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

May 31, 2023

Entre los bujes, las direcciones y los pivotes hay una gran cantidad de rodamientos de bolas que hacen que todo gire suavemente. Nuestro equipo editorial estuvo charlando recientemente sobre los rodamientos de nuestras bicicletas de montaña y nos dimos cuenta de que hay una gran cantidad de preguntas para las que no teníamos respuesta. Pensando que los lectores podrían tener la misma curiosidad, contactamos a Matt Harvey de Enduro Bearings para aprender más sobre las piezas esféricas que giran en su interior.

Queríamos examinar la composición de un rodamiento, cuándo los ciclistas deben repararlo y qué se debe y qué no se debe hacer al reemplazarlo.

¿Por qué utilizamos rodamientos en las bicicletas en lugar de casquillos? ¿Existen 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 con suspensión total y usábamos bujes de teflón con respaldo de acero, llamados cojinetes lisos. Con un amortiguador de rebote de elastómero, el movimiento funcionaría al comienzo de las secciones difíciles, pero luego rebotaría y rebotaría fuera de sincronización con el terreno y comenzaría a trabajar en su 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 aire y de resorte que podían amortiguar el rebote; sin embargo, los casquillos de acero tardaron en seguir el movimiento de la parte trasera. Cuando rehicimos el cuadro con “elementos rodantes” o rodamientos 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 rodamientos con elementos rodantes, como los rodamientos de bolas. Cuando tienes muchos de ellos, 8 o 12 en las bicicletas modernas con suspensión articulada, esta fricción estática ralentiza notablemente el movimiento del triángulo trasero, lo que hace más difícil seguir el ritmo en terrenos ondulados. Otro inconveniente es que necesitan una lubricación constante para permanecer silenciosos.

Hay otros rodamientos con elementos rodantes, como rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos de agujas y rodamientos de rodillos a rótula; 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 casquillos donde simplemente no hay espacio para usar un rodamiento con elementos rodantes. Además, son comunes en los diseños de pedales por la misma razón: muy poco espacio entre el eje y el cuerpo del pedal. Mi experiencia me ha demostrado que, si es posible, en ningún lugar de una bicicleta preferirías tener un casquillo en lugar de un rodamiento de bolas o de agujas. La fricción es simplemente mayor con los cojinetes lisos.

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

Hay muchas áreas aquí, pero el punto más importante es la calidad del acero que estás utilizando. La mayoría de los rodamientos están hechos de acero al cromo 52100, pero hay muchas fundiciones que fabrican diferentes niveles de calidad. Debes comenzar con acero homogéneo muy limpio para pistas 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 rodamientos Enduro también utilizan acero XD-15, que es, con diferencia, el mejor material para un rodamiento 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 indica 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 nitrilo Buna, pero también utilizamos material de silicona en rodamientos de ruedas de gama alta debido a sus cualidades resbaladizas y de menor fricción.

En cualquier tamaño de rodamiento determinado, como un “6806 2RS”, las dimensiones del rodamiento son 30x42x7 mm; sin embargo, podría tener hasta cuatro tamaños y cantidades diferentes de rodamientos de bolas en su interior. Quizás lo más importante sea que la profundidad de la ranura puede variar mucho. Estas dos especificaciones pueden afectar en gran medida el rendimiento del rodamiento, es decir, las cualidades 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 con ranuras profundas. Las cargas “axiales” o multidireccionales de un rodamiento de pedalier necesitan este mayor soporte.

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

Los rodamientos de cartucho sellados son rodamientos de bolas de contacto radial o angular que constan de 2 pistas de rodamiento mecanizadas y rectificadas, rodamientos de bolas forjados de nivel de precisión, un separador o retenedor de bolas y dos sellos de goma. 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 todos qué tamaño de rodamientos de bolas usar en un pedalier, dirección o pivote de cuadro?

En Enduro se trata de colocar en cada caso la bola más grande posible en el rodamiento completo. Dado que los rodamientos de bicicleta se mueven lentamente y soportan cargas elevadas en todos los casos, la mejor solución será la bola más grande con la ranura más profunda posible. Muchos de estos rodamientos del mismo tamaño que se utilizan en las bicicletas se utilizan 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 lograr poco ruido y aceleraciones. Rara vez un rodamiento en una bicicleta supera incluso las 200 RPM, lo que se considera baja velocidad. Las fuerzas del eje de pedalier o de un buje trasero son radiales y de empuje, en realidad axiales o multidireccionales. Necesitas el máximo contacto con la pelota y el apoyo de las carreras para no pellizcarte o patinar, lo que provocará un desgaste prematuro o una pérdida de potencia al pedalear. En nuestras pruebas personalizadas de rodamientos para bicicletas, esto se demuestra cada vez.

¿Cómo se determina el espesor de las pistas de los rodamientos?

Si bien se considera la bola más grande, existen limitaciones en el grosor de la pista 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 aproximadamente 1 mm es el espesor de pared más delgado que desea.

¿De qué están hechas las pistas 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. Debes comenzar con acero homogéneo muy limpio para pistas 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 rodamientos 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 son comunes. Los rodamientos Enduro también utilizan acero XD-15, que es, con diferencia, el mejor material para un rodamiento de bolas porque casi no se desgastan. XD-15 es un acero al nitrógeno "súper inoxidable". Brevemente, se vuelve a fundir bajo presión con nitrógeno introducido, 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, pulimentándose 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 versátil que proporciona una gran protección y es resistente al lavado con agua sin dejar de girar rápido. Es extremadamente estable en condiciones de mucho calor o mucho frío y es resistente a la separación. Almagard es una grasa de súper alta presión, lo que significa que no se puede apartar ni siquiera bajo la presión extrema de una bola que presiona con la máxima fuerza. Almagard actúa como una almohada entre las bolas y la pista donde los rodamientos no giran constantemente, sino que se preocupan para que no se produzca el desgaste asociado. Kluber Isoflex es una grasa muy sofisticada y muy “rápida” que también puede resistir condiciones de humedad y proteger. Kluber tiene una excelente capacidad de corte, casi no se nota 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 coincidente que está mecanizada en la pista exterior para retenerlos en ambos lados de los rodamientos. La mayoría de los sellos tienen un solo labio que "se desplaza" sobre la pista interior (con suerte). Algunos no hacen contacto cuando miras de cerca, lo cual es excelente para girar, pero pésimo para protección. En el caso de Enduro, tenemos otra ranura mecanizada en la pista interior para que el doble sello dinámico haga contacto en dos bordes de la ranura interior para una máxima protección contra la suciedad manteniendo la grasa retenida.

¿Cuál es la mejor manera de impermeabilizar un rodamiento?

Los sellos tipo ranura de doble labio mencionados anteriormente brindan una mejor protección, pero lo que sucede después cuando comienza a girar el rodamiento es lo que realmente ayuda a impermeabilizar el rodamiento. Enduro llena ambos lados de cada rodamiento con un 90% de grasa (la mayoría de las fábricas solo llenan un lado al 35%). Cuando el rodamiento entra en uso y comienza 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.

¿Existe alguna manera de diseñar rodamientos para que reciban fuerza en más de una dirección? Por ejemplo, los cojinetes de un soporte amortiguador de muñón gestionan principalmente la fuerza en la dirección de marcha, pero también puede haber una gran carga lateral. Los rodamientos 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 rodamiento de contacto angular debe estar precargado contra otro, se elimina todo el juego y se garantiza que todas las bolas estén engranadas 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 fuerzas múltiples 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, lo que hace que se pierda energía o se desgaste el rodamiento.

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

Cuando se diseñan y fabrican correctamente con los materiales adecuados, los rodamientos híbridos cerámicos pueden durar más y rodar más suavemente. Los rodamientos totalmente 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 tipo de cerámica del mercado. Por los motivos mencionados anteriormente respecto al material XD-15, tienen garantía de por vida, incluso contra la corrosión. En nuestros otros rodamientos cerámicos, ABEC 5 y Zero, tratamos además las pistas de acero al cromo 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 de acero, por lo que hay que tenerlo en cuenta al diseñar un rodamiento híbrido cerámico. En comparación, una bola de acero es “blanda” y se flexiona o aplasta bajo presión, mientras que una bola de cerámica podría compararse con un trozo de granito que no cede. Es muy difícil medir la diferencia en la resistencia a la rodadura de un rodamiento de bolas totalmente de acero en comparación con un híbrido cerámico; sin embargo, actualmente estamos realizando algunas pruebas en nuestro laboratorio que muestran resultados positivos con rodamientos cerámicos XD-15.

Todos ustedes fabrican herramientas para cumplir con muchos estándares de bicicletas. ¿Qué opinas de la falta de coherencia en aspectos como los pedaliers y los rodamientos 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 bolas “estándar” que tenemos que tener en cuenta y más de 300 tamaños y especificaciones de rodamientos de pivote diferentes, hay mucho con lo que estar al día. Comenzamos a fabricar herramientas hace muchos años para ayudar a instalar y quitar nuestros rodamientos mientras la gente usaba martillos y destornilladores en los rodamientos. Fabricamos las herramientas aquí en los EE. UU., de muy alta calidad en nuestras propias instalaciones. Nunca pensamos que venderíamos tantos porque también son caros; sin embargo, siempre tenemos el desafío de mantenernos al día. Es simplemente lo que hacemos; resolver todos esos problemas.

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

No es buena idea, pero me da pereza y se lo hago todo el tiempo a los míos. Por supuesto, siempre estoy interesado en el peor de los casos y me ayuda a pensar en una nueva forma de resolver los problemas. Ahora contamos con sellos de cubierta mecánica de metal de acero inoxidable “MAX Shields” que resisten el lavado a presión de los rodamientos tipo MAX. También contamos con 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 se lave a presión, por lo que depende de nosotros encontrar las mejores respuestas.

¿Cuáles son las tolerancias en los asientos con cojinetes del cuadro de una 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 ajustado que el ajuste C3. Si el ajuste de interferencia de la prensa está apretado, entonces un cojinete C3 ayuda. No querrás que el rodamiento esté demasiado apretado y parezca que está indexado o áspero; en este caso, se desgastará muy rápidamente. Si hay juego extra, normalmente esto no es un problema a menos que sea algo así como una rueda delantera que se note inmediatamente. Entonces probablemente necesites algunos rodamientos CN-fit.

Algunas bicicletas tienen problemas con los insertos de pivote que se sueltan, lo que provoca chirridos y uniones holgadas. ¿Algún fabricante de cuadros ha trabajado con usted para resolver este problema? ¿Con qué frecuencia las marcas de bicicletas se comunican contigo 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 rodamiento se ha arqueado sobre un varillaje y el rodamiento ya no tiene ajuste a presión, recomendaría el compuesto de retención Loctite 638, que puede cubrir incluso espacios grandes.Basándose únicamente en la vida útil de los rodamientos, ¿qué bicicleta con suspensión total recomendaría a alguien que conduce con regularidad en un clima húmedo?

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

¿Puede compartirnos algunos errores comunes que observa al retirar e instalar rodamientos?

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

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

Algunas cosas que la gente no recuerda: ¡primero quítese esos anillos elásticos! A veces son difíciles de ver, pero consulte primero el manual antes de destrozar la pieza intentando sacar el rodamiento. Utilice Loctite o compuestos para rodamientos mejor con un “golpe” brusco en lugar de un tirón gradual. Una vez más, el tirador de persianas con martillo deslizante funciona mejor. Utilice el congelador cuando instale ejes a través de cojinetes o cuando instale cojinetes. No solo contiene tu cerveza, sino que también hace que sea mucho más fácil colocar las piezas si lo recuerdas.

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

La sensación crujiente o seca a menudo significa que solo necesita limpiar el rodamiento y poner un poco de grasa. Retire los sellos, desengrase y limpie los rodamientos y séquelos. Una vez limpio y seco, ponga grasa nueva y reemplace los sellos. Es posible que todavía sientas un poco de suciedad allí, pero es posible que vuelvan a estar bien y suaves. Una buena prueba para ver si su rodamiento simplemente tiene suciedad o irritación es girarlo lentamente en su mano. Si las asperezas se mueven, es suciedad. Si es el mismo punto una y otra vez, es un hoyo en el rodamiento.

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

Oh, sí, lo hacemos todo el tiempo para las personas y las enviamos de regreso. Eventualmente necesitarás reparar tus rodamientos si no hay más grasa y solo suciedad en el interior. La única excepción son los rodamientos XD-15; no es necesario realizar ningún servicio si no lo desea.

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

Los rodamientos de motocicletas y casi todas las demás máquinas, como un montacargas, están sobrediseñados porque el peso no es un factor. Un montacargas tiene rodamientos que soportarán entre 10 y 20 veces la fuerza de carga que jamás verán. No les importa el peso. Tampoco es un factor enorme en una motocicleta, 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.