Smar do łożysk, piast i suportów rowerowych (grease for bicycle bearings, hubs and bottom brackets) to temat, który zwykle budzi emocje dopiero wtedy, gdy zaczyna się sezon na deszcz, sól i myjkę, a rower zamiast „płynąć” zaczyna wydawać dźwięki jak stary młynek. I tu od razu mała, techniczna prawda: łożysko w rowerze rzadko zużywa się dlatego, że „ma za mało smaru”. Najczęściej zużywa się dlatego, że smar nie potrafi utrzymać filmu w obecności wody, nie umie zatrzymać korozji, albo mechanicznie „siada” pod ścinaniem i traci konsystencję. Wtedy pojawia się chropowatość bieżni, wżery korozyjne i to nieprzyjemne chrupanie, które słychać nawet w rękawiczkach.
Żeby sensownie odpowiedzieć, jaki powinien być smar do łożysk rowerowych, warto podejść do tematu jak mechanik, ale myśleć jak tribolog. Łożysko toczne (kulki lub wałeczki) pracuje w reżimie, w którym film smarny jest bardzo cienki, a w rowerze dochodzi jeszcze brutalny czynnik środowiskowy: woda i brud wchodzą tam, gdzie w przemyśle dawno byłoby uszczelnienie labiryntowe i filtracja. W piaście i w suporcie smar jest więc jednocześnie „olejem” i „tarczą ochronną”. Ma smarować, ale też uszczelniać, wypierać wilgoć, chronić stal i utrzymać się w miejscu, mimo że wszystko w środku jest w ciągłym mikroruchu.
Jako punkt odniesienia dla profilu technicznego wybrałem smar o parametrach typowych dla wysokoadhezyjnego smaru syntetycznego na bazie PAO, z zagęszczaczem kompleksowym glinowym (aluminium) i dodatkami stałymi, a następnie wyobrażam sobie, że wzmacniam go o stałe mikrocząstki smarne (w praktyce najczęściej są to bardzo drobne dodatki poprawiające smarowanie graniczne, np. PTFE lub inne „białe” smary stałe). W danych technicznych takiej bazy kluczowe są liczby: lepkość oleju bazowego ISO 220 (około 200 cSt w 40°C i 24 cSt w 100°C), wskaźnik lepkości około 145, konsystencja w okolicach NLGI 2,5(penetracja robocza około 240 mm/10), punkt kroplenia minimum 250°C oraz szeroki zakres temperatur pracy od około –40°C do +140°C. Do tego dochodzą parametry odpornościowe i obciążeniowe: próba zużycia czterokulowego około 0,60 mm, obciążenie zespawania w teście EP 400 kg, Timken OK Load 50 lb (100 kg), a w testach antykorozyjnych wynik pozytywny (rust test „PASS”) i łagodna korozja miedzi 1B.
Te liczby brzmią jak przemysł, ale w rowerze tłumaczą się prosto. Lepkość oleju bazowego ISO 220 oznacza, że smar ma „ciało” i potrafi utrzymać film w miejscach, gdzie naciski są punktowe, a ruch jest szybki i powtarzalny. Wysoki punkt kroplenia i stabilność temperaturowa oznaczają, że smar nie zamienia się w wodnistą ciecz latem i nie twardnieje jak kit zimą. Odporność na wodę i dobra adhezja oznaczają, że po pierwszym deszczu nie zostaje w łożysku pustka, tylko nadal jest warstwa ochronna. A wyniki EP i testów zużyciowych sugerują, że film wytrzyma nie tylko „kręcenie na stojaku”, ale też realne obciążenia: sprint, jazdę w terenie, boczne siły w zakrętach, uderzenia i drgania.
W rowerze mamy trzy główne miejsca, gdzie smar robi różnicę: łożyska w piastach, łożyska w suporcie i łożyska w sterach (plus wszelkie tuleje i punkty obrotu w rowerach z zawieszeniem). W piaście klasycznej typu cup-and-cone smar jest wręcz elementem konstrukcji serwisowej: tworzy film na bieżniach i kulkach, a przy okazji działa jak bariera przeciw wodzie. Tu przydaje się smar o konsystencji NLGI 2: na tyle gęsty, by nie wypływać i nie być wyrzucanym siłą odśrodkową, ale na tyle plastyczny, by kulki i bieżnie mogły stale „pracować” w warstwie smarnej. To właśnie dlatego dobrze dobrany smar do piast rowerowych nie jest tylko kwestią „żeby było ślisko”, lecz kwestią trwałości bieżni i ochrony przed rdzą.
W suporcie sprawa jest podwójnie ciekawa. Część suportów to łożyska maszynowe w zamkniętych wkładach, gdzie fabryczny smar żyje długo, a użytkownik wpływa głównie na stan uszczelnień i czystość. Ale w suportach serwisowalnych, w systemach z miskami, w rozwiązaniach retro albo w pewnych konstrukcjach z dużą ekspozycją na wodę, smar jest kluczowy. Dodatkowo suport pracuje w strefie, gdzie często pojawia się woda z przedniego koła i błoto z dołu ramy, więc ochrona antykorozyjna smaru ma znaczenie większe niż w wielu innych miejscach. Dobry smar do suportów rowerowych musi być stabilny, odporny na utlenianie i mieć inhibitory korozji, bo w przeciwnym razie zaczynają się mikrowżery i hałas, który brzmi jak „piasek w środku”.
W tym miejscu pojawia się temat mikrocząstek smarnych. W łożysku tocznym ideałem jest film olejowy oddzielający powierzchnie. W realnym rowerze często przechodzimy w smarowanie mieszane, zwłaszcza przy niskich prędkościach, wysokim obciążeniu, mikroruchach i chwilowym wypchnięciu filmu przez wodę. Drobne dodatki stałe (PTFE i inne mikrododatki najlepiej w konsystencji nano ) mogą w takich momentach stabilizować tarcie graniczne, ograniczać mikroprzytarcia i zmniejszać zużycie w „krytycznych sekundach” – na przykład po wyjeździe z myjni, gdy woda jeszcze siedzi pod uszczelnieniem, albo podczas zimnego startu w temperaturze bliskiej zera. Taki dodatek nie zastępuje filmu olejowego, ale bywa jego sensownym wsparciem w warunkach, w których rower naprawdę żyje.
W praktyce rowerowej liczy się też kompatybilność materiałowa. W piastach i suportach pracują uszczelki, dystanse, czasem elementy z tworzyw, a w nowych konstrukcjach spotyka się różne mieszanki elastomerów. Smar o profilu, który dobrze toleruje gumy i tworzywa, daje większy spokój serwisowy: uszczelka ma pracować elastycznie, a nie puchnąć lub twardnieć. W danych odniesienia pojawia się informacja o dobrej kompatybilności z wieloma materiałami inżynieryjnymi. To w rowerze przekłada się na prostą korzyść: dłużej zachowujesz szczelność, a więc i smar pozostaje tam, gdzie powinien.
Teraz najważniejsze pytanie, które mechanik słyszy częściej niż „ile to będzie kosztować”: jak rozpoznać, że smar jest właściwy? Pierwszy objaw to kultura pracy. Prawidłowo posmarowana piasta kręci się lekko, ale bez uczucia „pustości”. Jeśli jest zbyt rzadko, piasta bywa pozornie lekka, lecz szybciej łapie wodę i zaczyna szumieć. Jeśli jest zbyt gęsto i źle dobrane do temperatury, w chłodzie pojawia się opór, a wrażenie jest takie, jakby coś hamowało. Drugi objaw to odporność na pogodę: po deszczu i myciu nie powinno być nagłego pogorszenia pracy. Trzeci objaw to trwałość: dobry smar nie „znika”, nie zmienia się w wodnistą maź, nie separuje oleju w sposób, który zostawia w łożysku suchy zagęszczacz.
Dla mnie idealny „rowerowy” profil smaru do węzłów tocznych i pół-otwartych jest następujący. Po pierwsze syntetyczna baza o lepkości w okolicach ISO 220, bo to daje rezerwę filmu i stabilność w temperaturze. Po drugie konsystencja NLGI 2 (czasem 2–3), bo to pozwala utrzymać smar w miejscu bez nadmiernego wzrostu oporów. Po trzecie zagęszczacz kompleksowy dla stabilności mechanicznej i wysokiego punktu kroplenia, tak aby smar nie rozjechał się podczas ścinania. Po czwarte odporność na wodę i dobra adhezja, bo rower to nie laboratorium. Po piąte inhibitory korozji i dobre wyniki testów antykorozyjnych, bo w piaście i suporcie rdza zaczyna się szybciej, niż wielu osobom się wydaje. Po szóste dodatki przeciwzużyciowe i EP, bo łożysko w rowerze dostaje obciążeniami impulsowymi. I wreszcie po siódme stałe mikrocząstki smarne, które mają wspierać smarowanie graniczne, szczególnie przy mikroruchach i w chwilach „przejściowych” po kontakcie z wodą.
W tym kontekście kolor może być zaskakująco użyteczny. Nazywamy go roboczo niebieski smar rowerowy, bo barwienie smaru nie jest tylko estetyką. Kolor pomaga kontrolować aplikację: widzisz, czy smar dotarł do bieżni, czy pokryłeś stożki równomiernie, czy w suporcie nie zostawiłeś „suchych” miejsc. Przy serwisie piasty to jest konkretna przewaga, szczególnie gdy pracujesz szybko i nie chcesz zgadywać, czy wszędzie masz film. Taki niebieski smar do piasty rowerowej pozwala też łatwiej ocenić, kiedy smar jest już „stary”: jeśli po czasie robi się szary lub czarny, widzisz, że pracował w brudzie i czas na odświeżenie. Podobnie niebieski smar do suportu ułatwia kontrolę, czy smarowanie jest kompletne i czy uszczelnienia mają odpowiednią warstwę ochronną.
Jest jeszcze jeden element, który warto powiedzieć wprost, bo dotyczy wszystkich: nawet najlepszy smar nie uratuje łożyska, jeśli serwis jest zrobiony „na skróty”. Najczęstsze błędy to mieszanie smarów o różnych zagęszczaczach bez czyszczenia, przesmarowanie (które podnosi opory i potrafi wypychać uszczelki) oraz mycie ciśnieniowe prosto w uszczelnienia. W rowerze wygrywa stara szkoła: rozebrać, wyczyścić, osuszyć, nałożyć sensowną ilość i zamknąć z poprawnie ustawionym luzem. Smar ma być w środku, a nie na zewnątrz jako „upiększacz”.
Na koniec warto zebrać to w jedną odpowiedź: parametry, które biorę za wzorzec, pokazują smar o wysokiej stabilności temperaturowej (–40 do +140°C), wysokim punkcie kroplenia (około 250°C), lepkości bazy ISO 220, konsystencji w okolicach NLGI 2–3 i solidnych właściwościach przeciwzużyciowych i EP, z ochroną antykorozyjną oraz dodatkami stałymi wspierającymi tarcie graniczne. Jeśli taki profil dostaniesz w praktycznej, serwisowej formie i dodatkowo z barwieniem ułatwiającym kontrolę, to masz rozwiązanie, które realnie pasuje do piast, sterów i suportów rowerowych.
Taki produkt, który posiada parametry opisane powyżej, można znaleźć na stronie abscmt.pl i nazywa się Evil Fast Grease
A teraz pytanie starego tribologa : skoro smar który opisałem jest składowo i funkcjonalnie zbliżony do smaru klasy PAO (ISO VG 220) + zagęszczacz kompleksowy glinowy + dodatki stałe i jest projektowany jako kleisty (tacky), odporny na zmywanie wodą i „sling-off”, to jego przemysłowe zastosowania są bardzo typowe dla smarów grupy smarów „bearing & gear / water wash-off”(łożyska i przekładnie / wypłukiwane wodą”
Oto kilka przykładów ich zastosowań :
- Łańcuchy i przenośniki (conveyors) w utrzymaniu ruchu
Tam, gdzie smar ma zostać na ogniwach i nie być wypłukiwany przy wilgoci/myciu. W tej klasie zastosowań łańcuchy są wymieniane wprost. - Otwarte przekładnie i koła zębate (open gears)
W mechanizmach, gdzie nie ma kąpieli olejowej, a potrzebujesz filmu, który nie odrzuca się i nie znika po kontakcie z wodą. - Krzywki i mechanizmy krzywkowe (cams)
Klasyczny przypadek tarcia mieszanego/granicznego, gdzie kleistość i dodatki stałe pomagają utrzymać warstwę smarną. - Zawory i elementy armatury (valves)
Smarowanie trzpieni/gniazd, elementów pracujących w wilgoci i tam, gdzie nie chcesz „spływania” smaru. - Zębatki, koła łańcuchowe i napędy łańcuchowe (sprockets)
Wprost wskazywane jako typowe miejsce użycia, szczególnie gdy problemem jest zmywanie wodą lub rozbryzg. - Łożyska toczne i ślizgowe w maszynach (rolling & plain bearings)
Ten typ smaru jest opisywany jako „synthetic bearing & gear grease”, więc nadaje się do standardowych łożysk w środowisku trudnym (wilgoć, mycie, zmienne temperatury). - Napędy śrubowe i mechanizmy regulacyjne (power screw drives)
Śruby trapezowe, podnośniki śrubowe, nastawniki – tam jest dużo poślizgu i smar musi być „na miejscu”. - Prowadnice i tory ślizgowe (guides / slide tracks)
Czyli wszelkie prowadzenia w maszynach, gdzie smar ma nie migrować i jednocześnie nie łapać wody jak gąbka. - Smarowanie elementów z tworzyw oraz gumy (plastic / rubber & elastomer lubrication)
W tej klasie produktów podkreśla się kompatybilność z wieloma tworzywami i elastomerami; w praktyce to przydatne w maszynach z uszczelnieniami i prowadnicami polimerowymi.