Vòng bi là trọng tâm của mọi bộ phận quay trên xe đạp của bạn, nhưng liệu việc hoán đổi thép lấy gốm có tạo nên sự khác biệt cho chuyến đi của bạn không?
Kể từ khi người Ai Cập cổ đại sử dụng bệ thân cây để di chuyển các khối đá khổng lồ vào vị trí trong khi xây dựng các Kim tự tháp, vòng bi đã giúp loài người tiếp tục lăn bánh.
Thật thú vị, bằng sáng chế chính thức đầu tiên cho ổ bi là dành cho xe đạp. Thợ cơ khí người Pháp Jules Suriray đã trang bị chúng cho một chiếc xe đạp đã giành chiến thắng trong cuộc đua xe đạp vòng quanh thành phố đầu tiên trên thế giới, Paris-Rouen, vào tháng 11 năm 1869. Ngày nay, vòng bi được mọi người đi xe đạp biết đến nhiều hơn như những thứ rơi vỡ trong quá trình tháo rời và cần hàng giờ đồng hồ quỳ gối tìm kiếm dưới bàn làm việc hoặc tủ lạnh để lấy.
Bài học lịch sử sang một bên, vòng bi đóng một vai trò rất quan trọng trong việc làm thế nào xe đạp có thể di chuyển tự do như vậy. Bàn đạp, tay quay, bánh xe, tai nghe, bánh xe côn… nếu nó quay, các ổ trục nằm ở trung tâm của nó và nếu không có chúng, chúng tôi sẽ rất vất vả để đi nhanh đến đâu. Có rất nhiều loại ổ trục khác nhau, vì vậy bạn nên làm rõ một vài định nghĩa ở giai đoạn này để loại bỏ sự nhầm lẫn.
Khi chúng ta đề cập đến "vòng bi", chúng ta có nghĩa là một thành phần bao gồm năm bộ phận cơ bản: bi, phớt, lồng bóng, vòng đua và mỡ. Khái niệm này rất đơn giản - một số quả bóng được kẹp giữa hai bề mặt lõm (đường đua), cho phép chúng quay ngược lại với nhau (một quả bóng thường cố định) với ma sát tối thiểu. Các lồng và vòng đệm giữ mọi thứ ở đúng vị trí và tránh bụi bẩn, trong khi mỡ bôi trơn và bảo vệ hệ thống chuyển động.
Hầu hết các ứng dụng xe đạp hiện đại hiện nay đều ưa chuộng 'vòng bi hộp mực'. Các bộ phận kín này có một số lợi ích so với các hệ thống 'ổ trục lỏng lẻo' cũ, phần lớn chỉ giới hạn ở các bộ phận cấp thấp, rẻ hơn (mặc dù một số bộ phận cấp cao nhất vẫn chọn gắn bó với hệ thống bi, cốc và hình nón lỏng lẻo do với khả năng điều chỉnh tốt hơn). Vòng bi hộp mực thường yêu cầu bảo dưỡng ít hơn nhiều và khi chúng bị mòn dần, nó thường sẽ không gây ra hư hỏng đầu cuối cho các bộ phận xung quanh nó. Thêm vào đó, chúng có thể được thay thế dễ dàng.
‘Vòng bi’ dùng để chỉ chính những quả bóng. Vòng bi có thể được làm từ các vật liệu khác nhau, bao gồm thép crom, thép không gỉ và - loại xe đạp mới xuất hiện gần đây hơn (trong đó muộn hơn) - gốm, thường là silicon nitride (Si3N4). Vòng bi 'hybrid' là vòng bi có bóng gốm và vòng bi kim loại.
Tất cả các vòng bi không được tạo ra như nhau, bất kể chúng được làm bằng gì. Có lần tôi thấy một thợ sửa xe đạp hàng đầu lấy ra một chiếc kính lúp của người bán đồ trang sức, xem xét vòng bi có vẻ sạch sẽ, sáng bóng và nói rằng: “Tôi không đặt chúng vào trung tâm của mình. Chúng giống như đồ trang trí trên bánh.”Như với hầu hết mọi thứ, hệ thống phân cấp tồn tại trong các vòng quay và bạn sẽ nhận được những gì bạn phải trả.
Những gì diễn ra xung quanh… không nhất thiết phải là vòng tròn
Vòng bi rẻ nhất thậm chí có thể không tròn hoàn hảo. Vòng bi thường được phân loại theo thang đo độ tròn, được đo đến phần triệu inch. Một quả bóng thép cấp 200 có nghĩa là nó tròn với dung sai 200 phần triệu inch. Do đó, một số thấp hơn - ví dụ như cấp 25 - là một quả bóng được sản xuất chính xác hơn nhiều. Đối với các kích thước được sử dụng trong xe đạp, các cấp thay đổi từ 2, 000 đến 3, với bất kỳ thứ gì dưới 100 thường được coi là 'quả bóng chính xác'. Hệ thống phân loại này được sử dụng cho cả thép và bóng gốm, cũng như phân loại thêm cho độ nhám bề mặt, trong đó gốm thường đạt được kết quả mịn hơn nhiều - chỉ là một trong những lợi ích vốn có của nó.
Những khác biệt nhỏ về độ tròn và bề mặt này có tạo ra sự khác biệt thực sự nào đối với người đi xe đạp bình thường không? Alan Weatherill của nhà sản xuất linh kiện Hope Technology có trụ sở tại Vương quốc Anh cho biết, “Cuối cùng, nếu các viên bi kém chất lượng và không tròn hoặc nhẵn hoàn hảo, chúng sẽ gây ra tăng ma sát và làm hao mòn sớm tất cả các thành phần của vòng bi. Nó chắc chắn sẽ thất bại. Chất lượng của quả bóng, không phụ thuộc vào chất liệu, là yếu tố quan trọng nhất. '
Tầm quan trọng của vòng bi lớn hơn nhiều so với kích thước của chúng có thể cho thấy, đó là lý do tại sao ngành công nghiệp xe đạp đang gây ồn ào như vậy đối với bi gốm. Đây là thỏa thuận: các viên bi gốm thường tròn hơn, mịn hơn, cứng hơn và nhẹ hơn các viên bi thép, do đó về mặt lý thuyết sẽ cung cấp ít ma sát hơn và tuổi thọ cao hơn. Chúng cũng đắt hơn đáng kể, vì vậy bạn nên xem xét kỹ những lợi ích tiềm năng của bóng gốm trước khi chia tay với số tiền mặt của mình…
Jacob Csizmadia, người sáng lập CeramicSpeed, là người đầu tiên giới thiệu vòng bi hybrid bằng gốm cho xe đạp chuyên nghiệp vào năm 2000. Dữ liệu thử nghiệm của CeramicSpeed, hơi táo bạo, tiết kiệm điện từ sáu đến chín watt so với vòng bi thép. Nếu đúng, đó là một phần năng lượng kha khá và có khả năng tiết kiệm thời gian chỉ bằng cách thay vòng bi của bạn, nhưng không phải ai cũng nghĩ rằng vòng bi bằng gốm là điều kỳ diệu mà một số người có thể tin tưởng.
Weatherill giải thích lý do tại sao Hope cảm thấy cần phải cung cấp tùy chọn ổ trục bằng gốm cho các trục và giá đỡ dưới cùng của nó: ‘Chúng tôi đã làm điều đó vì nó được thị trường yêu cầu. Chúng tôi không làm điều đó theo quan điểm kỹ thuật. Rất nhiều trong số đó là cường điệu. Vòng bi gốm được sử dụng trong các máy công nghiệp vì chúng quay ở tốc độ 25.000 vòng / phút và có những lợi thế đáng kể, nhưng bánh xe đạp chỉ quay ở tốc độ 300 vòng / phút, vì vậy sự khác biệt so với các viên bi thép chất lượng cao mà chúng ta đang sử dụng là rất nhẹ. '
Giám đốc củaCeramicSpeed, Martin Banke, rất muốn tranh cãi quan điểm của Weatherill và bảo vệ dữ liệu thử nghiệm của mình bằng cách nói: ‘Vòng bi gốm không phải là chiêu trò quảng cáo tiếp thị. Bi gốm vượt trội hơn bi thép dưới bất kỳ tải trọng nào trải qua trên xe đạp - giả sử chất lượng gốm cao cấp phù hợp.’
Đó là vấn đề chất lượng, Banke gợi ý, đó có thể là lý do tại sao một số người vẫn chưa bị thuyết phục bởi vòng bi gốm: 'Chất lượng của vòng bi gốm [các nhà sản xuất khác'] khác nhau. Điều này có nghĩa là một số vòng bi rất kém, thường rẻ tiền có độ ma sát cao hơn, độ giòn cao hơn và tuổi thọ ngắn đang được bán trên thị trường và đó là lý do tại sao một số, vì lý do chính đáng, vẫn đặt câu hỏi về vòng bi gốm. '
Khi được yêu cầu bình luận về tuyên bố của Weatherill về sự cần thiết của các viên bi gốm ở tốc độ quay thấp hơn của xe đạp, Banke nói, 'Nếu bạn nhìn vào trang đầu tiên của cuốn sách lớn về vòng bi hybrid, bạn sẽ nói câu trả lời là không [cần họ đi xe đạp]. Trên thực tế, điều này là xa sự thật. Đúng là vòng bi gốm ban đầu được phát minh cho các ứng dụng tốc độ cao, nơi trọng lượng thấp hơn và độ cứng cao của bi và ma sát thấp của vòng bi giúp máy quay nhanh hơn mà không phá hủy vòng bi. Tuy nhiên, giống như nhiều công nghệ khác, vòng bi gốm cũng được chứng minh là có những đặc tính cực kỳ tốt cho xe đạp. Một loại vật liệu như sợi carbon ban đầu cũng không được phát minh ra cho xe đạp, nhưng bây giờ được mọi người sử dụng.’
Như để ủng hộ quan điểm của Banke, một người mới gia nhập thị trường gốm sứ sau một thời gian ban đầu không chắc chắn là Chris King, thương hiệu Hoa Kỳ có lẽ là cái tên uy tín nhất trong lĩnh vực vòng bi cho xe đạp. Trong những ngày đầu của thời kỳ 'bùng nổ' gốm sứ, Chris King không muốn nhảy vào và tiếp tục chiến đấu với góc độ thép trong một thời gian. Tuy nhiên, giờ đây nó cũng cung cấp các nâng cấp gốm cho tất cả các thành phần của nó, với việc loại trừ tai nghe.
'Đã có một lượng lớn đồ gốm được thổi phồng xung quanh kể từ khi chúng được giới thiệu và một số sản phẩm được đưa vào thị trường chưa có thiết kế tổng thể để mang lại hiệu quả tốt nhất cho vật liệu này, do đó trong một số trường hợp, King, chủ sở hữu của công ty cùng tên, nói. Ông nhấn mạnh: "Quyết định cung cấp một lựa chọn gốm sứ là một lựa chọn có ý thức, không phải là một lựa chọn dựa trên tiếp thị", và ông biện minh cho sự gia nhập chậm trễ của công ty đối với cuộc chiến gốm sứ bằng cách nói, "Chất lượng bi thép và chất bôi trơn hoạt động rất tốt và chúng tôi có nhiều năm kinh nghiệm chứng minh điều này. Để tìm hiểu về các thuộc tính của bóng gốm, chúng tôi đưa chúng qua thử nghiệm rộng rãi. Quyết định cung cấp tùy chọn gốm chỉ đến sau khi chúng tôi chứng minh với bản thân rằng có những lợi ích thực sự.’
Một trong những lợi ích đó, King tuyên bố, là ‘quả cầu gốm có khả năng đặc biệt để giữ lại hình dạng hình cầu“thật”của chúng khi chịu tải. Điều này tạo điều kiện cho các bộ phận được trang bị bằng gốm của chúng tôi có tuổi thọ đặc biệt lâu dài và hoạt động trơn tru.’
Tuy nhiên, King thừa nhận rằng lợi ích về hiệu suất là không lớn: "Nghiên cứu của chúng tôi đã chỉ ra rằng vòng bi gốm hybrid của chúng tôi mang lại những lợi ích tinh tế cho người tiêu dùng sành điệu." Lợi ích chủ yếu nằm ở khả năng sử dụng chất bôi trơn nhẹ hơn. King nói, ‘Trong ổ trục gốm hybrid King, việc sử dụng một quả bóng gốm làm giảm yêu cầu bôi trơn, do đó mỡ nhẹ hơn và ít sử dụng hơn so với ổ trục thép tương đương. Ít chất bôi trơn hơn có nghĩa là ít lực cản trên vòng bi hơn.’
Điều này giống như lãnh thổ "lợi nhuận biên". Có lẽ hiệu suất cao hơn có thể được tăng lên từ các vòng bi nếu tất cả các bộ phận đều bằng gốm thay vì chỉ những quả bóng? Chris King, Hope và CeramicSpeed đều cung cấp vòng bi gốm ‘hybrid’ (bi gốm trong các cuộc đua thép), vậy liệu gốm trên gốm có tốt hơn không?
King nói rằng ông ấy "chưa thể chứng minh rằng cần phải có vòng bi hoàn toàn bằng gốm" và cũng cho rằng chi phí là lý do lớn nhất khiến không đi bằng gốm hoàn toàn. Banke cho rằng các cuộc đua gốm có thể giòn hơn với khả năng thất bại cao hơn, vì vậy anh ấy cũng đang gắn bó với các cuộc đua lai.
Khi được hỏi họ nghĩ gì về tương lai, cả Banke và King đều đồng ý rằng vòng bi gốm vẫn ở đây. Banke thậm chí còn dự đoán ‘số lượng nâng cấp hậu mãi sẽ tăng lên đáng kể - nhiều người mua một bộ mâm đắt tiền một năm có thể sẽ mua một bộ nâng cấp ổ trục vào lần tiếp theo’.
Làm thế nào để không phát hiện ra vòng bi tốt
Hãy giơ tay lên nếu bạn đã hoàn thành việc này… hãy đặt xe đạp vào giá làm việc hoặc lật ngược nó, để bánh xe hoặc giá đỡ phía dưới quay nhanh và sau đó xem chúng quay trong bao lâu. Chúng quay càng lâu, vòng bi càng tốt, phải không?
Đó là một thủ thuật được các nhà sản xuất sử dụng tại các cửa hàng xe đạp và triển lãm thương mại, nơi những người đánh cược được mời quay một bánh xe hoặc BB và ngạc nhiên khi nó quay một cách dễ dàng trong một thời đại. Một cách dễ dàng để đạt được điều này là lấy mỡ ra khỏi ổ trục và sử dụng dầu nhẹ để giảm ma sát và làm cho nó quay dễ dàng hơn. Đó là điều mà những tay đua đường trường, đặc biệt là những người thích chạy thử thời gian, thường cố gắng giành lợi thế.
Tất nhiên, điều này không thể xem xét là các lực lớn lên một ổ trục mà hành động đạp và trọng lượng của người lái truyền vào. Ngay khi bạn ngồi trên xe đạp, chưa nói đến việc chạy nhanh trên đường, các quả bóng sẽ bị ép mạnh vào các cuộc đua, và trừ khi chất bôi trơn có thể đối phó với lực đó, nó sẽ đơn giản bị vắt ra khỏi miếng tiếp xúc, dẫn đến bóng chạy thẳng trên bề mặt đường đua không bôi trơn.
Banke giải thích, ‘Một ổ trục bằng thép không có vòng đệm, hoàn toàn sạch và khô, có thể quay rất tốt trong giá đỡ. Nhưng ngay sau khi bạn thêm trọng lượng, các viên bi thép chạm vào các rãnh thép và ma sát tăng lên đáng kể.”Hiệu ứng tương tự cũng có thể đạt được“bằng cách thêm quá nhiều khe hở trong ổ trục. Trên đường, bạn sẽ gặp phải tình trạng chơi và tốc độ mài mòn tăng lên, và ổ trục có thể sẽ nhanh chóng hỏng.’
Đạo đức là: đừng tin vào sự quay cóp - theo nghĩa đen. Cách duy nhất để đảm bảo tuổi thọ và độ chính hãng, nếu tăng hiệu suất thấp là chắc chắn về chất lượng bóng của bạn.
Tầm quan trọng của cáp và cách lắp chúng
