pashevich — Разговоры о втулках скольжения с Pinkbike и igus Bicycle Industry

Бушинги (втулки скольжения) – распространенные компоненты горных велосипедов, они применяются как в роликах переключателей, так и в шарнирах подвески. Мы побеседовали с Мэттом Флойд, специалистом компании igus Bicycle Industry, и попытались выяснить роль и потенциальные преимущества бушингов в современных велосипедах.



Для начала разберемся с терминологией: что мы понимаем под бушингом / втулкой скольжения?
 
В общем случае под бушингом понимают деталь, снижающую трение, которая не содержит в себе движущихся частей. Другими словами, она является элементом скольжения, а не качения. Как и у подшипника, роль бушинга состоит не только в уменьшении трения, но и в предотвращении износа контактирующих движущихся деталей. В компании igus часто предпочитают использовать втулки скольжения вместо подшипников качения, поскольку показатели износа и трения у бушингов зачастую оказываются лучше, а у фирменных пластиковых бушингов igus® iglide® есть преимущество над обычными втулками скольжения – они не требуют обслуживания во время эксплуатации. 
 
 
Какими преимуществами обладают бушинги по сравнению с промышленными подшипниками? Есть ли недостатки? Ниже мы приводим преимущество бушингов, которые подтверждены годами тестов в лабораториях igus:
 
* Вес – все части igus iglide изготовлены из пластика, тем самым, обеспечивается низкий вес (по сравнению с шариковыми подшипниками).
* Демпфирование вибраций – Полимеры в пластиковых бушингах iglide могут поглощать вибрации, снимая пиковые нагрузки, увеличивая комфорт, а также уменьшают усталостное старение материалов рамы велосипеда или других компонентов. 
* Низкий и постоянный во времени коэффициент трения – Коэффициент трения остается постоянным по мере износа бушинга, даже без использования внешней смазки. Бушинги iglide хорошо работают и с внешней смазкой, но в принципе  они не требуют смазки для поддержания низкого коэффициента трения. Промы же требуют постоянного сервиса и смазки для сохранения приемлемых характеристик трения.
* Коррозия – Не смотря на неблагоприятные условия, бушинги iglide не коррозируют при воздействии «химикалиев» или УФ-излучения. К тому же, они никогда не заржавеют.
* Сопротивление загрязнению – бушинги iglide могут нормально работать в самых грязных условиях, не требуя каких-то защитных конструкций или уплотнений. Благодаря само-смазывающим свойствам материала iglide, грязь, песок и иные загрязнения слабо влияют на работу втулочек. В случае с промами уплотнения не всегда справляются со своей задачей, что ведет к плохой работе или выходу подшипника их строя. 
* Отсутствие ограничения по минимальному угловому ходу или максимальному угловому ускорению – Радиальные подшипники в силу своей конструкции требуют некий минимальный угол поворота для нормальной работы без образования «ямочек» на дорожках качения. Если шарнир вращается очень быстро, шариковый подшипник не успевает вращаться, и шарики проскальзывают по дорожке качения. Это может привести к появлению плоскостей на поверхности шариков, что приводит к увеличению коэффициента трения и повышенному износу. Бушинги являются элементами скольжения, и лишены этих недостатков.
 
 
 
 

В каких компонентах горного велосипеда применяются втулки скольжения?
 Бушинги отлично подходят для шарниров подвески, тормозов, манеток, переключателей и подседельных штырей.  Бушинги igus применяются во многих мтб-железках. Мы знаем, как важно для райдера чувствовать байк «жестким и собранным», и мы уделяем большое внимание тестированию допусков для плотной посадки и хорошей работы втулок в различных компонентах маунтинбайка.
 
 
Термин «само-смазывающийся» часто используется в отношении бушингов. Как конкретно достигается это свойство?
 Эффект само-смазывания может достигаться разными способами, в зависимости от того, выделяется ли «смазка» из материала бушинга на протяжении всего срока эксплуатации или одномоментно. Некоторые бушинги используют очень тонкий слой смазки, например тефлона, который контактирует с осью шарнира и «смазывает» его до тех пор, пока слой не сотрется. Также может применятся внедрение смазки в поры материала бушинга, и для выделения этой смазки требуется нагрев втулки скольжения от трения.
 
Все бушинги igus iglide изготавливаются из трех основных компонентов: базовые полимера, которые составляют «каркас» и противостоят износу, усиливающие волокна, которые помогают бушингам выдерживать большие нагрузки, в том числе угловые, и твердые смазывающие вещества, которые смешиваются с основным материалом. Гомогенное смешивание всех компонентов обеспечивает оптимальную поверхность скольжения пластиковых бушингов. Также равномерное распределение смазки по объему материала устраняет необходимость постоянного внешнего смазывания поверхностей трения, избавляя узел от какого-либо обслуживания.
 
 
 Из пластика изготавливается большое количество бушингов, но существуют различные типы пластиков. Из чего обычно изготавливаются бушинги для применения в узлах велосипедов? Не могли бы вы кратко описать эти материалы? 
Компания igus использует шесть основных типа материалов для втулок, использующихся в велоиндустрии, хотя каждый раз мы тщательно изучаем конкретные критерии использования бушингов перед выбором материала. Эти материалы состоят из различных полимеров, усиливающих волокон  и твердых смазывающих веществ. Каждый материал обеспечивает различные характеристики износостойкости для конкретного применения в велосипедах. Подбор характеристик определяется типом вращения бушинга, скоростью / ускорением в шарнире, а также материалом, с которым контактирует бушинг.
 
Все изделя igus производятся в Германии методом инжекционной формовки (поправьте, если дословный перевод неправильный), допуски строго контролируются. Процесс инжекционной формовки давно известен, но для того, чтобы получиться точные допуски изготавливаемых изделий нам понадобились годы экспериментов и терпения. Обычно для велоиндустрии мы используем материалы с минимальным коэффициентом трения и высокой стойкостью к ударным нагрузкам.
 
Ранее металл-полимерные бушинги повсеместно использовались в качестве втулок скольжения в узле крепления заднего амортизатора, но с недавних пор пластиковые бушинги начали вытеснять своих предшественников. Чем это обусловлено? 
С нашей точки зрения, основой причиной перехода на полностью полимерные бушинги является их низкий вес, стоимость, и, самое главное, положительный опыт реального использования в подвеске горных велосипедов.
 

Металл-тефлоновый бушинг слева, пластиковый бушинг igus справа.
 
Пластиковый бушинг igus весит почти на 80% меньше, чем металлический бушинг с тефлоновым покрытием. Например, бушинг iglide G300 весит 6,5 грамма, а металлический бушинг такого размера обычно весит 34 грамма. Наши инженеры долго трудились над  разработкой бушинга, способного продлить жизнь механизму, в котором он используется, снизить вес, обеспечить низкий коэффициент трения, сделать продукт дешевле, и обеспечить поперечную жесткость шарнира. Реальные испытания наших бушингов в креплениях заднего амортизатора показали, что бушинг igus значительно снижает износ этого узла, позволяя райдерам гораздо реже менять втулочки. Также было отмечено снижение трения и, следовательно, улучшение работы подвески велосипеда. Не будем забывать и небольшой бонус в виде снижения веса.
 
Поверхность трения это еще один важный фактор. Металл-тефлоновые бушинги состоят из собственно металлического основания и очень тонкого слоя полимера (тефлона, он же PTFE). Такие бушинги обычно допускают максимальный износ поверхности трения на 0.06 мм, но в процессе эксплуатации слой тефлона может отрываться от основания, оголяя нижележащий металл. Ось шарнира начинает тереться о металлический каркас бушинга, что приводит к значительному износу и повреждению.
 
Пластиковые бушинги лишены такого недостатка. Смазывающий компонент в материале бушинга постоянно выделяется в месте контакта втулки с осью шарнира, снижая коэффициент трения и износа деталей, а вероятность трения металла об металл исключена вовсе. Это большое преимущество, так как приемлемый износ может определятся конкретным применением пластиковых бушингов, в то время как металл-тефлоновый бушинг выйдет из строя при износе более 0.06 мм. 
 
Например, для бушингов igus при расчетах используется стандартный параметр износа 0.25 мм, но пользователь сам может увеличить этот параметр до приемлемых пределов в конкретных условиях эксплуатации.
 
Текст — Mike Kazimer, по материалам www.pinkbike.com