Подшипник

Подшипники (англ. mechanical bearing) обеспечивают снижение трения и передачу усилий в соприкасающихся деталях. Применяются практически во всех узлах велосипеда.

Характеристики

В зависимости от стоимости подшипника и от качества изготовления его составных частей, могут изменяться следующие характеристики:

Максимальные динамическая и статическая нагрузка;
Максимальная скорость;
Требования к смазке;
Ресурс подшипника до появления признаков усталости;
Шумы подшипника.

Грязезащита

Любой подшипник хорошо работает только в чистом и смазанном виде. Попадание грязи или воды вызывает ускоренный износ подшипника, ведущий к его скорой замене.

Существует несколько способов организации грязезащиты:

Контактное уплотнение — резиновая деталь (пыльник), плотно закрывающая подшипник от внешних воздействий. Из-за трения оказывает определенное сопротивление вращению, поэтому не используется в гоночных втулках.
Лабиринтное уплотнение — металлический или пластиковый экран, прикрывающий подшипник от внешней среды, но не создающий трения (остается зазор).
Уплотнение промподшипника — резиновое или пластиковое кольцо, закрывает зазор между внешним и внутренним кольцами подшипника. Бывает как односторонним, так и двухсторонним.

Виды подшипников

Амортизированный подседельный штырь на подшипниках скольжения
Промподшипник.1 — внешнее кольцо, 2 — шарик, 3 — сепаратор, 4 — дорожка качения, 5 — внутреннее кольцо
Насыпной подшипник во втулке.2 — пыльник, 4 — контргайка, 5 — конус, 6 — сальник, 8 — шарики, чашка запрессована во втулку
Керамический подшипник

Подшипники скольжения

Простейшие подшипники, широко применяющиеся в узлах, не испытывающих больших нагрузок и ударов, или не очень критичных к люфтам. Представляют собой трущуюся пару материалов с низким коэффициентом трения (металл-полиэтилен, сталь-бронза и др.). Со временем более мягкий материал истирается, возникает люфт, соответствующую деталь требуется заменить (обычно ее конструкция подразумевает замену).

Подшипники скольжения включены в конструкцию многих педалей (например недорогие Crank Brothers), что приводит к необходимости регулярной переборки с заменой изношенных частей.

Подшипники качения

Состоят из двух деталей с нанесенными дорожками качения, тел качения (обычно шарики) и иногда — сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. Иногда дорожки качения выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпуса детали.

Используются в сильно нагруженных узлах, не допускающих люфта: втулки, каретка, рулевая колонка, шарниры задней подвески, педали. Также такие подшипники могут использоваться в роликах заднего переключателя и в иных компонентах высокого уровня.

Велосипедные подшипники качения бывают двух типов: насыпные (типа «конус-чашка») и промышленные (неразборные, зарубежное название «картриджные»). Каждый из типов имеет свои преимущества и недостатки:

Насыпные подшипники (конус-чашка) — просто набор шариков, катящихся по чашке, которая может быть запрессованной во внутреннюю поверхность корпуса детали или съемной. Шарики прижимает к чашке конусная гайка, от которой и произошло одно из названий.
Промышленный подшипник — это неразборный узел из двух колец, между которыми катятся шарики. Промподшипник запрессовывается в свое посадочное место и может быть заменен при необходимости. Как правило, промподшипники нерегулируемые, но есть и исключения (например, у вилсетов производства Mavic).

Оба вида подшипников могут оснащаться сепаратором, который создаёт определённый интервал между шариками и удерживает их от высыпания.

Преимущества насыпных подшипников — простота и возможность регулировки. Последнее одновременно является и недостатком, поскольку возможность регулировки означает и её необходимость. Регулировка заключается в выборе прижимного усилия конусной гайки. Слишком слабое усилие приводит к люфту подшипника и всего колеса в целом, а слишком сильное — к плохой прокручиваемости колеса и, как следствие, к плохой накатистости и повышенному износу втулки. Простота устройства насыпных подшипников весьма важна в велопоходе. По сути, в нём просто нечему ломаться — разве что может треснуть корпус втулки.

В отличие от них, промышленные подшипники регулировки обычно не требуют. При этом у втулок на хороших промышленных подшипниках накатистость обычно вполне достаточна для большинства велосипедистов, хотя в насыпных при умелой настройке можно достичь и большей. Минусы промподшипников: во-первых, цена, а во-вторых, если он всё же ломается, то его можно только заменить. При этом сломаться он как раз может, пусть это событие и маловероятно. Также, в случае забивания подшипника грязью его трудно полноценно промыть. Здесь полное преимущество у насыпных подшипников — начисто промыть с последующей смазкой их легко даже в полевых условиях.

Керамические подшипники

У дорогих подшипников шарики и/или кольца могут быть изготовлены из керамики. Выпускаются различные разновидности керамических подшипников:

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.
Полностью керамические, где и кольца качения и шары сделаны из керамики. На велосипедах встречаются пока крайне редко, но доступны в ассортименте от сторонних производителей.
Керамические шары для обычных подшипников типа «конус-чашка».

Использование керамики сулит определенные преимущества:

Низкий вес: керамика на 40 % легче.
Высокая коррозионная стойкость (не относится к гибридным и насыпным подшипникам).
Керамика тверже стали и имеет более высокий модуль упругости.

Однако прибавка в качестве на данный момент много меньше прибавки в стоимости, что ограничивает область применения керамических подшипников вейтвиннерами и прочими увлеченными байкерами.

Подшипники