Велосообщество (г. Якутск)

Велосипедная рама - основная часть велосипеда, к которой крепится велосипедное оборудование.
Существуют рамы без верхней трубы (6) или с верхней трубой, идущей рядом с нижней (7). Этот вариант рамы традиционно называется женским. На такой велосипед можно сесть в юбке, не нарушая приличий, что было немаловажно в начале XX века.
Также, можно выделить рамы специального назначения и для экспериментальных велосипедов - велотрайков (трехколесных велосипедов), лигерадов (рикамбентов) и рамы детских велосипедов.

Конструкционно рама состоит из следующих узлов:

1. Рулевой стакан

2. Кареточный стакан

3. Задний дропаут

4. Передний треугольник

5. Задний треугольник

6. Верхняя труба

7. Нижняя труба

8. Нижнее перо

9. Верхнее перо

10. Подседельная труба

11. Задний петух

Геометрия рамы
Особенно сильно на поведение велосипеда влияет геометрия рамы. Основные элементы, определяющие реакцию рамы на внешние воздействия:

• Эффективная длина верхней трубы. Расстояние между центрами рулевой колонки и подседельного штыря (ETT). Длинная верхняя труба дает большую "стабильность" и меньшую манёвренность велосипеда.

• Рулевой угол. Угол между рулевой колонкой и линией, параллельной земле (HTA). Большой угол (близкий к вертикали) обеспечивает лучшую манёвренность велосипеда.

• Подседельный угол. Угол между подседельной трубой и линией, параллельной земле (STA). При малых углах (большой наклон трубы назад) вес велосипедиста смещается назад - обеспечивая лучшее сцепление с поверхностью, при более вертикальных углах - вес ездока перемещается вперед, обеспечивает лучшую посадку для силового педалирования.

• Колёсная база. Расстояние между передней и задней осями колес, горизонтальная линия (WB). Увеличенная база дает большую стабильность и меньшую маневренность велосипеда.

• Длина задних перьев. Расстояние между кареткой и осью задней втулки, горизонтальная линия (CS). Меньшие задние перья рамы обеспечивают лучшее сцепление заднего колеса с поверхностью почвы и большую маневренность велосипеда. Обычно длина задних перьев минимальна, насколько это возможно - для увеличения жёсткости и прочности рамы.

• Высота каретки (зазор, дорожный просвет). Расстояние между кареткой велосипеда и поверхностью почвы. Увеличение зазора - уменьшает стабильность велосипеда, но при этом увеличивается проходимость и наоборот. У шоссейных велосипедов каретка находится ниже, чем у горных.

• Длина выноса. Расстояние от центра рулевой колонки до руля, горизонтальная линия. Длина выноса оказывает существенное влияние на маневренность велосипеда и посадку велосипедиста.

Материалы для изготовления велосипедных рам
Трубы для изготовления рам могут быть как круглого, так и иного сечения. Наиболее дорогие рамы изготавливают из труб с переменной толщиной стенок (такая технология имеет название "баттинг").
Материалом для изготовления велосипедных рам служат легированные стали (чаще хромомолибден - CrMo), различные алюминиевые, титановые сплавы, а также углепластик - "карбон".

• Сталь
  Легированная сталь характеризуется высоким запасом прочности и сопротивлением к усталостным нагрузкам, но большим весом. В настоящее время наиболее широко используются хром-молибденовые стали (в частности сплав CrMo 4130, он же 30ХМА по отечественной маркировке). Преимущества хромомолибденовых рам:

  • высокая прочность;

  • высокая надёжность;

  • более высокая упругость;

  • более ремонтопригодны, по сравнению с другими типами рам;

  • обладают хорошими усталостными характеристиками, следовательно очень долговечны;

  • Низкий порог хладноломкости.

  Недостатки хромомолибденовых рам:

  • относительно большой вес;

  • подвержена коррозии.

  Из-за высокой упругости, надёжности и ремонтопригодности хроммолибденовые рамы часто используют для туристических велосипедов.

• Титан
  Титановые сплавы используются в дорогих рамах.
  К достоинствам титановых рам можно отнести:

  • титан имеет высокую удельную прочность (в 3 раза выше чем у стали и в 2 раза выше чем у алюминия), позволяя конструировать очень лёгкие рамы (менее 1,4 кг для шоссейных велосипедов);

  • стоек к коррозии;

  • очень высокая упругость (титановые рамы очень комфортны);

  • высокие диапазоны эксплуатационных температур;

  • хорошие усталостные характеристики.

  Недостатки:

  • высокая цена;

  • низкая технологичность и высокие требования к технологии производства.

• Алюминий
  С 1980-х годов популярность приобретают рамы из свариваемых алюминиевых сплавов. Они дешёвы в изготовлении, легки, имеют хорошую коррозионную стойкость, технологичны. Алюминиевые рамы имеют приблизительно такой же вес, что и титановые, но обладают большей жесткостью. Однако, применяемые сплавы имеют неудовлетворительные усталостные характеристики. Тем не менее, в настоящее время алюминий является наиболее популярным материалом для рам среднего ценового диапазона. Существует множество алюминиевых сплавов (7000, 7005, 7006, 6061, 6065) и другие. В сплавы 6000-й серии добавляют магний, 7000-й - цинк. Иногда в алюминиевый сплав добавляют скандий. Это повышает его прочность и легкость, но изделия из такого сплава плохо поддаются механической обработке (рихтовке). Самый распространённый алюминиевый сплав для изготовления велосипедных рам - это 6061.
  Очень прочный алюминиевый сплав 7075 к сожалению практически не поддается сварке, так что рамы из него не делают. Но благодаря обработке на ЧПУ из него делают соединительные звенья и другие отдельные части. Впрочем, финский велосипедный бренд Polebicycles сделал целую раму из 7075 алюминия. Из брусов алюминия вытачивают крупные детали рамы, а потом скручивают их между собой. На одну раму, весом 2,5 кг уходит порядка 50 кг алюминия.
  Алюминиевые рамы меньше корродируют, чем стальные, но хуже держат накат и плохо гасят вибрации. Как уже было упомянуто - такие рамы могут накапливать усталость и поломаться в самый неподходящий момент.

• Углепластик
  Углепластик, или "карбон", представляет собой композитный материал. Обладает высокой прочностью, но при этом является хрупким и дорогим в производстве. Перед запеканием, предварительно пропитанные специальной смолой лоскуты карбона, оборачивают вокруг надувного пенополистирольного каркаса, после чего помещают в пресс-форму для запекания рамы в печи. В среднем рама из карбона в 1.5-2 раза прочнее такой же алюминиевой рамы, при этом значительно легче. В качестве компромисса, иногда изготавливаются "гибридные" рамы. Они могут быть как с отдельными элементами из карбона (соединительные звенья) и основой из металлических сплавов, или же часть рамы (передний треугольник) изготавливают из карбона, а другую часть (задний треугольник) из алюминия. Полностью карбоновые рамы могут быть как классической конструкции, так и монококовой. Большинство современных велосипедов выше среднего уровня имеют карбоновые рамы. Карбоновые рамы обладают наименьшим весом по сравнению с рамами из других материалов при той же прочности.

[Обсуждение и комментарии]