Trong bất kỳ cơ cấu chuyển động nào , việc tiêu hao năng lượng của các bộ phận phụ thuộc rất nhiều vào độ ma sát ( friction ) của các linh kiện tham gia . Trong xe đạp thể thao hay bất kì một dòng xe đạp nào cũng vậy , ma sát xuất hiện tại các bộ phận tham gia chuyền động như giò dĩa , bánh xe , bánh xe đề , ma sát xuất hiện tại các ổ bi ( bạc đạn ) , các bộ phận tiếp xúc như xích xe quay theo ổ líp và đĩa , bánh xe tiếp xúc với mặt đường , lực cản của không khí đối với hình dạng của linh kiện vv
Xem thêm: Hub (Đùm) kêu to hay nhỏ là tốt?
1: Tìm hiểu về bạc đạn Ceramic
Để giảm thiểu những ma sát kể trên , các nhà sản xuất đã chế tạo ra những ổ đĩa , ổ líp với răng được chế từ gốm , Teflon ( một loại chất chống dính tựa như loại dùng cho chảo chống dính ? ) ,công nghệ chế tạo vỏ xe với vật liệu có độ ma sát thấp với mặt đường và có thể chịu được áp suất cao ( từ 9-15bar ) , chế tạo khung sườn và các phụ kiện với hình dáng khí động học ( aero ) . Tuy nhiên kỹ thuật mới nhất được áp dụng trong những năm gần đây bằng việc đưa các loại bạc đạn gốm (ceramic ) vào thay thế các loại bạc đạn bằng thép truyền thống vốn trước nay được sử dụng trong các bộ phận chuyền động của xe đạp . Được các đội đua có tiếng trên thế giới dử dụng . CSC sử dụng bánh ZIPP – Z ( Zedtech version ) , bánh xe đề , bạc đạn ổ giữa (BB) tất cả đều là ceramic .
Trước hết ta hãy xem chúng được cấu tạo gồm những loại nào : tất cả có 3 loại ceramic theo vật liệu chế tạo: Silicon Nitride (Si3N4) : được dùng cho các ứng dụng có độ chịu tải lớn , tốc độ cao , chịu nóng tốt ,max 2552°F .Đây là loại thường được sử dụng cho xe đạp đua .
Alumina Oxide (AL203) : Chịu đựng tốt phần lớn các chất ăn mòn mạnh, trừ axít florhidric ,chịu nóng tốt ,max 3180°F
Zirconia (Zr02) : Trơ với chất ăn mòn mạnh trừ axít sulfuric đậm đặc ,chịu nóng tốt ,max 1800°F
Viên bi ceramic được phân loại theo chất lượng phụ thuộc vào sai số ( tolerance) kích thước đạt được so với kích thước lý thuyết của 1 hình cầu tròn tuyệt đối . Có 2 cách :
a: Phân chia theo thang điểm ABEC (Annular Bearing Engineers Committee ) của USA : Grade of ceramic có các cấp độ ABEC1 , ABEC3 , ABEC5 , ABEC7 .
b: Phân chia theo thang điểm ISO : Grade of ceramic có các cấp độ G3 ,G5 , G10, G16, G20, G28, G40, G60. Ví dụ 1 viên bi ceramic ( tùy đường kính ) có grade 5 có thể có sai số khoảng 5/1.000.000 so với kích thước tròn tuyệt đối . Grade ABEC càng cao càng làm cho viên bi có kích thước hoàn hảo hơn .
Bạc đạn ceramic có những ưu điểm sau đây :
1: Khả năng chịu nhiệt độ cao trong quá trình vận hành
2: Độ ma sát cực thấp .
3: Độ cứng của viên bi ceramic cao gấp 2- 7 lần và độ biến dạng chỉ bằng 1/3 so với viên bi bằng thép .
4: Độ tròn của viên bi ceramic gấp gần 1000lần so với viên bi thép thông thường. ( lấy theo hệ số so sánh )
5: Trọng lượng nhẹ : như viên bi Si3N4 có trọng lượng 3,2g/cm3 so với 7,85g/cm3 của bi thép .( nhẹ hơn gấp 2 lần )
6: Viên bi ceramic không bị ăn mòn , rỗ mặt dướt tác động của nhiều loại hóa chất
7: Ngoài ra còn các ưu điểm khác như không nhiễm từ , bong tróc vảy trong quá trình vận hành .Bảo dưỡng đơn giản . Thời gian sử dụng dài hơn 3-7 lần so với bi thép .
Với những ưu điểm kể trên của bạc đạn Ceramic , ngày nay nhiều người chơi xe đạp đã nâng cấp các món đồ như Bạc đạn giò dĩa , bạc đạn bánh xe , bạc đạn bánh xe đề , thậm chí cả bạc đạn chén cổ ( vì trọng lượng nhẹ ) . Với bạc đạn cermic ráp vào bánh xe thì với cùng một năng lượng bạn có thể đi thêm một quãng đường 20-40m cho 1km đạp xe. Với tốc độ chạy khoảng 40km/h(25mph ) bạn tiết kiệm được 0.8-1 watts năng lượng bỏ ra so với chạy bằng bạc đạn thông thường .Bánh xe đề và chén cổ thường được làm bằng ceramic grade 3 , ceramic grade 5 dùng cho bánh xe .
Hiện nay các hãng đều có sản xuất các linh kiện ceramic như FSA , Ceramicspeed ,Campagnolo , Enduro vv…. Các bộ ceramic nâng cấp có sẵn của các hãng rất đắt ví dụ bộ nâng cấp cho 2 bánh xe từ $150-$300 , cho giò dĩa 150-$180 , bánh xe đề 130-$160 .Thậm chí bánh Zipp nâng cấp lên Zedtech tốn hơn $1000 . Tuy nhiên nếu các bạn muốn nâng cấp lên ceramic thì chỉ việc mua đúng loại bạc đạn ceramic cần thiết của các hãng như Enduro , ABI ,vv… về tự lắp ráp với giá bằng phân nửa .
Mình hiện đang xài BB ceramic – DA , bánh xe đề ceramic của FSA , Bạc đạn bánh xe ceramic của Campagnolo ( quá mắc không xứng với tiền bỏ ra – vì trước đây mình không biết có bạc đạn ceramic được bán lẻ ). Nói chung là mọi chuyện được cải thiện , tốc độ gia tăng , xe chạy nhẹ hơn , ít hao sức hơn vv….
Theo thành viên Gbike – Diễn đàn Xedap.org
2: Những ai là người sử dụng bạc đạn Ceramic
Ai là người sử dụng ceramic bearing? Có 2 loại người chính, các tay đua chuyên nghiệp cỡ ProTour khi mà 1/1000ms quyết định sự thắng thua, và các tay chơi xe đạp khá giả.
Không ai phủ nhận bạc đạn ceramic tốt hơn bạc đạn thép, nhưng thật sự có đáng đồng tiền bát gạo để bỏ ra cho bạc đạn ceramic không, thì rất nhiều chuyên gia cho rằng không.
Ví du một người phải tiêu hao 250 watt khi chạy xe đạp, thì 80% (200 watts) dùng để vượt qua lực cản khí động (aerodynamic friction), 15% (37 watts) vào tire rolling resistance (không biết dịch sao đây), 5% (12 watts) vào mechanical rolling resistance. Trong 5% mechanical rollling resistance, thì 75% là của drivetrain (bottom bracket, bàn đạp và bánh xe đề) và 25% là vào cho hub của bánh xe đạp. Như vậy nếu mà nâng cấp lên bạc đạn ceramic thì tiết kiệm được năng lượng rất nhỏ, gần như không. Và thật ra không đáng với số tiền bỏ ra.
Vì vậy một số chuyên gia xe đạp cho rằng nếu muốn xe đạp nhẹ hơn bằng thay bạc đạn ceramic thì phí, trong khi chỉ cần cạo lông chân, hay cắt tóc thì đã giãm hơn được nhiều rồi. Và nhất là những người chạy xe đạp chưa đạt để đẳng cấp thế giới (khi họ đã tối ưu được tất cả), thì chỉ cần tập tư thế ngồi sao cho giảm bớt sức gió thì hiệu quả gấp trăm lần thay bạc đạn ceramic, hay đơn giản hơn là tập đạp sao cho đỡ tiêu hao năng lượng.
Bạc đạn ceramic bền hơn bạc đạn thép, nhưng khi mà bạc đạn thép phải thay thì thiết nghĩ bạn cũng nên nâng cấp bánh xe, bottom bracket luôn vì quá cũ.
Tóm lại chỉ có 2 nhóm người dùng bạc đạn ceramic, dân đua chuyên nghiệp dùng bạc đạn ceramic vì được tài trợ và là công cụ của quảng cáo cho nhà tài trợ, và những người đam mê thích độ xe, nâng đẳng cấp xe của mình lên cao hơn.
Theo thành viên Dominic – Diễn đàn Xedap.org