a una grabadora de voz digital. Gira la rueda hacia arriba, luego registra y calcula la diferencia en los "clics" de sincronización a medida que la rueda se desacelera. Intercambie los rodamientos, haga espuma, enjuague, repita.

Sin embargo, esto estaría en una configuración sin carga y podría pensar que las diferencias en la resistencia del rodamiento podrían amplificarse en situaciones de carga. Si es así, tendrías que probar de esa manera. Podrías hacerlo en el laboratorio, pero también es posible hacerlo tú mismo, en el campo, con el sensor de velocidad equipado con jurado.

Primero algunos antecedentes. El componente de rodadura del arrastre se mide típicamente por el coeficiente de resistencia al rodamiento, Crr (el coeficiente de resistencia aerodinámica es Cd, que generalmente se multiplica por el área de la superficie frontal, A, y se describe mediante el término combinado CdA). Crr puede tener un componente dependiente de la velocidad, pero a velocidades de ciclismo esto es insignificante, por lo que podemos suponer que Crr es constante. Si es así, la potencia requerida para mover una bicicleta y un ciclista a una velocidad determinada es bastante conocida y entendida: en lugar de pasar por todo esto aquí, señalaré un método (um, brillante) que le permite estimar CdA y Crr que se puede encontrar aquí .

Ahora, si hace todo esto, encontrará que para una bicicleta típica, el Crr total total de todas las fuentes (llantas, tubos, cojinetes de cubo y superficie de carretera típica "lisa") de alrededor de .005. El Crr para neumáticos realmente buenos en esa misma superficie podría ser .0045; para neumáticos realmente malos, el Crr podría ser .006; y para una superficie realmente rugosa, el Crr podría llegar a ser tan alto como 0.01. Y, un poco de contexto, si observa la ecuación de potencia vinculada anteriormente, verá que Crr se escala exactamente como un gradiente en su efecto sobre la potencia, por lo que cuando el Crr es .01, el efecto sobre la potencia es exactamente como subir una pendiente del 1%. Del mismo modo, un aumento en Crr de .001, debido a un neumático diferente o a supuestas diferencias de rodamientos, es como subir una pendiente 0.1% más pronunciada.

Aquí hay un hecho más, también derivable del enlace anterior: una regla general es que a 25 mph en una superficie plana y dura, un ciclista en buena posición aerodinámica necesita alrededor de 250 vatios (se puede lograr una posición aerodinámica excepcional con menos de 200 vatios). A 25 mph, una diferencia en Crr de aproximadamente .0005 es aproximadamente equivalente a una diferencia de potencia de 5 vatios. Es decir, una diferencia entre un buen neumático y un neumático muy bueno vale aproximadamente 5 vatios a 25 mph.

Si ha realizado alguna prueba de arrastre de bicicleta, se dará cuenta de que la diferencia de 5 vatios en la resistencia a la rodadura es bastante notable. Los pasajeros informan que la diferencia entre usar rodamientos de cubo de cerámica y acero no es notable.

No tengo la fuente a la mano, pero por lo que he leído, convertir los cojinetes de las ruedas en cerámica le proporcionará un ahorro de 1 W a velocidades de carrera, gracias a la reducción de las pérdidas mecánicas. Un pedalier de cerámica resultaría en una mejora menor.

Teniendo en cuenta que el piloto está produciendo más de 200 W a velocidad de carrera, los ahorros son claramente menores. Se pueden obtener ahorros adicionales de la billetera mucho más liviana que lleva el ciclista.

He montado rodamientos de cerámica BB. Esta es mi única experiencia. Parecían tomar un par de paseos para irrumpir, lo que definitivamente parecía extraño. Uno de mis compañeros de entrenamiento notó lo mismo, pero en su caso, después de 90 minutos, los cojinetes parecían girar libremente.

Los monté durante apenas un año, que es aproximadamente el mismo uso que obtengo de los rodamientos estándar. Basado en el precio loco y la diferencia insignificante, opté por volver al inoxidable.

El compañero de equitación, mencioné anteriormente, está en su segundo set después de volver a inoxidable. Si los fondos lo permiten, estoy abierto a intentarlo nuevamente. No fue una mala experiencia de todos modos. ¡Otro amigo ha cambiado todos los cojinetes, incluidos los cojinetes de la polea del cambio y jura por él!

Eso es todo lo que tengo!

Dado que las respuestas actuales son muy específicas del camino, daré mi opinión sobre las disciplinas que conozco.

El descenso puede beneficiarse de ellos porque se deforman menos bajo carga, por lo que en teoría duran más. Pero en la práctica, los BB y los cojinetes de cubo en esta disciplina tienden a fallar debido a la corrosión provocada por los sellos fallidos, y aunque los cojinetes de cerámica no se oxidan, la carrera sí lo hará. La menor carga de choque no es un problema debido a la suspensión de largo recorrido.

Para los ensayos, realmente depende de cuánto peso / peso tenga usted. Los rodamientos de cerámica pesan mucho menos que los de acero, por lo que hay un beneficio instantáneo allí. Pero, los rodamientos de cerámica son mucho menos resistentes a la carga de choque, por lo que se romperán, y debido a que las bicicletas de prueba son rígidas, esto sucederá rápidamente.

El material del que están hechos los rodamientos es solo una pieza del paquete mecánico completo. He trabajado en bicicletas en la tienda que tenía BB de cerámica y todo tipo de acero. Desde un punto de vista material, la cerámica tiene la posibilidad de ser mejor, pero como otros han señalado, usted paga una gran prima ... y, a menudo, puede que no sean los mejores de todos modos.

Piénselo de esta manera, el roble es una mejor mesa que el pino. Pero es más fácil trabajar con el pino y la mesa resultante podría ser más suave y mejor ensamblada que la de roble ... y más barata. Del mismo modo, hay BB de acero, cubos, etc. que son mejores que algunos de los homólogos de cojinetes de cerámica. Tengo mi favorito y es un acero de precio decente (Hawk Racing), todavía tengo que ver algo mejor en una bicicleta en la que he trabajado.

Nota al margen: los videos como el que se muestra deben tomarse con el grano de sal ... es marketing y la demostración se ha configurado para un propósito particular. Hable con los muchachos del LBS y obtenga opiniones de ambos lados del mostrador (los mecánicos y los clientes).

Acabo de leer su artículo sobre rodamientos de cerámica y me veo obligado a darle un punto de vista poco profesional. En primer lugar, soy un ciclista de 80 años que monta los fines de semana con un grupo más joven de ciclistas de 6 años. Si todavía está conmigo, mi viaje consiste en entre 30 y 40 kilom cada viaje a una velocidad de entre 25 y 35 km. Encuentro que los recitales sobre cerámica casi siempre tienen que ver con el costo y sin ventajas. La realidad es que una persona de mi edad se mantiene al día con un grupo más en forma [. Si bien puede haber una ligera ventaja de velocidad, lo que cuenta es que estoy más en forma al final del recorrido que con los rodamientos de acero. Las personas denuncian que los ciclistas jóvenes en forma usan cerámica que, en el mismo aliento, argumentaría que unos pocos gramos ahorrados pueden hacer ... una gran diferencia. Tengo dos bicicletas de carretera TREK con cerámica y una bicicleta de carretera CANNONDALE con cojinetes de acero y bicicletas de carretera que cambian en los días de conducción, muestra una diferencia decidida. Sus comentarios casi sugieren que sería bueno si todos pudiéramos conducir un Mercedes si no fueran tan queridos como lo haría un Ford. * *

Además de la supuesta reducción en la resistencia a la fricción, algunos otros problemas han pasado por mi mente.

Permítanme presentar dos analogías: prótesis de reemplazo de articulaciones de cadera y combinaciones de pastillas / discos para frenos de automóviles.

Para el primero, se usa una copa de metal con cabeza de cerámica. Como la cerámica es mucho más dura que el metal, la copa de metal se desgasta (el cuerpo puede manejar los iones metálicos y excretarlos). Hace algún tiempo, a alguien (se necesita fuente) se le ocurrió la idea de hacer la taza también con cerámica para evitar el desgaste. La causa fue que el roce de cerámica sobre cerámica (no hay posibilidad de engrasar la articulación de la cadera, ¿verdad?) Causó que las partículas de cerámica se liberaran al cuerpo. Esos no fueron excretados y causaron serios problemas de salud. Lo que estoy llegando lo explicaré en el momento.

Ahora sobre las pastillas de freno / discos. Para las almohadillas hay diferentes durezas de las almohadillas disponibles, y con frecuencia las más suaves, las más caras. ¿Por qué gastarías más en almohadillas más suaves si se desgastan antes? La respuesta es simple: no son las almohadillas las que se desgastan, son las almohadillas y los discos. Por lo tanto, cuanto menos se desgastan las almohadillas, más se afilan los discos. Y, a su vez, cuanto más duras sean las almohadillas que use, antes deberán reemplazarse los discos (costos adicionales y mano de obra).

TL; DR; parte comienza aquí:

Cuando se usan copas de acero endurecido con bolas de acero inoxidable, son las bolas las que se desgastan dejando las copas casi intactas. Cuando el ajuste ya no funciona, uno simplemente reemplazaría las bolas (bastante asequibles).

Cuando se usan rodamientos de bolas de cerámica en copas de acero endurecido, son las copas las que reciben más desgaste ya que la cerámica es más dura. Luego, después de un tiempo, no solo uno tiene que reemplazar las bolas de cerámica viejas, sino también las tazas gastadas. Por supuesto, esto no se aplica si se reemplaza un rodamiento de cartucho cerámico completo.