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Vecchio 13-02-2006, 20:27:20   #1
crock
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crock Luminosocrock Luminosocrock Luminosocrock Luminosocrock Luminosocrock Luminosocrock Luminosocrock Luminoso
[Tennica]Cuscinetti a sfere in ceramica

I cuscinetti in ceramica sono sempre più usati sulle ruote d’alta gamma e sui mozzi “customizzabili” come ad esempio i Tune MAG160 con asse in carbonio , i mozzi ADA, American Classic, la serie Z di Zipp, etc, senza dimenticare i mozzi dei gruppi Stimano e Campagnolo di cui è possibile cambiare i cuscinetti in acciaio con quelli in ceramica molto facilmente.
Dieci anni fa, la ceramica ed il nitruro di silicio facevano la loro comparsa nell’industria dei cuscinetti. Da allora il successo di questa soluzione è andato aumentando.
Per le applicazioni ciclistiche ci sono dei vantaggi, ma bisogna tenere conto anche degli svantaggi: i regimi di rotazione particolarmente elevati sono dannosi per i cuscinetti in ceramica; la forza centrifuga provoca sui cuscinetti a sfere che ruotano ad alta velocità un carico che può facilmente essere troppo elevato per le sfere stesse. La scelta di sfere più piccole e di materiale di densità minore può essere un rimedio a questa situazione.
-Due fattori influenti
La forza centrifuga è, tra le altre cose, proporzionale alla massa della sfera. Una sfera in ceramica di 9,525mm pesa 1,5 grammi, mentre una sfera in acciaio dello stesso diametro pesa 2 grammi di più, ovvero 3,5gr. Questa rappresenta un incremento di regime del 30% in favore del cuscinetto in ceramica. D’altra parte il modulo E (elastico) del nitruro di silicio è doppio rispetto all’acciaio, così a carico uguale , la superficie di contatto è più piccola e dunque la tensione di contatto più elevata. E’ stato calcolato che il carico massimo di un cuscinetto in ceramica sull’acciaio è inferiore di 1/3 rispetto la combinazione acciaio-acciaio, ciò significa un regime massimo ammissibile di più del 15% rispetto ad un cuscinetto in ceramica. Tuttavia la superficie di contatto minore da ancora un vantaggio supplementare: l’attrito minore sviluppa minor calore in rapporto ad un contatto acciaio-acciaio. Questo fattore permette di aumentare ancora leggermente il regime massimale.
-Sfere più piccole
Se il diametro delle sfere in acciaio è più piccolo, la forza centrifuga diminuisce. La forza è appunto proporzionale alla terza potenza del diametro delle sfere.
Il carico ammissibile del punto di contatto è proporzionale al quadrato del diametro delle sfere. Ma se la superficie di contatto diminuisce, a carico uguale, aumenta la tensione di contatto. Questo vuol dire dover mettere più sfere dell’anello del cuscinetto. Considerati questi fattori , si può dire che una riduzione della metà del diametro della sfera porta ad un raddoppio della velocità di rotazione massimale. Se si forniscono le sfere di un rivestimento in nickel-cromo, la cessione di calore è minore rispetto ad una semplice sfera in ceramica.
-Cuscinetti ibridi
I cuscinetti con sfere in ceramica e anelli in acciaio sono chiamati “ibridi”.
Il vantaggio dell’inalterabilità delle sfere in ceramica è azzerato dalla presenza dell’acciaio. Il motivo è la scomparsa del vantaggio in termini di temperatura.
-Lubrificazione
Contrariamente ai cuscinetti completamente in ceramica i cuscinetti ibridi devono essere lubrificati . La lubrificazione può essere tralasciata solamente se le temperature di utilizzo sono molto basse, sebbene la longevità diminuisca. I cuscinetti completamente in ceramica si lubrificano ad acqua, mentre possono anche funzionare benissimo se non lubrificati nel caso siano sottoposti a carichi non elevati.
-Difetti
Le sfere in ceramica sopportano molto male i colpi rispetto quelle in acciaio e sono la scelta migliore se utilizzate in mozzi la cui tolleranza di lavorazione sia garantita al 100simo di millimetro (Shimano, Campagnolo, DtSwiss), al contrario in mozzi in carbonio le cui tolleranze non possono andare oltre un decimo di millimetro per i limiti di lavorazione del materiale (Lightweight) le sfere in ceramica verrebbero sollecitate da continui shocks che limiterebbero la loro vita ad una massimo due stagioni. Visto il prezzo si spiega perché Lightweight utilizzi sfere classiche per i propri mozzi…(anche se le sfere dei cuscinetti Lightweight vengono prodotte dalla tedesca JRW che produce sfere in acciaio di altissima qualità. NdR)
-In conclusione
I cuscinetti ibridi garantiscono regimi di utilizzo maggiori, un livello di vibrazioni minori ed una grande longevità. I giochi da usura avvengono più lentamente rispetto ai cuscinetti in acciaio. In settori come l’astronautica vengono utilizzati cuscinetti ibridi sempre più spesso per riduttori, pompe e motori elettrici.

Test:
Si è preso una sola bicicletta a cui si sono cambiati unicamente le sfere (prima acciaio poi ceramica), tenendo conto di questi parametri fissi:
Peso ciclista: 81kg
Coefficiente resistenza al vento: 0,39
Pendenza media della strada: 3,25° (in discesa ovviamente)
G: 9,82m/s
Il ciclista è partito lasciandosi andare in discesa senza colpi di pedale partendo da un medesimo punto x segnato per terra, compiendo 10 discese tenendo la stessa pozione in sella e misurando la velocità e la distanza percorsa dopo 55 sec. Di discesa. Poi si è fatta la media sulle 10 discese.
Nelle stesse condizioni si è ripetuta il test con le sfere dei cuscinetti in ceramica.
Il risultato è stato che con le sfere in ceramica si ha un vantaggio in velocità del 3,8%.

Si ringraziano per l’articolo Adrien Gontier e Herman Paternoster
www.rouesartisanales.com
http://www.rouesartisanales.com/4-categorie-94458.html
Cui spettano i diritti®
Trad. Ser Pecora

crock non è connesso  
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Vecchio 28-06-2016, 23:12:54   #2
Giova90
Novellino
 
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Giova90 non giudicato
E' dunque possibile usare un grasso sl teflon o al litio nei cuscinetti ceramici ibridi senza dover obbligatoriamente usare lo specifico grasso al sapone di bario visto che non si raggiungono elevate velocità di rotazione e temperature?
Giova90 non è connesso  
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Vecchio 04-07-2016, 14:25:13   #3
Aargauer
Gregario
 
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Aargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer AngelicoAargauer Angelico
Domanda da ignorante: Ma allora tra Bora One e Ultra cosa cambia oltre le 700 Euro di differenza?
Aargauer non è connesso  
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