| Admin | Дата: П`ятниця, 2009-04-03, 2:54 AM | Повідомлення # 1 |
|
Administrator
Група: Администраторы
Повідомлень: 99
Статус: Offline
| Матеріали, вживані для виготовлення велосипедних рам
Конструктивні особливості велосипедних рам, звичайно ж, визначаються типом велосипеда, який буде зібраний на даній рамі. А геометрія рам і труб грають істотну роль в тому, як даний велосипед поводитиметься. Але не менш важливий вплив на характеристики надає і матеріал, з якого виготовлені рами, хоча варто пам'ятати, що рами з одного матеріалу можуть сильно різнитися по своїх параметрах. Адже, наприклад, рама легені кросс-кантрійного велосипеда має мало загального з низькою зміцненою рамою велосипеда для тріала, хоча, обидві відносяться до гірських велосипедів.
В даний час у виробництві рам використовуються наступні матеріали: стали; алюмінієві сплави; титанові сплави; углепластік; рідкісні (магнієві, алюмінієво-скандієві і берілльовиє) сплави. Зазвичай на нижній або підсідельній трубі рами вказано з якого матеріалу вона виготовлена, труби яких виробників використовувалися і чи мають вони особливу геометрію.
Сталеві рами
Це рами з нізкоуглеродістих сталей, як їх часто називають рами з "водопровідних труб", що важать по 4-5 кг або більш, а також більш просунуті рами з легованих сталей, які зазвичай позначаються як high tensile, hiten steel, вагою 3-4 кг для 19'' рами. На рамах з цих матеріалів зазвичай збираються дешеві велосипеди: дорожні (міські), всілякі безіменні гірські або вседорожниє велосипеди і, іноді, найдешевші моделі шосейних і гірських велосипедів не дуже добре відомих фірм. Іноді, рами робляться з різних матеріалів. Наприклад, основний трикутник складається з труб з хромомолібденової стали, а задній трикутник з дешевших сталей.
Методи виробництва труб самі різні: спіральне намотування, шовний і безшовний прокат. Труби скріпляються між собою з використанням вузлів, цілісних елементів, в які вставляються труби, або без них за допомогою зварки. З плюсів можна відзначити дуже низьку вартість подібних рам, пристойне гасіння вібрацій і, крім того, можливість легко заварити раму у разі поломки. Зате мінуси дуже істотні. Не дивлячись на дуже високу вагу, міцність сталевих рам початкового рівня зазвичай залишає бажати кращого. Чималу роль в цьому випадку грає якість термообробки рами. Рами з малолегованої сталі сильно схильні до корозії.
Сталеві хромомолібденовиє рами
Високолеговані хромомолібденовиє сталі набагато краще підходять для виготовлення велосипедних рам, чим нізколегированниє. Зараз в основному використовується сталь, що позначається як CrMo 4130. На початку 90-х це був основний матеріал, використовуваний в недорогих і середніх моделях велосипедів відомих виробників. Подібні до сталі використовувалися при виробництві рам велосипедів "Старт-шосе" в 70-х роках, коли вони ще були "легендою". Залежно від геометрії труб, про що буде написано нижчим, хромомолібденовиє сталі застосовувалися і в рамах велосипедів високого рівня. Але тенденція така, що зараз їх використання вже вельми трохи, не дивлячись на безліч переваг.
Хромомолібденовиє сталі використовуються при виробництві рам для всіх типів велосипедів: гірських, гібридних, шосейних і інших. При виробництві рам використовується безузловая зварка труб. Діаметр труб, використовуваних в сталевих рамах, зазвичай відносно малий. Вага хромомолібденових рам істотно нижча, ніж у звичайних сталевих, 2-3,5 кг для 19'' рами гірського велосипеда. Міцність хромомолібденових рам знаходиться на хорошому рівні. Схильність корозії помітно менше. Істотна пластичність хромомолібденової стали і низька схильність до накопичення втоми ведуть до того, що такі рами можуть служити десятиліттями.
А також, це забезпечує плавний вихід з ладу: рама при ударах гнеться, але не ламається, а якщо тріщини і з'являються, то вони розвиваються поволі, і на тріснутій рамі можна "дотягнути" до будинку. Хромомолібденовиє рами мають хороший накат. До істотних плюсів взагалі всіх сталевих рам можна віднести хороше гасіння вібрацій при їзді, обумовлене істотним внутрішнім тертям матеріалу. Основний недолік - не найнижча вага середньої рами, а значить і невисока пріємістость, що дуже істотно при використанні велосипеда на змаганнях на перетнутій місцевості.
Рами ж високого рівня можуть мати досить низьку вагу, але занадто дорогі в порівнянні з алюмінієвими рамами такої ж ваги, тому зараз вони практично зникли з проїзводствених лінійок велозаводів.
Алюмінієві рами
Алюмінієві рами зараз застосовуються на більшості велосипедів від вельми недорогих, до дуже серйозних моделей відомих виробників, як на шосейних, так і на гібридних і гірських велосипедах. Точніше, рами варяться з алюмінієвих сплавів, з цинком або з магнієм і кремнієм, оскільки алюміній в чистому вигляді досить м'який матеріал. Найдешевші рами володіють посередніми характеристиками і є скоріше маркетинговим ходом виробників, що прагнуть продати недорогі велосипеди за більшою ціною. В порівнянні з хромомолібденовимі рамами алюмінієві важать менше - 1,3-2,0 кг для 19'' рами гірського велосипеда. Практично не коррозіруют.
Зараз у виготовленні рам в основному застосовуються сплави Al 7005 і Al 6061 різного ступеня обробки, про що говорить доп позначення, наприклад Al 7005 T6. Сплави 6000 серії приблизно рівні по прочностним параметрах сплавам 7000 серії, але дещо м'якше і пластічнєє і стійкіші до корозії. З іншого боку, із-за складнішої обробки такі рами стоять дорожче. За рахунок застосування труб великого діаметру при більшій товщині стінок, але, враховуючи істотно меншу щільність алюмінію, досягається необхідна міцність при невеликій вазі, що є їх головним достоїнством. Але рами виходять дуже жорсткими, оскільки
доводиться давати більший запас міцності пов'язаний з більшою схильністю алюмінію до виникнення втомних руйнувань. Крім того, із-за високої жорсткості і низького внутрішнього тертя в матеріалі, вібрації сильно передаються рамою від коліс до сідла і керма. Все це веде до того, що алюмінієві рами менш переважні для тривалої їзди. Більшість просунутих велосипедистів рекомендують використовувати велосипеди з алюмінієвими рамами тільки з амортизаційними вилками. Алюмінієві рами небагато менш накатісти, чим хромомолібденовиє подібного рівня. До недоліків можна віднести властивість алюмінію накопичувати втому.
Вважається, що при активній експлуатації, алюмінієві рами не "живуть" більше 10 років. І на відміну від сталі, крихкість алюмінію веде до поломок, що відбуваються вельми різко, тобто при сильному ударі рама може не погнутися, а відразу зламатися.
Титанові рами
На відміну від сталевих і алюмінієвих рам, титанові коштують досить дорого із-за дорожнечі титанових сплавів, а головне, дорогої обробки. Тому на таких рамах збираються велосипеди вельми високого рівня, як шосейні, так і гірські. Вага титанових рам знаходиться на рівні кращих алюмінієвих рам: 1,3-1,6 кг для 19'' рами. Існує два основні "велосипедні" сплави, що відрізняються процентним змістом алюмінію і ванадію: 3Al/2. 5V і 6Al/4V. Останній дещо легше і міцніше, але і дорожче. До плюсів можна віднести практично повну відсутність корозії, високу міцність, відносну м'якість при їзді.
З іншого боку, титанові рами дуже погано піддаються механічній обробці, практично не варяться і, головне, сильно накопичують втому і після тривалого використання можуть досить раптово руйнуватися. Хоча, з приводу останнього твердження я зустрічав і прямо протилежні думки. Композитні (карбонові рами). Карбонові рами коштують так дорого, що використовуються лише там, де необхідно досягти дуже низької ваги. Зустрічаються вони лише на дорогих моделях шосейних і гірських велосипедів. Рами є просоченими смолами і спечені при високій температурі переплетені стекло- і вуглецеві волокна з вклеєними посадочними місцями під інші вузли велосипеда.
Міцність і жорсткість карбонових рам велика, вага низька, але композитні рами погано переносять удари і наявність концентраторів напруги у вигляді неточностей виготовлення, подряпин, сколовши. Рами з карбону руйнуються різко і абсолютно неремонотопрігодни. Середній термін служби такої рами складає лише декілька років.
Рами із сплавів металів з низькою питомою вагою
Всі перераховані нижче матеріали використовуються не часто. Головною причиною їх вибору для рам велосипедів служить їх виключно низька питома вага. Так звані скандієві рами (на даний момент, наскільки мені відомо, це тільки рами з труб Easton Scandium) насправді виготовляються із сплавів скандію і алюмінію. Головне достоїнство цих рам - дуже низька вага. Нижче, ніж у титанових при декілька меншої вартості. Такі рами поєднують в собі високу міцність, відносну м'якість і невисоку вібронагруженность. Але цей матеріал вимагає дуже високої культури виробництва, оскільки, при порушеннях технології, можливе катастрофічне погіршення властивостей рам.
Магнієві рами на даний момент серійно випускаються, наскільки я знаю, тільки російською компанією Litech і тайваньською Merida. Також володіють низькою вагою, достатньою міцністю, досить низькою вібронагруженностью. Руйнування рам, за заявою виробників, відбувається поступово, а ступінь корозійної активності хоч і не так малий, як у титану або алюмінію, але знаходиться в прийнятних межах. Випускалися і рами з берилієвих сплавів. Але, судячи по повній відсутності інформації останнім часом, дуже високі ціни не дозволили цим рамам конкурувати з карбоном, магнієм і скандієм.
Геометрія рам і труб
Як було написано вищим, не тільки вибір матеріалу визначає основні характеристики рами: міцність, жорсткість, вага, вібронагруженность. Окрім матеріалу свій вплив роблять геометрія рами в цілому і труб зокрема. Існує декілька можливостей оптимізувати велосипедну раму для конкретного застосування. Чим більше діаметр труби використовується, тим вище стає її жорсткість на вигин, навіть при пропорційному зниженні товщини стінок труби. Точніше, зазвичай товщину стінок знижують декілька сильніше для зниження ваги рами при щодо незмінної жорсткості. Тому всі сучасні велосипеди, навіть із сталевими рамами, мають труби більшого діаметру, порівняно з велосипедами 70-80-х.
З іншого боку, зробити стінки труб дуже тонкими неприпустимо із-за можливості того, що зім'яло труби при ударі. Для кожного матеріалу, з якого виготовляються рами, є деяке порогове значення. З прочностних розрахунків велосипедних рам виходить, що від розподіленого по рамі навантаження в ній виникає досить нерівномірна напруга. Особливо сильно це помітно на навантаженнях, що вигинають, в поперечній площині: максимальна напруга в трубі з'являється на її кінцях, а в центральній частині вони помітно менше.
Для зняття зайвого матеріалу в зоні з невеликими навантаженнями і додавання його там, де навантаження максимальні, застосовуються так звані баттірованниє труби (butted tubing), труби із змінною по довжині товщиною стінки. Зазвичай, в специфікаціях велосипедів указується, що рами баттірованниє (butted), але іноді пояснюється: double butted, triple butted, що означає, що труби мають 2 або 3 характерних розміру. Крім того, потовщення труб по кінцях позитивно позначається на міцності зварних з'єднань. При істотному підвищенні температури під час зварки, міцність матеріалу знижується.
Зниження ваги рами за рахунок застосування баттінга може бути дуже велике, але виробництво баттірованних труб істотно дорожче, ніж звичайних, з постійною товщиною стінки, що помітно позначається на вартості велосипеда. Тому багато виробників рам для велосипедів середнього цінового діапазону замість баттірованних труб використовують труби з профільованим перетином, що дає менший ефект, але значно дешевше. Зазвичай так виготовляється нижня труба рами: у рульової колонки труба має овальний перетин, витягнутий у вертикальній площині, в середній частині кругле, а у каретки горизонтально-витягнутий овал. Це також дозволяє легко сполучати надрозмірні труби із звичайними.
Ситуація така, що сучасні рами мають високу жорсткість у вертикальній подовжній площині і низьку в поперечній. З одного боку, велика жорсткість є плюсом, менше енергії втрачається на вигин рами, але, з іншого боку, зайва жорсткість сильно стомлює велосипедиста. Для деякого зниження вертикальної жорсткості виробники йдуть на такі рішення, як створення рам, у яких верхня і нижня труби рами зближують і розходяться від рульової колонки під меншим кутом. Пір'я заднього трикутника робиться з невеликим вигином в подовжній або поперечній площині для забезпечення деякої амортизації при їзді.
При покупці велосипеда слід не тільки визначитися з тим, який тип віддати перевазі, виходячи з передбачуваного призначення і стилю катання, але і те, яке додаткове устаткування планується розміщувати на велосипеді. Адже далеко не на будь-який велосипед можна встановити грязьові щитки, багажник, генератор, питну флягу або яке-небудь інше устаткування. На сучасних гірських велосипедах до цього списку можна додати і можливість/неможливість установки заднього дискового гальма, каліпер якого, до речі, може бути одного з двох не повністю сумісних стандартів.
|
| |
| |
