Керамические подшипники
Затем было изобретено колесо, и люди обнаружили, что трение колеса о неподвижную ось тоже можно уменьшить с помощью смазки. Но смазка стиралась, ее приходилось постоянно обновлять, и на протяжении долгих веков изобретатели искали способ если не победить трение, то хотя бы свести его к минимуму…
Первый документально зафиксированный прообраз шариковых подшипников датируется 330 годом до н.э., изобретен он был в Древней Греции и являлся частью таранной машины для разрушения вражеских крепостей. Ну а в XIX веке, во Франции, был зарегистрирован первый патент на металлические шарикоподшипники. Технологию, которая, пусть и в значительно усовершенствованном виде, используется до сих пор.И да, тогда подшипники, как и любая новая технология, были безумно дороги, и о том, чтобы устанавливать их на велосипеды, изначально и речи не шло.
Сейчас они используются повсеместно, применяясь практически во всех устройствах, от могучих турбин ГЭС до маленьких вентиляторов в системном блоке вашего компьютера. Основным материалом для изготовления этих маленьких шариков, без которых уже невозможно представить вращающиеся механизмы, долгие годы была сталь: от массовых, до дорогих и сверхпрочных сортов, в зависимости от того, где эти подшипники будут установлены. Но XX век подарил нам керамические шарики, которые можно увидеть сейчас на многих байках профессиональных велогонщиков. На многих, но не на всех.Чем же так хороша керамика? Да и, собственно, так ли она хороша?
Изготавливают их из Si3N4 – нитрида кремния, вещества, получаемого искусственно. В природе он впервые был обнаружен только в 1990 году, в метеоритах, да и то – в ничтожном количестве.
Плотность нитрида кремния меньше, чем у стали. Он чрезвычайно устойчив к любому химическому воздействию. Окисляться начинает лишь при температуре 9000С, не боится большинства кислот, не является проводником и игнорирует магнитные поля. Коэффициент теплового расширения керамического подшипника – примерно 5 раз меньше, чем у лучших сталей, износостойкость – тоже значительно выше, так что свою геометрию такой подшипник будет сохранять гораздо дольше стального. В разы дольше, даже в самых сложных условиях!Ну и наконец, коэффициент трения керамики значительно ниже, чем у любых других материалов, а это для подшипника – самое главное.
Пока все выглядит так, как будто подшипники из нитрида кремния уже должны стоять во всех вращающихся механизмах, не правда ли? Не подшипники, мечта! Но, разумеется, у них есть и свои недостатки, первый из которых вы легко угадаете, даже не вдумываясь в физические свойства этого материала.Цена!
Керамические подшипники дороже стальных в 10, а порой и в 100 раз. Думаю, уже этого достаточно, чтобы вы передумали устанавливать керамику на свой байк.Но и это еще не все. При отменных показателях износостойкости, нитрид кремния очень хрупок, поэтому ударные воздействия на подшипник с большой долей вероятности приведут к его поломке. Поэтому керамические подшипники в принципе не приживутся на трюковых и горных велосипедах.
Получается, что при всех плюсах керамических подшипников, их применение в велоиндустрии оказывается очень узким. Только на шоссейных велосипедах, причем только на профессиональных, для владельцев которых важен каждый грамм массы и каждая доля процента снижения коэффициента трения, потому как выигрыш в долю секунды может стать решающим для победы.В производстве же обычных массовых моделей керамические подшипники не просто неоправданно дороги, но и фактически не нужны. И если вы видите их в описании байка – скорее всего это просто красивый маркетинговый ход.
Однако, технологии продолжают развиваться, и вполне возможно, что спустя десяток лет будут найдены и способы уменьшить хрупкость керамики добавлением к нитриду кремния каких-то иных материалов, и способы сделать его производство дешевле.
Кирилл Кудряшов
16 января 2024