Una guía completa de rodamientos MTB con Matt Harvey de Enduro Bearings

Jul 30, 2023

Entre los cubos, las direcciones y los pivotes hay una gran cantidad de rodamientos de bolas que hacen que todo gire sin problemas. Nuestro equipo editorial estuvo hablando recientemente sobre los rodamientos de nuestras bicicletas de montaña y nos dimos cuenta de que hay un montón de preguntas para las que no teníamos respuestas. Pensando que los lectores podrían ser igualmente curiosos, contactamos a Matt Harvey de Enduro Bearings para obtener más información sobre las piezas esféricas que giran en su interior.

Queríamos examinar la composición de un rodamiento, cuándo los ciclistas deben repararlo y cuáles son los pros y los contras del reemplazo del rodamiento.

¿Por qué usamos rodamientos en las bicicletas en lugar de bujes? ¿Hay otras formas de suavizar la rotación?

Cuando comencé en Fisher Mountain Bikes a principios de los 90, estábamos trabajando en la RS-1, una de las primeras bicicletas modernas de doble suspensión y usábamos bujes de teflón con respaldo de acero, llamados cojinetes lisos. Con un amortiguador de rebote de elastómero, el movimiento funcionaría al principio de las secciones irregulares, pero luego rebotaría sin sincronizarse con el terreno y comenzaría a trabajar en tu contra. O simplemente comprimir y no soltar, convirtiéndose en una bicicleta rígida. Un año más tarde, cuando estaba en Bianchi desarrollando un diseño de suspensión total, finalmente tuvimos mejores amortiguadores de resorte y aire que podían amortiguar el rebote, sin embargo, los bujes de acero tardaron en mantenerse al día con el movimiento de la parte trasera. Cuando reconstruimos el marco con "elementos rodantes" o cojinetes de bolas, la rueda trasera finalmente pudo seguir el terreno y no rebotar.

Las fuerzas estáticas necesarias para mover casquillos o cojinetes lisos son mucho mayores que las de los cojinetes con elementos rodantes, como los cojinetes de bolas. Cuando tiene muchos de ellos, 8 o 12 en las bicicletas modernas con suspensión de varillaje, esta fricción estática ralentiza notablemente el movimiento del triángulo trasero, lo que hace que sea más difícil seguir el ritmo de un terreno ondulado. Otro inconveniente es que necesitan atención de lubricación constante para permanecer silenciosos.

Hay otros rodamientos con elementos rodantes, como rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos de agujas, rodamientos de rodillos esféricos, sin embargo, debido a la escala y el peso de las bicicletas, los rodamientos de bolas suelen tener más sentido.

¿Hay lugares donde los casquillos funcionan mejor que los rodamientos?

Algunos marcos están diseñados con bujes donde simplemente no hay espacio para usar un rodamiento con elementos rodantes. Además, son comunes en los diseños de pedales por la misma razón: hay muy poco espacio entre el eje y el cuerpo del pedal. Mi experiencia ha demostrado que realmente no hay lugar en el que prefiera tener un buje en lugar de un rodamiento de bolas o agujas en una bicicleta si es posible. La fricción es simplemente mayor con los cojinetes lisos.

¿Qué hace que un cojinete de cartucho sellado sea mejor que otro?

Aquí hay muchas áreas, pero el punto más importante es la calidad del acero que está utilizando. La mayoría de los rodamientos están hechos de acero al cromo 52100, pero hay muchas fundiciones que fabrican diferentes niveles de calidad. Debe comenzar con acero homogéneo muy limpio para carreras y bolas. También hay acero inoxidable 440C, que también debe ser de buena calidad. Hay otros aceros inoxidables inferiores utilizados por los fabricantes de rodamientos. Los cojinetes de enduro también usan acero XD-15, que es, con mucho, el mejor material para usar en un cojinete de bolas porque casi no se desgastan.

El diseño y el material del sello son los siguientes en la lista. "2RS" significa literalmente "Dos sellos de goma", pero no dice nada sobre el tipo de sellos. Usamos sellos tipo LLU o LLB, que son sellos de doble labio que sellan dinámicamente en una ranura coincidente. La mayoría de los sellos están hechos de caucho de nitrilo Buna, pero también usamos material de silicona en los cojinetes de ruedas de gama alta debido a sus cualidades resbaladizas de menor fricción.

En cualquier tamaño de cojinete dado, como un "6806 2RS", la dimensión del cojinete es de 30x42x7 mm, sin embargo, podría tener hasta cuatro tamaños y cantidades de cojinetes de bolas diferentes en su interior. Más importante aún, tal vez, la profundidad del surco puede variar mucho. Estas dos especificaciones pueden afectar en gran medida el rendimiento del rodamiento, es decir, las cualidades de soporte de carga. Las bolas pequeñas y las ranuras poco profundas provocarán una falla rápida en un rodamiento de pedalier, en comparación con uno con bolas más grandes y ranuras profundas. Las cargas "axiales" o multidireccionales de un rodamiento de pedalier necesitan de este mayor apoyo.

¿Cuál es la diferencia entre los rodamientos de cartucho sellado estándar, los rodamientos de agujas y otros?

Los rodamientos de cartucho sellado son rodamientos de bolas de contacto radial o angular que constan de 2 pistas de rodadura mecanizadas y rectificadas, rodamientos de bolas forjados de nivel de precisión, un separador de bolas o retenedor y dos sellos de caucho. Los rodamientos de agujas constan de una pista exterior mecanizada/rectificada o, más comúnmente, una pista exterior perforada o formada y luego agujas con un separador de bolas. La pista interior suele ser una superficie mecanizada o un perno endurecido y rectificado. Los rodamientos de agujas también pueden tener sellos si se especifica.

¿Cómo determinan qué tamaño de rodamientos de bolas usar en un BB, juego de dirección o pivote de cuadro?

Para Enduro, se trata de montar la bola más grande posible en el rodamiento completo en todos los casos. Dado que los rodamientos de bicicleta son rodamientos de alta carga y movimiento lento en todos los casos, la bola más grande con la ranura más profunda posible será la mejor solución. Muchos de estos cojinetes del mismo tamaño que se usan en las bicicletas se usan en motores eléctricos que giran a más de 10 000 RPM con una carga ligera. En este caso, las ranuras poco profundas con bolas más pequeñas pueden funcionar bien para reducir el ruido y las aceleraciones. Rara vez hay algún rodamiento en una bicicleta que supere incluso las 200 RPM, lo que se considera de baja velocidad. Las fuerzas del eje de pedalier o de un buje trasero son radiales y de empuje, en realidad axiales o multidireccionales. Necesita el máximo contacto con la pelota y el apoyo de las carreras para no pellizcar ni patinar, lo que provocaría un desgaste prematuro o una pérdida de potencia al pedalear. En nuestras pruebas personalizadas de rodamientos de bicicletas, esto se demuestra siempre.

¿Cómo se determina el grosor de las pistas de rodadura?

Si bien se considera la bola más grande, existen limitaciones en cuanto al grosor de la carrera cuando se trata de tratamiento térmico y tratamiento criogénico. Si la sección se vuelve demasiado delgada, puede deformarse durante el tratamiento térmico. Tenemos algunos secretos para eso, pero alrededor de 1 mm es tan delgado como el grosor de la pared.

¿De qué están hechos las carreras y los rodamientos?

La mayoría de los rodamientos están hechos de acero al cromo 52100, pero hay muchas fundiciones que fabrican diferentes niveles de calidad. Debe comenzar con acero homogéneo muy limpio para carreras y bolas. En algunos casos de rodamientos más baratos, se utiliza material de cromo-molibdeno, pero no se recomienda. El acero inoxidable 440C es un material común para cojinetes de alta calidad. Hay otros aceros inoxidables inferiores utilizados por los fabricantes de rodamientos. Hay acero inoxidable 440A y 440B que son inferiores para el uso de rodamientos, pero también comunes. Los cojinetes de enduro también usan acero XD-15, que es, con mucho, el mejor material para usar en un cojinete de bolas porque casi no se desgastan. XD-15 es un acero al nitrógeno "súper inoxidable". Brevemente, se vuelve a fundir bajo presión con la introducción de nitrógeno, lo que crea una reacción química en la que los carbonos del acero se separan de forma homogénea y permanente. Esto crea un acero extremadamente resistente que puede soportar la presión constante de las bolas de cerámica sin degradarse, puliendo y mejorando la suavidad con el uso.

¿Cuáles son las diferentes grasas que se utilizan en los rodamientos de Enduro y cómo se eligen esos lubricantes?

Utilizamos básicamente tres tipos de grasa: Mobil XHP 222 para rodamientos ABEC 3 y 5, Almagard 3752 para rodamientos MAX y de dirección, y luego Kluber Isoflex para rodamientos de cerámica y acero inoxidable. Mobil XHP 222 es una buena grasa general que proporciona una gran protección y es resistente al lavado con agua mientras sigue girando rápido. Es extremadamente estable en condiciones de mucho calor o mucho frío y es resistente a la separación. Almagard es una grasa de muy alta presión, lo que significa que no puede apartarse ni siquiera bajo la presión extrema de una bola presionando con la máxima fuerza. Almagard actúa como una almohada entre las bolas y la carrera donde los cojinetes no giran constantemente, sino que se rozan para que no se produzca el desgaste asociado. Kluber Isoflex es una grasa muy sofisticada y muy "rápida" que también puede resistir condiciones húmedas y proteger. Kluber tiene excelentes capacidades de corte que casi no notan que es grasa pero se siente como un aceite ligero.

¿Cómo funcionan los sellos de los rodamientos de cartucho?

Los sellos se ajustan a presión en una ranura correspondiente que se mecaniza en la pista exterior para retenerlos en ambos lados de los cojinetes. La mayoría de los sellos tienen un solo labio que "monta" en la pista interior (con suerte). Algunos no hacen contacto cuando miras de cerca, lo cual es excelente para girar, pero pésimo para la protección. En el caso de Enduro, tenemos otra ranura mecanizada en la pista interior para que el sello doble dinámico haga contacto en dos bordes de la ranura interior para una máxima protección contra la suciedad mientras mantiene la grasa retenida.

¿Cuál es la mejor manera de impermeabilizar un rodamiento?

Los sellos tipo ranura de labio doble mencionados anteriormente brindan una mejor protección, pero lo que sucede a continuación cuando comienza a girar el rodamiento es lo que realmente ayuda a impermeabilizarlo. Enduro llena ambos lados de cada cojinete con un 90 % de grasa (la mayoría de las fábricas solo llenan un lado al 35 %). Cuando el rodamiento entre en uso y comience a girar, algo de grasa comenzará a purgarse a través de los labios de sellado dinámico, creando una barrera de grasa atrapada entre los sellos dentro de la ranura. Esta barrera de grasa bloqueada continúa protegiendo contra la intrusión de agua.

¿Hay alguna manera de diseñar rodamientos para que tomen fuerza en más de una dirección? Por ejemplo, los cojinetes de un amortiguador de muñón manejan principalmente la fuerza en la dirección de desplazamiento, pero también puede haber una gran carga lateral. Los cojinetes del pedalier posiblemente serían un mejor ejemplo, ya que la fuerza que les aplicamos rara vez es 100% lineal.

Sí, diseñamos nuestros rodamientos BB con un diseño de contacto angular de 15º con bolas de 4 mm y ranuras muy profundas. Dado que un cojinete de contacto angular debe precargarse contra otro, se elimina todo el juego y se garantiza que todas las bolas estén acopladas compartiendo la carga todo el tiempo. Esto no siempre es cierto en un rodamiento radial donde algunas de las bolas están bajo carga mientras que otras flotan. Cuando se aplican cargas axiales o de fuerza múltiple a nuestros rodamientos BB, todas las bolas comparten todas las fuerzas a través del ángulo de contacto. Esto hace que el rodamiento sea más suave sin patinar ni pellizcar las bolas donde se pierde energía o se desgasta el rodamiento.

¿Qué tienen de especial los rodamientos cerámicos e híbridos cerámicos? ¿Realmente duran más y/o ruedan más suavemente?

Cuando se diseñan y fabrican correctamente con los materiales correctos, los rodamientos híbridos cerámicos pueden durar más y rodar con mayor suavidad. Los cojinetes completamente cerámicos no pueden resistir el impacto o las grandes fuerzas para la mayoría de las funciones de los componentes, por lo que no los ofrecemos. Por otro lado, los rodamientos cerámicos XD-15 durarán más que cualquier rodamiento de acero u otro rodamiento cerámico del mercado. Por las razones mencionadas anteriormente con respecto al material XD-15, tienen garantía de por vida, incluso contra la corrosión. En nuestros otros rodamientos cerámicos, ABEC 5 y Zero, tratamos aún más las pistas de acero cromado con óxido negro y etapas criogénicas que normalizan aún más el acero, y no solo duran más, sino que ruedan con mayor suavidad por más tiempo. Las bolas de cerámica son siete veces más duras que las bolas de acero, por lo que debe tenerse en cuenta en el diseño de un rodamiento híbrido de cerámica. En comparación, una bola de acero es "suave" y se flexionará o aplastará bajo presión, mientras que una bola de cerámica podría compararse con una pieza de granito que no cederá. Es muy difícil medir la diferencia en la resistencia a la rodadura de un rodamiento de bolas de acero en comparación con un híbrido de cerámica, sin embargo, hay algunas pruebas que estamos realizando en nuestro laboratorio que muestran resultados positivos con los rodamientos de cerámica XD-15.

Todos ustedes hacen herramientas para lidiar con muchos estándares de bicicletas. ¿Cómo te sientes acerca de la falta de consistencia con cosas como los soportes inferiores y los cojinetes de pivote?

La industria de la bicicleta está llena de inventores e inconformistas, por lo que esto no es nuevo para nuestra industria. Con más de 40 o 50 diseños de BB "estándar" que tenemos que tener en cuenta, y más de 300 tamaños y especificaciones de cojinetes de pivote diferentes, es mucho para mantenerse al día. Comenzamos a fabricar herramientas hace muchos años para ayudar a instalar y quitar nuestros cojinetes, ya que la gente usaba martillos y destornilladores en los cojinetes. Fabricamos las herramientas aquí en los EE. UU., de muy alta calidad en nuestras propias instalaciones. Nunca pensamos que venderíamos tantos, ya que también son caros, sin embargo, siempre tenemos el desafío de mantenernos al día. Es justo lo que hacemos; resolver todos esos problemas.

¿Es una buena idea lavar a presión una bicicleta de doble suspensión? ¿Cómo afectará a los rodamientos?

No es una buena idea, pero soy flojo y lo hago todo el tiempo con los míos. Por supuesto, siempre estoy interesado en el peor de los casos, y me ayuda a pensar en una nueva forma de resolver problemas. Ahora tenemos sellos mecánicos de cubierta de metal de acero inoxidable "MAX Shields" que resisten el lavado a presión de los cojinetes tipo MAX. También tenemos rodamientos Solid Lubricant MAX, que es una "grasa" sólida dentro del rodamiento que también resiste este tratamiento. Creo que hay que contar con que la gente lave a presión, así que depende de nosotros encontrar las mejores respuestas.

¿Cómo son las tolerancias en los asientos de los cojinetes del cuadro de la bicicleta de montaña? ¿Enduro tiene que hacer algo para adaptarse a las tolerancias del cuadro?

Puede variar de un fabricante a otro, a veces mucho. Tenemos rodamientos C3 y CN generalmente disponibles. Esto se refiere al juego o tolerancia interna del rodamiento. CN es más apretado que el ajuste C3. Si el ajuste de interferencia de la prensa es apretado, entonces un rodamiento C3 ayuda. No querrás que el rodamiento esté demasiado apretado donde se sienta como si estuviera indexado o áspero, se desgastará muy rápidamente en este caso. Si hay juego extra, por lo general esto no es un problema a menos que sea algo como una rueda delantera que se note de inmediato. Entonces probablemente necesite algunos rodamientos con ajuste CN.

Algunas bicicletas tienen problemas con las inserciones de pivote que se sueltan, lo que provoca crujidos y uniones holgadas. ¿Algún fabricante de cuadros ha trabajado con usted para resolver este problema? ¿Con qué frecuencia se ponen en contacto contigo las marcas de bicicletas para resolver problemas o desarrollar nuevos productos?

Nunca me han contactado para resolver este problema, aunque nos contactan con frecuencia para resolver problemas similares. A veces recibimos dibujos, a veces muestras. Si el asiento del cojinete se ha arqueado en un varillaje y el cojinete ya no tiene un ajuste a presión, recomendaría el compuesto de retención Loctite 638, puede cubrir incluso espacios grandes.Basado solo en la vida útil, ¿qué bicicleta de doble suspensión recomendaría para alguien que monta regularmente en un clima húmedo?

Hay tantos buenos ahora, que es difícil de decir. Por supuesto, tengo mis prejuicios, pero suministramos más de 70 marcas, ¡así que me mantengo neutral! Sin embargo, casi todas las bicicletas de doble suspensión son tan buenas ahora.

¿Puede compartir algunos errores comunes que ve con la extracción e instalación de rodamientos?

En los enlaces frágiles, como mencionas anteriormente, es fácil dañarlos si no estás usando una herramienta extractora ciega de descenso como la nuestra o algo similar. Presionar contra el varillaje con una herramienta de palanca a menudo puede marcar o dañar el varillaje. Es especialmente cierto si están utilizando un compuesto de asiento para sujetar los cojinetes. Un extractor ciego es la única forma de garantizar que no haya marcas ni daños en su costosa pieza de conexión.

¿Cuáles son algunos consejos para la correcta extracción e instalación de rodamientos?

Algunas cosas que la gente no recuerda: ¡Quite esos anillos de presión primero! A veces son difíciles de ver, pero consulte primero el manual antes de destrozar la pieza tratando de sacar el cojinete. Use Loctite o liberadores de compuestos para rodamientos mejor con un fuerte "golpe" en lugar de un tirón gradual. Una vez más, el extractor ciego con martillo deslizante funciona mejor. Utilice el congelador cuando esté instalando husillos a través de cojinetes o instalando cojinetes. No solo contiene tu cerveza, sino que hace que poner piezas sea mucho más fácil si lo recuerdas.

Además de una sensación crujiente y/o seca, ¿cómo pueden saber los lectores si es necesario reemplazar los rodamientos?

La sensación crujiente o seca a menudo significa que solo necesita limpiar el cojinete y poner un poco de grasa. Retire los sellos, desengrase y limpie los cojinetes y séquelos. Una vez limpio y seco, ponga grasa nueva y reemplace los sellos. Es posible que aún sienta un poco de suciedad allí, pero es posible que vuelva a estar bien y suave. Una buena prueba para ver si su cojinete solo tiene suciedad o está irritado es girar lentamente el cojinete en su mano. Si los puntos ásperos se mueven, es suciedad. Si es el mismo lugar una y otra vez, es un hoyo en el rodamiento.

¿Se pueden limpiar y volver a empaquetar todos los cojinetes, o hay algunos que simplemente deben reemplazarse una vez que se gastan?

Oh, sí, lo hacemos todo el tiempo para las personas y las devolvemos. Eventualmente, debe reparar sus rodamientos si no hay más grasa y solo suciedad en el interior. La única excepción son los rodamientos XD-15, no necesita realizar ningún servicio si no lo desea.

¿Cuáles son algunas diferencias clave entre los rodamientos para bicicletas y los que se usan en motocicletas y otras aplicaciones?

Los cojinetes de las motocicletas y casi todas las demás máquinas, como una carretilla elevadora, tienen un exceso de ingeniería porque el peso no es un factor. Un montacargas tiene rodamientos que tomarán 10 o 20 veces la fuerza de carga que jamás verán. No les importa el peso. Tampoco es un factor enorme en una moto, tiene un motor mucho más grande que el humano. Entonces, en las bicicletas, siempre usamos tamaños de rodamientos que están al borde de no funcionar, porque estamos tratando de hacer una bicicleta de 12 libras.