Sostituire boccole con cuscinetti

  • Cannondale presenta la nuova Scalpel, la sua bici biammortizzata da cross country che adesso ha 120 millimetri di escursione anteriore e posteriore in tutte le sue versioni. Sembra che sia cambiato poco, a prima vista, ma sono i dettagli che fanno la differenza e che rendono questa Scalpel 2024 nettamente più performante del modello precedente.
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Biker serius
4/4/05
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Stuzzicato da qualche articolo letto in giro per la rete e dall'essere risucito a smontare la bici ho pensato che potrei sostituire le boccole con i cuscinetti nei punti in cui si muovono gli occhielli dell'ammortizzatore e dove c'é lo snodo del carro posteriore.

Senza volere consigli specifici sul mio telaio vorrei sapere se qualuno lo ha fatto, ha qualche guida o anche solo un consiglio.
 

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Biker serius
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Viste le numerose risposte mi sono ingegnato ed, armato di calibro digitale, macchina fotografica e cavalletto ho preso qualche misura e messo a punto la mia modifica.

Indubbio vantaggio

Il sistema di scorrimento a boccole é basato su attrito radente agevolato dalla lubrificazione. Le boccole "strisciano" contro il telaio ed il loro gioco é tanto maggiore quanto meglio sono:
a. lubrificate
b. strette colla giusta forza (nel senso che se il perno é troppo stretto la boccola non gira)
per questi motivi é facile capire che un sistema di carro su boccole é motlo soggetto allo sporco che intacca il lavoro di lubrificazione ed allo stress meccanico (potremmo avere stretto troppo le boccole, il perno potrebbe allentarsi per le vibrazioni, ecc.)
Da questo punto di vista sostituirle con dei cuscinetti sigillati risolve il problema dello sporco e della troppa pressione.
Un sistema su cuscinetti richiede manutenzione meno frequente e garantisce soprattutto prestazioni più costanti oltre che generalmente migliori delle boccole.

Dubbio vantaggio ma con basi scientifice... schientifiche... sichiefiche... santifiche... beh, avete capito...

La geometria del telaio della Rockrider 9.1 ha un rapporto di leveraggio (escursione ruota / escursione ammortizzatore) medio di
90 / 38 = 2.37
non pessimo in teoria.
In realtà, riproducendo la bici in Linkage
http://www.bikechecker.com/
dopo avere preso le misure dal sito Decathlon e dalla mia bici con molta cura ho osservato che, come é immaginabile, questo rapporto di leveraggio non é uniformemente distribuito per tutta la escursione, ma ha questo andamento:
decathlonrockrider912005levratiome2.jpg

Come si può osservare il rapporto di leveraggio parte da 1.95 e sale quasi costantemente fino a 3.4 cca.
Non solo l'ammortizzatore ad aria ha un comportamento progressivo e non lineare (legge di Hooke: per le molle F=kx con k costante elastica [N/m] e x compressione della molla. Comportamento progressivo significa che k non é costante ma aumenta mano a mano che comprimo il pistone.) ma addirittura a questo si aggiunge il fatto che al termine della sua corsa la ruota deve muoversi di 3.4mm per accorciare il pistone di 1mm (a livello di sensazione di guida si dice che la bici diventa molto "nervosa").

Belle parole, ma che vogliono dire?
Che alla fine della sua corsa l'ammortizzatore spinge sui suoi punti di infulcro schiacciando la boccola tra il perno e l'attacco nel tealaio. Siccome la boccola funziona bene quando é poco stretta allora é facile capire che in queste condizioni lavora male (avete presente quando scricchiola?)

L'ultima verifica dell'uomo saggio

decathlonrockrider912005forces900ow9.jpg

Sempre usando Linkage scopro che la forza applicata al sistema ammortizzante va da 310 a 670 Newton. Ma perché mi interessa?
Perchè tutti i cuscinetti hanno un carico di forza [N] che trasformano da radente in volvente e superata quella soglia smettono di funzionare come cuscinetti e funzionano piuttosto come "spessori".
Mi sono quindi chiesto:
a. i cuscinetti che posso mettere di che dimensione sono?
b. conoscendo queste loro dimensioni quale carico radiale possono sopportare?

La modifica che intendo fare non comprende, poiché non sarebbe accuratamente fattibile, modifiche al telaio prinicpipale e quindi stabilisco che i cuscinetti milgiori che posso "permettermi" come spazio sono quelli di:
8mm diametro interno (il diametro del perno già presente che decido di non modificare per facilità)
12mm diametro esterno
in acciaio inox sigillati
il loro carico radiale dinamico é di (dati costruttore) 543 N.

Questo valore é più basso dei 670 N cca che raggiungo al massimo della compressione, ma devo tenere conto che questi 670 N li trasmette il carro all'ammortizzatore. Non so in che proporzioni (non ho tempo e voglia di calcolarlo) ma questi Newton sono distribuiti su tutti gli infulcri e conto quindi che i 543 N di carico massimo supportato dai cuscinetti siano sufficienti a trasformare sempre tutto l'attrito in volvente.
Fiducia. Speranza.

Che cosa ho usato

-2 spessori in ottone da 6.2mm
-2 spessori in ottone da 8mm
-2 spessori in ottone da 0.2mm
-modificato il braccio a Y allargando i buchi da 10mm di diametro per portarli a 12mm
-i due perni già presenti nell bici (8mm di diametro) che non ho modificato
-6 cuscinetti EZO 8/12mm flangiati (cioé col bordino)

sostituzioneboccole6hg1.jpg


Quanto ho speso?
-spessori 25€ facendoli fare da un tornitore
-cuscinetti 13,20€ (2,20€ l'uno)

Quanto ci ho messo?
-20' per allargare il foro del pezzo ad Y da 10mm a 12mm richiede un trapano a colonna, una morsa e due spessori di legno per non graffiare il pezzo. Lo ho allineato con la punta da 10mm e poi sono sceso molto lentamente con quella da 11mm prima e con quella da 12mm poi lubrificando bene con olio ad alta viscosità da officina.
-5' per montare tutto una volta avuti gli spessori
-ore ed ore di progetti, disegni, calcoli e spudorata copia di sistemi su cuscinetti.

Schemi

nota: la modifica coinvolge i due punti dove sono infulcrati gli occhielli dell'ammortizzatore; mentre per quello superiore (attaccato al telaio) non sono necessarie modifiche di nessun tipo per quello inferiore (attaccato al carro posteriore) il pezzo ad Y va modificato come detto prima.

Che parti sono interessate dalla modifica?

sostituzioneboccole7nq1.jpg


Attacco superiore

sostituzioneboccole1yr9.jpg


Attacco inferiore

sostituzioneboccole2va8.jpg


Foto Attacco superiore

sostituzioneboccole4wp5.jpg


Foto Attacco inferiore

sostituzioneboccole5ec1.jpg


La prova su sterrato

La bici non scricchiola o cricca. Noto un radicale cambiamento? NO.
Ma del resto non me lo aspettavo a causa del leveraggio che aumentando di pari passo col carico di forza fa sì che le boccole lavorassero bene ad inizio escursione e male alla fine. Ora credo i cuscinetti lavorino bene a fine escursione ma solo un uso più prolungato me lo dirà.
La modifica é stata fatta per assecondare la mia passione per lo smanettare e colla speranza di spremere ogni oncia di prestazione da un telaio non perfetto, non eccelso, non geometricamente spettacolare ma che comunque adoro.

"La mamma dell'ippopotamo pensa sempre che suo figlio sia bellissimo."
 

bikocò

Biker assatanatus
5/5/06
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Campenave
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Indubbio vantaggio

Il sistema di scorrimento a boccole é basato su attrito radente agevolato dalla lubrificazione. Le boccole "strisciano" contro il telaio ed il loro gioco é tanto maggiore quanto meglio sono:
a. lubrificate
b. strette colla giusta forza (nel senso che se il perno é troppo stretto la boccola non gira)
per questi motivi é facile capire che un sistema di carro su boccole é motlo soggetto allo sporco che intacca il lavoro di lubrificazione ed allo stress meccanico (potremmo avere stretto troppo le boccole, il perno potrebbe allentarsi per le vibrazioni, ecc.)
Da questo punto di vista sostituirle con dei cuscinetti sigillati risolve il problema dello sporco e della troppa pressione.
Un sistema su cuscinetti richiede manutenzione meno frequente e garantisce soprattutto prestazioni più costanti oltre che generalmente migliori delle boccole.

Dubbio vantaggio ma con basi scientifice... schientifiche... sichiefiche... santifiche... beh, avete capito...

La geometria del telaio della Rockrider 9.1 ha un rapporto di leveraggio (escursione ruota / escursione ammortizzatore) medio di
90 / 38 = 2.37
non pessimo in teoria.
In realtà, riproducendo la bici in Linkage
http://www.bikechecker.com/
dopo avere preso le misure dal sito Decathlon e dalla mia bici con molta cura ho osservato che, come é immaginabile, questo rapporto di leveraggio non é uniformemente distribuito per tutta la escursione, ma ha questo andamento:
decathlonrockrider912005levratiome2.jpg

Come si può osservare il rapporto di leveraggio parte da 1.95 e sale quasi costantemente fino a 3.4 cca.
Non solo l'ammortizzatore ad aria ha un comportamento progressivo e non lineare (legge di Hooke: per le molle F=kx con k costante elastica [N/m] e x compressione della molla. Comportamento progressivo significa che k non é costante ma aumenta mano a mano che comprimo il pistone.) ma addirittura a questo si aggiunge il fatto che al termine della sua corsa la ruota deve muoversi di 3.4mm per accorciare il pistone di 1mm (a livello di sensazione di guida si dice che la bici diventa molto "nervosa").

Belle parole, ma che vogliono dire?
Che alla fine della sua corsa l'ammortizzatore spinge sui suoi punti di infulcro schiacciando la boccola tra il perno e l'attacco nel tealaio. Siccome la boccola funziona bene quando é poco stretta allora é facile capire che in queste condizioni lavora male (avete presente quando scricchiola?)

L'ultima verifica dell'uomo saggio

decathlonrockrider912005forces900ow9.jpg

Sempre usando Linkage scopro che la forza applicata al sistema ammortizzante va da 310 a 670 Newton. Ma perché mi interessa?
Perchè tutti i cuscinetti hanno un carico di forza [N] che trasformano da radente in volvente e superata quella soglia smettono di funzionare come cuscinetti e funzionano piuttosto come "spessori".
Mi sono quindi chiesto:
a. i cuscinetti che posso mettere di che dimensione sono?
b. conoscendo queste loro dimensioni quale carico radiale possono sopportare?

La modifica che intendo fare non comprende, poiché non sarebbe accuratamente fattibile, modifiche al telaio prinicpipale e quindi stabilisco che i cuscinetti milgiori che posso "permettermi" come spazio sono quelli di:
8mm diametro interno (il diametro del perno già presente che decido di non modificare per facilità)
12mm diametro esterno
in acciaio inox sigillati
il loro carico radiale dinamico é di (dati costruttore) 543 N.

Questo valore é più basso dei 670 N cca che raggiungo al massimo della compressione, ma devo tenere conto che questi 670 N li trasmette il carro all'ammortizzatore. Non so in che proporzioni (non ho tempo e voglia di calcolarlo) ma questi Newton sono distribuiti su tutti gli infulcri e conto quindi che i 543 N di carico massimo supportato dai cuscinetti siano sufficienti a trasformare sempre tutto l'attrito in volvente.
Fiducia. Speranza.

Che cosa ho usato

-2 spessori in ottone da 6.2mm
-2 spessori in ottone da 8mm
-2 spessori in ottone da 0.2mm
-modificato il braccio a Y allargando i buchi da 10mm di diametro per portarli a 12mm
-i due perni già presenti nell bici (8mm di diametro) che non ho modificato
-6 cuscinetti EZO 8/12mm flangiati (cioé col bordino)

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Quanto ho speso?
-spessori 25€ facendoli fare da un tornitore
-cuscinetti 13,20€ (2,20€ l'uno)

Quanto ci ho messo?
-20' per allargare il foro del pezzo ad Y da 10mm a 12mm richiede un trapano a colonna, una morsa e due spessori di legno per non graffiare il pezzo. Lo ho allineato con la punta da 10mm e poi sono sceso molto lentamente con quella da 11mm prima e con quella da 12mm poi lubrificando bene con olio ad alta viscosità da officina.
-5' per montare tutto una volta avuti gli spessori
-ore ed ore di progetti, disegni, calcoli e spudorata copia di sistemi su cuscinetti.

Schemi

nota: la modifica coinvolge i due punti dove sono infulcrati gli occhielli dell'ammortizzatore; mentre per quello superiore (attaccato al telaio) non sono necessarie modifiche di nessun tipo per quello inferiore (attaccato al carro posteriore) il pezzo ad Y va modificato come detto prima.

Che parti sono interessate dalla modifica?

sostituzioneboccole7nq1.jpg


Attacco superiore

sostituzioneboccole1yr9.jpg


Attacco inferiore

sostituzioneboccole2va8.jpg


Foto Attacco superiore

sostituzioneboccole4wp5.jpg


Foto Attacco inferiore

sostituzioneboccole5ec1.jpg


La prova su sterrato

La bici non scricchiola o cricca. Noto un radicale cambiamento? NO.
Ma del resto non me lo aspettavo a causa del leveraggio che aumentando di pari passo col carico di forza fa sì che le boccole lavorassero bene ad inizio escursione e male alla fine. Ora credo i cuscinetti lavorino bene a fine escursione ma solo un uso più prolungato me lo dirà.
La modifica é stata fatta per assecondare la mia passione per lo smanettare e colla speranza di spremere ogni oncia di prestazione da un telaio non perfetto, non eccelso, non geometricamente spettacolare ma che comunque adoro.

"La mamma dell'ippopotamo pensa sempre che suo figlio sia bellissimo."

strana idea la tua:non esiste una bici in commercio che monti cuscinetti al posto delle boccole dell'ammo.Poi quei microcuscinetti io li vedo male,non so quanto terranno
 

kapitain kuch

Biker velocissimus
6/5/03
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Pavia
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Forse mi sbaglio, ma non era meglio inserire un distanziale anche fra i 2 cuscinetti? adesso, quando stringi il bullone del perno, vai a comprimere i cuscinetti che non sono cuscinetti reggispinta. Prima invece comprimevi insieme le 2 boccole che comunque si toccavano e lasciavano libero di muoversi l'ammortizzatore...
 

iGUANA

Biker serius
4/4/05
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Bologna
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Forse mi sbaglio, ma non era meglio inserire un distanziale anche fra i 2 cuscinetti? adesso, quando stringi il bullone del perno, vai a comprimere i cuscinetti che non sono cuscinetti reggispinta. Prima invece comprimevi insieme le 2 boccole che comunque si toccavano e lasciavano libero di muoversi l'ammortizzatore...

dal disegno non si capisce ma i distanziali hanno un diametro interno di 8mm (quello del perno) ed un diametro esterno di 10mm perché questa é il diametro massimo che si può sfruttare per non "spingere", stringendo il perno, sulla parte esterna del cuscinetto.
Ti rispondo con un disegno che é inutile scrivere fiumi di parole:

sostituzioneboccole8ik4.jpg


Ora se hai capito la figura tutta la modifica si basa sullo stesso principio di sodalità.

Se invece ti riferisci al fatto che, una volta messo insieme il tutto lo stringere il perno possa spingere troppo sui cuscinetti ti rispondo che anche io ero preoccupato per questo ed invece di mettere un distanziale dentro gli occhielli dell'ammo ho semplcemente fabbricato una vite del perno che fosse lunga esattamente quanto avevo bisogno.
A riprova ho stretto il perno più che potevo ed, un occhiello "libero" alla volta, ho dato un colpettino all'ammortizzatore per vedere se dondolava.
Dondola.

Spero di avere risposto alla tua domanda.
 

iGUANA

Biker serius
4/4/05
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bikocò;898052 ha scritto:
strana idea la tua:non esiste una bici in commercio che monti cuscinetti al posto delle boccole dell'ammo.Poi quei microcuscinetti io li vedo male,non so quanto terranno

riguardo la posizione dei cuscinetti: é vero, di solito i cuscinetti sono spinti nel telaio in una sede preparata apposta per loro. solo che io non volevo mettere mano al telaio colla fresa ed ho quindi escogitato qualche cosa che potesse aggirare il problema.

Riguardo le dimensioni dei cuscinetti: sono piccoli e seguono le considerazioni sul carico radiale che ho scritto. Sono assolutamente sicuro che andranno bene? No.
Ad oggi per due uscite hanno retto. Se dovesse venire fuori che sono troppo piccoli non mancherò di scriverlo nel forum. Se no sarei proprio una wallera.

ps: edita il tuo messaggio così che non si veda due volte di seguito il mio post di due facciate, ne risente la leggibilità del forum.
ciao.
 

marco10

Biker poeticus
20/8/05
3.970
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Bergamo
www.officinevecchi.com
tutto giusto, però non hai considerato che i dati dei cuscinetti si riferiscono a carichi con cuscinetto in rotazione, perchè i cuscinetti volventi non sono stati concepiti per stare fermi. così a naso direi che non hai cambiato di molto la condizione della tua bic, però ti sei divertito...o-o
 

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