Велосипедная рама

Стальная рама для горного велосипеда с хардтейлом производства Rocky Mountain Bicycles

Стальной каркас шоссейного велосипеда LeMond Zurich 2000 года выпуска, установленный на стойке

Триумф пошаговый , дамы, или открытая рамка

Велосипед Dursley Pedersen, 1910 год.

Пенни-фартинг сфотографированное в Škoda Auto Museum в Чехии

Brompton складной велосипед

Велосипед в викторианском Плимуте, Англия, с предшественником ромбовидной оправы Starley

Консольная рама велосипеда

Trek Y-Foil из углеродного волокна конца 1990-х годов.

Современный ферменный каркас

Рама велосипеда является основным компонентом велосипеда , на котором колесо и другие компоненты установлены. Современная и наиболее распространенная конструкция рамы вертикального велосипеда основана на безопасном велосипеде и состоит из двух треугольников : основного треугольника и парного заднего треугольника. Это известно как ромбовидная рамка . ^[1] Рамы должны быть прочными, жесткими и легкими, что достигается за счет сочетания различных материалов и форм.

Фреймами состоит из рамы и вилки велосипеда , а иногда и включает в себя гарнитуры и сиденье пост . ^[2] Изготовители рам часто производят раму и вилку вместе в виде пары.

Варианты [ править ]

Помимо повсеместной ромбовидной рамы ^[1], для велосипеда было разработано множество различных типов рамы, некоторые из которых до сих пор широко используются.

Алмаз [ править ]

В ромбовидной оправе главный «треугольник» на самом деле не является треугольником, потому что он состоит из четырех труб: рулевой трубы, верхней трубы, нижней трубы и подседельной трубы. Задний треугольник состоит из подседельной трубы, соединенной парными перьями цепи и перьями сиденья.

На рулевой колонке находится гарнитура , интерфейс с вилкой . Верхняя труба соединяет рулевую трубу с подседельной трубой вверху. Верхняя труба может быть расположена горизонтально (параллельно земле) или может наклоняться вниз к подседельной трубе для дополнительного зазора. Нижняя труба соединяет рулевую трубу с кожухом каретки .

Задний треугольник соединяется с концами задней вилки , где крепится заднее колесо. Он состоит из подседельной трубы и парных перетяжек и перьев сиденья. Цепные перья работают, соединяя нижний кронштейн с концами задней вилки. Перья сиденья соединяют верх подседельной трубы (часто в той же точке или около той же точки, что и верхняя труба) с концами задней вилки.

Пошаговое [ править ]

Исторически сложилось так, что рамы женских велосипедов имели верхнюю трубу, которая соединялась посередине подседельной трубы вместо верхней, что приводило к меньшей высоте стойки . Это было сделано для того, чтобы всадник мог спешиться в юбке или платье . С тех пор эта конструкция использовалась в универсальных велосипедах унисекс для облегчения монтажа и демонтажа, а также известна как проходная рама или открытая рама. ^[3] Другой стиль, который дает аналогичные результаты, - это микст .

Консоль [ править ]

В консольной раме велосипеда перья сиденья проходят за подседельный штырь и изгибаются вниз, чтобы встретиться с нижней трубкой. ^[4] Консольные рамы популярны на круизных велосипедах , лоурайдерах и велосипедах на колесах . Во многих консольных рамах единственными прямыми трубами являются подседельная труба и рулевая труба.

Лежачий [ править ]

ЛИГЕРАД перемещает кривошипы в положение переднего гонщика , а не внизу, как правило , улучшение слипстрит вокруг гонщика без характерного резкого изгиба на талии , используемых гонщиками алмазов кадров велосипедов. Запрет на велогонки во Франции в 1934 году, чтобы избежать устаревания велосипедов с ромбовидной рамой в гонках ^[5], производство лежачих велосипедов оставалось в упадке еще на полвека, но к 2000 году многие модели от ряда производителей были доступны.

Лежа [ править ]

В необычном велосипеде лежа шатуны перемещаются к задней части гонщика, что приводит к положению при езде головой вперед и грудью вниз.

Крест или балка [ править ]

Поперечная рама состоит в основном из двух труб, которые образуют крест: подседельная труба от каретки до седла и хребет от рулевой трубы до задней ступицы. ^[6]

Ферма [ править ]

Каркас фермы использует дополнительные трубы для образования фермы . ^[7] Примеры включают Хамберс , Педерсенс и тот, который изображен.

Монокок [ править ]

Монокок кадр состоит только из полой оболочки, без внутренней структуры. ^[8]

Складывание [ править ]

Складные велосипедные рамы характеризуются способностью складываться в компактную форму для транспортировки или хранения.

Пенни-фартинг [ править ]

Пенни-фартинговые рамы характеризуются большим передним колесом и маленьким задним колесом. ^{[9] [10]}

Тандемный и общительный [ править ]

Тандемные и удобные рамы поддерживают работу нескольких гонщиков.

Другое [ править ]

Существует множество вариаций базовой конструкции ромбовидной оправы.

• Рамы без подседельных труб , такие как Trek Y-Foil, Zipp 2001 , Kestrel Airfoil и большинство рам Softride .
• Рамы без верхних тубусов, такие как "Old Faithful" Грэма Обри .
• Рамы, в которых используются тросы для элементов, которые только находятся под напряжением, такие как изображенный на фото велосипед Dursley Pedersen , Pocket Bicycle , 2009 Viva Wire ^[11] Wire Bike от дизайнера Ионута Предеску ^[12] или складные велосипеды Slingshot Bicycles. ряд. ^[13]
• Рамы с обручами, заменяющие подседельную трубу, нижние перья и перья сиденья: называются «круглыми хвостами». ^{[14] [15]}
• Велосипед с цепной опорой был популярен в начале 90-х годов. Он имел задний треугольник с приподнятыми нижними перьями, что избавляло от необходимости протягивать цепь через заднюю раму. Это позволило уменьшить колесную базу и улучшить управляемость во время технических подъемов за счет нарушения целостности и, как следствие, увеличения гибкости каретки (если она не усилена) по сравнению с рамой с традиционными перьями. ^[16]

В статье о типах циклов описаны дополнительные варианты.

Также можно добавить соединительные муфты либо во время производства, либо в качестве модернизации, чтобы раму можно было разобрать на более мелкие части для облегчения упаковки и транспортировки.

Каркасные трубы [ править ]

Ромбовидная рамка состоит из двух треугольников, главного треугольника и парного заднего треугольника. Главный треугольник состоит из рулевой трубы, верхней трубы, нижней трубы и подседельной трубы. Задний треугольник состоит из подседельной трубы, парных цепных перьев и перьев сиденья.

Головная труба [ править ]

Головная труба содержит гарнитуры, подшипники для вилки через его рулевую трубу . В интегрированной гарнитуре картриджные подшипники соприкасаются непосредственно с поверхностью на внутренней стороне рулевой трубы, в неинтегрированных гарнитурах подшипники (в картридже или нет) соприкасаются с «чашками», вдавленными в рулевую трубу.

Верхняя труба [ править ]

Верхняя труба , ^[17] или кросс-бар , ^[18] соединяет верхнюю часть головки трубы к верхней части трубки сиденья.

В ромбовидной оправе традиционной геометрии верхняя труба расположена горизонтально (параллельно земле). В раме с компактной геометрией верхняя труба обычно наклонена вниз по направлению к подседельной трубе, обеспечивая дополнительный зазор. В раме горного велосипеда верхняя труба почти всегда наклонена вниз к подседельной трубе. Резко наклоненные верхние трубы, которые нарушают целостность традиционной алмазной рамы, могут потребовать дополнительных трубок для косынки, альтернативной конструкции рамы или других материалов для обеспечения эквивалентной прочности. ^{[19] [20] [21]} ( Дополнительную информацию о геометрии см. В разделе « Дорожные велосипеды и велосипеды для триатлона» . )

Сквозные рамы обычно имеют верхнюю трубу, которая круто спускается вниз, чтобы водителю было легче садиться и слезать с велосипеда. Альтернативные конструкции со сквозным проходом могут включать в себя полное исключение верхней трубы, как в монококовых конструкциях основной рамы с использованием отдельной или шарнирной подседельной трубы, и сдвоенных верхних труб, которые продолжаются до концов задней вилки, как в случае рамы Mixte . Эти альтернативы алмазной оправе обеспечивают большую универсальность, хотя и за счет увеличения веса для достижения эквивалентной прочности и жесткости. ^{[19] [20]}

Кабели управления проложены вдоль креплений на верхней трубе, а иногда и внутри верхней трубы. Чаще всего это трос заднего тормоза, но некоторые горные и гибридные велосипеды также прокладывают тросы переднего и заднего переключателей по верхней трубе. Внутренняя прокладка, когда-то присутствующая только в самых высоких ценовых диапазонах, защищает кабели от повреждений и грязи, которые могут, например, сделать переключение передач ненадежным. ^[22]

Пространство между верхней трубой и пахом гонщика, когда он сидит верхом на велосипеде и стоит на земле, называется зазором. Общая высота от земли до этой точки называется рычагом высоты.

Нижняя труба [ править ]

Вниз трубка соединяет головку трубки с нижнего кронштейна оболочки. На гоночных велосипедах, а также на некоторых горных и гибридных велосипедах тросы переключателя проходят по нижней трубе или внутри нижней трубы. На старых гоночных велосипедах рычаги переключения передач были установлены на нижней трубе. На более новых они крепятся тормозными рычагами на руле.

Бутылка клетки монтирует также на нижней трубе, как правило , на верхней стороне, а иногда и на нижней стороне. Помимо флягодержателей, на эти крепления могут быть установлены небольшие воздушные насосы.

Подседельная труба [ править ]

Подседельная труба содержит подседельный штырь велосипеда, который подключается к седлу. Высота седла регулируется путем изменения глубины вставки подседельного штыря в подседельную трубу. На некоторых велосипедах это достигается с помощью рычага быстрого высвобождения . Подседельный штырь должен быть вставлен хотя бы на определенную длину; он отмечен знаком минимума вставки .

Подседельная труба также может иметь припаянные крепления для флягодержателя или переднего переключателя .

Сетевые перья [ править ]

В цепи остается идет параллельно цепь, соединяющий нижний кронштейн оболочку (который удерживает ось , вокруг которой педаль и шатуны вращаются) к задним концам вилки или бросившим. Более короткая опора цепи, как правило, означает, что байк будет разгоняться быстрее и будет легче ездить в гору, по крайней мере, в то время как гонщик может избежать потери контакта переднего колеса с землей. ^[22]

Когда трос заднего переключателя частично проходит по нижней трубе, он также проходит по стойке цепи. Иногда (в основном на рамах, изготовленных с конца 1990-х годов) крепления дисковых тормозов крепятся к перьям. Может быть небольшая скоба, которая соединяет перья цепи перед задним колесом и за кожухом каретки.

Цепные перья могут быть сконструированы с использованием труб с конусом или без конуса. Они могут быть облегченными, овальными, гофрированными, S-образными или приподнятыми, чтобы обеспечить дополнительный зазор для заднего колеса, цепи, кривошипов или пятки ступни.

Остатки сиденья [ править ]

На пребывание сиденье соединить верхнюю часть трубки сиденья (часто на или вблизи одной и той же точке, что и верхней трубы) к задней вилки бросивших. В традиционной раме используется простой набор параллельных труб, соединенных мостом над задним колесом. Когда трос заднего переключателя частично проходит по верхней трубе, он также обычно проходит по стойке сиденья.

За прошедшие годы было предложено множество альтернатив традиционной конструкции сиденья. Стойка сиденья, которая проходит вперед от подседельной трубы, ниже заднего конца верхней трубы и соединяется с верхней трубой перед подседельной трубой, образуя небольшой треугольник, называется эллинской стойкой в ​​честь британского конструктора каркасов Фреда. Хелленс, который представил их в 1923 году. ^[23] Эллинские сиденья добавляют эстетической привлекательности за счет увеличения веса. Этот стиль сиденья был популяризирован снова в конце 20-го века компанией GT Bicycles.(под прозвищем «тройной треугольник»), которые включили этот элемент дизайна в свои рамы BMX, поскольку он также сделал задний треугольник более жестким (преимущество в гонках); этот элемент дизайна также использовался на рамах их горных велосипедов по тем же причинам.

В 2012 году Volagi Cycles запатентовала разновидность традиционной стойки сиденья, которая обходит подседельную трубу и соединяется с верхней трубой . ^[24] Этот элемент рамы увеличивал длину традиционной конструкции перьев сиденья, делая езду более мягкой за счет жесткости рамы.

Другой распространенным вариант пребывания сиденья на рычаг , одиночное пребывание сиденья , или моно пребывание , ^[25] , который связывает остается вместе непосредственно над задним колесом в Monotube , который присоединен к трубке сиденье. Конструкция с рычагом добавляет вертикальную жесткость без увеличения поперечной жесткости, что обычно нежелательно для велосипедов с неподрессоренными задними колесами. ^[26] Конструкция поперечных рычагов является наиболее подходящей при использовании в качестве части заднего треугольного подрамника на велосипеде с независимой задней подвеской.

Под двойным сиденьем понимаются перья, которые встречаются с передним треугольником велосипеда в двух отдельных точках, обычно бок о бок.

Перья сиденья Fastback встречаются с подседельной трубой сзади, а не по бокам трубы. ^[27]

На большинстве перетяжек обычно используется перемычка или скоба для соединения перетяжек над задним колесом и под соединением с подседельной трубой. Этот мост обеспечивает не только боковую жесткость, но и точку крепления задних тормозов, крыльев и стоек. Сами перья сиденья также могут быть оснащены тормозными опорами. Тормозные опоры часто отсутствуют на сиденьях с фиксированной передачей или гусеничным велосипедом.

Оболочка нижнего кронштейна [ править ]

Корпус каретки представляет собой короткую трубку большого диаметра по сравнению с другими трубками в раме, которая проходит из стороны в сторону и удерживает нижний кронштейн . Обычно он имеет резьбу, часто с левой резьбой на правой (ведущей) стороне велосипеда, чтобы предотвратить ослабление из-за прецессии , вызванной трением , и с правой резьбой на левой (неприводной) стороне. Существует множество вариантов, например, эксцентриковая нижняя скоба, позволяющая регулировать натяжение цепи велосипеда. Обычно он больше, без резьбы, а иногда и раздвоенный. Перья цепи, подседельная труба и нижняя труба обычно соединяются с кожухом каретки.

Существует несколько традиционных стандартных размеров корпуса (68, 70 или 73 мм). ^[28] Шоссейные велосипеды обычно используют 68 мм; Итальянские шоссейные велосипеды используют 70 мм; Горные велосипеды ранних моделей используют 73 мм; более поздние модели (1995 г. и новее) чаще используют 68 мм. Некоторые современные велосипеды имеют толщину корпуса 83 или 100 мм, и они предназначены для специализированного катания на горных велосипедах или сноубайках . Ширина корпуса влияет на добротность или протектор велосипеда. Существует несколько стандартных диаметров корпуса (34,798 - 36 мм) с соответствующими шагами резьбы (24 - 28 т / д).

На некоторых велосипедах с коробкой передач корпус каретки может быть заменен встроенной коробкой передач или местом установки съемной коробки передач.

Геометрия рамы [ править ]

Длина трубок и углы их крепления определяют геометрию рамы . Сравнивая различные геометрии рамы, дизайнеры часто сравнивают угол подседельной трубы, угол рулевой трубы, (виртуальную) длину верхней трубы и длину подседельной трубы. Чтобы завершить спецификацию велосипеда для использования, гонщик регулирует относительное положение седла, педалей и руля:

• высота седла , расстояние от центра каретки до точки отсчета наверху середины седла. ^[29]
• stack , вертикальное расстояние от центра каретки до верха рулевой трубы. ^[30]
• досягаемость , горизонтальное расстояние от центра каретки до верха рулевой трубы. ^[31]
• опускание каретки - расстояние, на которое центр каретки находится ниже уровня задней ступицы. ^[32]
• падение руля , расстояние по вертикали между ориентиром в верхней части седла и рулем. ^[33]
• смещение седла , горизонтальное расстояние между передней частью седла и центром каретки. ^[34]
• standover height , высота верхней трубы над землей. ^[35]
• передний центр , расстояние от центра каретки до центра передней ступицы. ^[36]
• перекрытие пальцев ног - величина, на которую ступни могут мешать управлению передним колесом. ^[37]

Геометрия рамы зависит от предполагаемого использования. Например, у шоссейного велосипеда руль будет опускаться ниже и дальше по отношению к седлу, обеспечивая более низкое положение при езде; тогда как универсальный велосипед подчеркивает комфорт и имеет более высокий руль, что обеспечивает вертикальное положение при езде.

Геометрия рамы также влияет на характеристики управляемости. Для получения дополнительной информации см статей на велосипеде и мотоцикле геометрии и велосипедов и мотоциклов динамики .

Размер кадра [ править ]

Размер рамы традиционно измерялся по подседельной трубе от центра каретки до центра верхней трубы. Типичные «средние» размеры составляют 54 или 56 см (приблизительно 21,2 или 22 дюйма) для европейского мужского гоночного велосипеда или 46 см (около 18,5 дюйма) для мужского горного велосипеда . Существующий в настоящее время более широкий диапазон геометрий рамы также привел к появлению других методов измерения размера рамы. ^[38] Туристические рамы обычно длиннее, а гоночные более компактны.

Велосипеды для шоссейных дорог и триатлона [ править ]

Велосипед для шоссейных гонок разработан для эффективной передачи мощности при минимальном весе и сопротивлении. Вообще говоря, геометрия дорожного велосипеда подразделяется на традиционную геометрию с горизонтальной верхней трубой или компактную геометрию с наклонной верхней трубой.

Дорожные рамы с традиционной геометрией часто ассоциируются с большим комфортом и большей стабильностью и, как правило, имеют более длинную колесную базу, что способствует этим двум аспектам. Компактная геометрия позволяет верхней части рулевой трубы быть выше верхней части подседельной трубы, уменьшая высоту стояночного положения и, таким образом, увеличивая зазор при стоянии и понижая центр тяжести. Мнения разделились относительно ездовых качеств компактной рамы, но некоторые производители заявляют, что меньший диапазон размеров подходит большинству райдеров и что легче построить раму без идеально ровной верхней трубы.

Шоссейные велосипеды для гонок обычно имеют больший угол наклона подседельной трубы.от горизонтальной плоскости. Это обеспечивает аэродинамику райдера и, возможно, более сильную позицию для поглаживания. Компромисс - комфорт. Традиционно туристические и комфортные велосипеды обычно имеют более слабый (менее вертикальный) угол подседельной трубы. Это позволяет всаднику лучше опираться на седалищные кости и снижает нагрузку на запястья, руки и шею, а у мужчин улучшает кровообращение в мочевыводящей и репродуктивной областях. С меньшим углом дизайнеры удлиняют нижнюю стойку цепи так, чтобы центр тяжести (который в противном случае находился бы дальше от спины над колесом) более идеально переместился по середине рамы велосипеда. Более длинная колесная база способствует эффективному поглощению ударов. В современных туристических и комфортных велосипедах массового производства угол наклона подседельной трубы незначительно меньше.возможно, для того, чтобы снизить производственные затраты, избегая необходимости переустанавливать сварочные приспособления в автоматизированных процессах и, таким образом, не обеспечивать комфорт традиционных или изготовленных на заказ рам, которые имеют заметно меньшие углы подседельной трубы.

Велосипеды для шоссейных гонок , которые используются в гонках, санкционированных UCI, регулируются правилами UCI , которые, среди прочего, гласят, что рама должна состоять из двух треугольников. Следовательно, конструкции, в которых отсутствует подседельная труба или верхняя труба, не допускаются.

Рамы для триатлона или гонок на время поворачивают гонщика вперед вокруг оси каретки велосипеда по сравнению со стандартной рамой шоссейного велосипеда. Это сделано для того, чтобы посадить водителя в еще более низкое, более аэродинамическое положение. Несмотря на снижение управляемости и устойчивости, эти велосипеды предназначены для езды в среде с меньшим количеством аспектов групповой езды. Эти рамы, как правило, имеют крутые углы подседельной трубы и низкие рулевые трубы, а также более короткую колесную базу для правильного досягаемости от седла до руля. Кроме того, поскольку они не регулируются UCI, некоторые велосипеды для триатлона, такие как Zipp 2001 , Cheetah и Softride, имеют нетрадиционную компоновку рамы, которая может обеспечить лучшую аэродинамику.

Следить за велосипедами [ править ]

Рамы гусениц имеют много общего с шоссейными рамами и рамами для гонок на время, но имеют горизонтальные, обращенные назад концы задней вилки ^[39], а не дропауты ^[40], что позволяет регулировать положение заднего колеса по горизонтали для установки правильное натяжение цепи. Расстояние между задними ступицами составляет 120 миллиметров (4,7 дюйма), а не 130 миллиметров (5,1 дюйма) или более для дорожных рам. Падение нижнего кронштейна меньше, обычно 50–60 миллиметров (2,0–2,4 дюйма). Кроме того, угол наклона подседельной трубы больше, чем на шоссейных гоночных велосипедах.

Горные велосипеды [ править ]

Для комфорта езды и лучшей управляемости часто используются амортизаторы ; Есть несколько вариантов, в том числе модели с полной подвеской , которые обеспечивают амортизацию передних и задних колес; и только модели с передней подвеской ( хардтейлы ), которые работают только с ударами, исходящими от переднего колеса. Разработка сложных систем подвески в 1990-х годах быстро привела к множеству модификаций классической ромбовидной рамы.

Недавние ^{[ когда? ]} горные велосипеды с системами задней подвески имеют поворотный задний треугольник для приведения в действие заднего амортизатора. Конструкции рамы полноподвесных горных велосипедов сильно различаются производителями, а также разные конструкции для разных целей катания.

Родстерские / универсальные велосипеды [ править ]

Велосипеды Roadster традиционно имеют довольно провисшую подседельную трубу и угол наклона рулевой трубы, составляющий около 66 или 67 градусов, что обеспечивает очень удобное и прямое положение при езде «сядь и попробуй». Другие характеристики включают длинную колесную базу более 40 дюймов (часто от 43 до 47 дюймов или 57 дюймов для лонгбайков ) и длинные грабли вилки, часто около 3 дюймов (76 мм по сравнению с 40 мм для большинства шоссейных велосипедов). В последние годы этот стиль рамы снова приобрел популярность благодаря большему комфорту по сравнению с горными велосипедами или шоссейными велосипедами. Разновидностью этого типа велосипеда является «спортивный родстер» (также известный как «легкий родстер»), который обычно имеет более легкую раму и немного более крутой угол наклона подседельной трубы и рулевой трубы примерно от 70 до 72 градусов.

Материалы каркаса [ править ]

Исторически наиболее распространенным материалом для трубок рамы велосипеда была сталь . Стальные рамы могут быть изготовлены из различных марок стали, от очень недорогой углеродистой стали до более дорогих и высококачественных хромомолибденовых стальных сплавов . Рамы также могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов , титана , углеродного волокна и даже из бамбука и картона . Иногда ромбовидные (фигурные) рамки образовывались из секций, отличных от труб. К ним относятся двутавры и монокок . Материалы, которые были использованы в этих рамах, включают дерево (массив или ламинат ),магний ( литые двутавры) и термопласт . Определить, подходит ли он для изготовления рамы велосипеда, помогают несколько свойств материала:

• Плотность (или удельный вес ) - это мера того, насколько легкий или тяжелый материал на единицу объема.
• Теоретически жесткость (или модуль упругости ) может влиять на комфорт езды и эффективность передачи мощности. На практике, поскольку даже очень гибкая рама намного жестче, чем шины и седло, комфорт езды в конечном итоге в большей степени зависит от выбора седла, геометрии рамы, выбора шин и посадки велосипеда. Боковой жесткости добиться гораздо труднее из-за узкого профиля рамы, а слишком большая гибкость может повлиять на передачу мощности, в первую очередь из-за истирания шин на дороге из-за перекоса заднего треугольника, трения тормозов об обода и трения цепи о шестерню. механизмы. В крайних случаях шестерни могут переключаться сами по себе, когда гонщик применяет высокий крутящий момент из седла.
• Предел текучести определяет, какое усилие необходимо для постоянной деформации материала (для обеспечения устойчивости к ударам ).
• Относительное удлинение определяет, насколько материал допускает деформацию до образования трещин (для защиты от столкновения).
• Предел усталости и предел выносливости определяют долговечность рамы при циклической нагрузке от педалирования или неровностей.

Конструкция труб и геометрия рамы могут преодолеть многие недостатки этих материалов.

Материалы каркаса перечислены по общности использования.

Сталь [ править ]

Стальные рамы часто изготавливаются с использованием различных типов стальных сплавов, в том числе хрома . Они прочные, простые в эксплуатации и относительно недорогие. Однако они плотнее (и, следовательно, обычно тяжелее), чем многие другие конструкционные материалы. По сравнению с рамами на основе алюминия стальные рамы обычно обеспечивают более плавное катание. ^[22] Она является общей (по состоянию на 2018 год, в гибридных пригородных велосипедов) , чтобы использовать сталь для вилки лезвий даже тогда , когда остальная часть рамы выполнена из другого материала, поскольку стали обеспечивает более высокую вибрацию демпфирование . ^[22]

В классической конструкции как шоссейных, так и горных велосипедов используются стандартные цилиндрические стальные трубы, которые соединяются с проушинами . Проушины - это фитинги, изготовленные из более толстых кусков стали. Трубки вставляются в проушины, которые охватывают конец трубы, а затем припаиваются к проушине. Исторически более низкие температуры, связанные с пайкой (в частности, серебряной пайкой), оказывали меньшее отрицательное влияние на прочность труб, чем высокотемпературная сварка, что позволяло использовать относительно легкие трубки без потери прочности. Последние достижения в металлургии (« Закаленная на воздухе сталь") создали трубки, которые не подвергаются неблагоприятному воздействию или свойства которых даже улучшаются при высоких температурах сварки, что позволило как сваркой TIG, так и MIG использовать конструкции с проушинами на боковых проушинах во всех, кроме нескольких высококлассных велосипедов. Более дорогие велосипеды с проушинами на раме имеют проушины, которые запиливаются вручную в причудливые формы - как для экономии веса, так и в знак мастерства. В отличие от сварных рам MIG или TIG, рамы с проушинами легче отремонтировать в полевых условиях благодаря своей простой конструкции. Кроме того, поскольку стальные трубы может ржаветь (хотя на практике краска и антикоррозионные спреи могут эффективно предотвратить ржавчину), рама с проушинами позволяет быстро заменять трубки практически без физического повреждения соседних труб. ^{[41] [42]}

В более экономичном методе конструкции рамы велосипеда используются цилиндрические стальные трубы, соединенные сваркой TIG , которая не требует выступов для удержания труб вместе. Вместо этого трубы рамы точно выравниваются в зажимное приспособление и фиксируются на месте до завершения сварки. Угловая пайка - это еще один метод соединения труб каркаса без выступов. Это более трудоемко и, следовательно, с меньшей вероятностью будет использоваться для изготовления рам. Как и при сварке TIG, на трубах рамы с угловыми кромками делается точный надрез или скос ^{[43] [44],} а затем на стык припаивается угловой элемент из латуни, аналогично процессу строительства с выступом. Рамка для пайки угловым припоем может достичь большего эстетического единства (гладко изогнутый вид), чем сварная рамка.

Среди стальных рам использование стыковых труб снижает вес и увеличивает стоимость. Стык означает, что толщина стенки трубки изменяется от толстой на концах (для прочности) до более тонкой в ​​середине (для меньшего веса).

Более дешевые стальные велосипедные рамы изготавливаются из мягкой стали, также называемой высокопрочной сталью , которая может использоваться для производства автомобилей или других обычных предметов. Тем не менее, более высокого качества рамы велосипеда изготовлены из высокопрочных стальных сплавов ( как правило , хрома - молибдена , или «хромированной» стальных сплавов) , которые могут быть сделаны в легком трубы с очень тонкими датчиками стенки. Одной из самых успешных старых сталей была сталь Рейнольдса "531" , легированная марганцем и молибденом. Более распространенным в настоящее время является 4130 ChroMoly или аналогичные сплавы. Рейнольдс и Колумб- два самых известных производителя велотрубок. Некоторые велосипеды среднего качества использовали эти стальные сплавы только для некоторых трубок рамы. Примером может служить Schwinn Le tour (по крайней мере, некоторые модели), в котором для верхних и нижних трубок использовалась хромомолибденовая сталь, а для остальной части рамы использовалась сталь более низкого качества.

Качественная стальная рама обычно легче обычной стальной рамы. При прочих равных эта потеря веса может улучшить ускорение и характеристики велосипеда при подъеме.

Если этикетка трубки утеряна, каркас из высококачественной (хромомолибденовой или марганцевой) стали можно распознать, резко постучав по нему ногтем. Качественная рама дает колоколообразное кольцо, а стальная рама обычного качества дает глухой звук. Их также можно узнать по весу (около 2,5 кг для рамы и вилки) и типу используемых выступов и концов вил.

Алюминиевые сплавы [ править ]

Алюминиевые сплавы имеют меньшую плотность и меньшую прочность по сравнению со стальными сплавами; однако они обладают лучшим соотношением прочности и веса, что дает им заметные преимущества в весе по сравнению со сталью. Было показано, что ранние алюминиевые конструкции более уязвимы к усталости из-за использования неэффективных сплавов или несовершенной техники сварки. Это контрастирует с некоторыми стали и титановыми сплавами, которые имеют четкие пределы выносливости.и их легче сваривать или паять вместе. Однако с тех пор некоторые из этих недостатков были устранены за счет более квалифицированного персонала, способного производить сварные швы более высокого качества, автоматизации и большей доступности современных алюминиевых сплавов. Привлекательное соотношение прочности и веса алюминия по сравнению со сталью и определенные механические свойства обеспечивают ему место среди предпочтительных каркасных строительных материалов.

Популярные сплавы для велосипедных рам являются 6061 алюминием и 7005 алюминия .

Самый популярный тип конструкции сегодня использует трубы из алюминиевого сплава, которые соединяются между собой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) . Сварные алюминиевые рамы велосипедов начали появляться на рынке только после того, как этот вид сварки стал экономичным в 1970-х годах.

Оптимальная толщина стенки алюминия отличается от диаметра трубы, чем у стали. Его максимальная прочность составляет около 200: 1 (диаметр: толщина стенки), тогда как сталь составляет небольшую часть от этого. Однако при этом соотношении толщина стенки будет сравнима с толщиной стенки банки для напитков, которая будет слишком хрупкой по отношению к ударам. Таким образом, алюминиевые велосипедные трубки являются компромиссом, предлагая соотношение толщины стенки к диаметру, которое не обеспечивает максимальной эффективности, но дает нам негабаритные размеры.НКТ более разумных аэродинамически приемлемых пропорций и хорошей ударопрочности. В результате получается рама, которая значительно жестче, чем сталь. Хотя многие гонщики утверждают, что стальные рамы обеспечивают более плавную езду, чем алюминиевые, потому что алюминиевые рамы более жесткие, это утверждение сомнительно: сама рама велосипеда чрезвычайно жесткая по вертикали, потому что она состоит из треугольников. Напротив, именно этот аргумент ставит под сомнение утверждение о том, что алюминиевые рамы обладают большей вертикальной жесткостью. ^[45] С другой стороны, поперечная жесткость и жесткость на кручение в некоторых случаях улучшает ускорение и управляемость.

Считается, что алюминиевые рамы имеют меньший вес, чем стальные, хотя это не всегда так. Алюминиевая рама низкого качества может быть тяжелее, чем рама из высококачественной стали. Алюминиевые трубы с стыковкой, у которых толщина стенок средних секций меньше, чем у концевых секций, используются некоторыми производителями для снижения веса. Некруглые трубы используются по разным причинам, включая жесткость, аэродинамику и маркетинг. Различные формы сосредоточены на той или иной из этих целей и редко достигают всех.

Титан [ править ]

Титан , пожалуй, самый экзотический и дорогой металл, который обычно используется для изготовления трубок рамы велосипеда. Он сочетает в себе множество желаемых характеристик, включая высокое отношение прочности к весу и отличную коррозионную стойкость. Разумная жесткость (примерно вдвое меньше, чем у стали) позволяет изготавливать многие титановые рамы со «стандартными» размерами труб, сопоставимыми с традиционной стальной рамой, хотя трубы большего диаметра становятся все более распространенными для большей жесткости. Титан сложнее обрабатывать, чем сталь или алюминий, что иногда ограничивает его использование, а также увеличивает усилия (и затраты), связанные с этим типом конструкции. Поскольку титановые рамы обычно дороже, чем аналогичные рамы из стали или алюминиевого сплава, стоимость делает их недоступными для большинства велосипедистов.

В титановых рамах обычно используются титановые сплавы и трубы, которые изначально были разработаны для аэрокосмической промышленности. Чаще всего в титановых велосипедных рамах используется сплав 3AL-2,5V (3,5% алюминия и 2,5% ванадия). 6AL-4V (6% алюминия и 4% ванадия) также используется, но его труднее сваривать, изготавливать трубы и обрабатывать. Часто лампы имеют 3AL-2,5 В, в то время как дропауты и другие периферийные секции изготавливаются из 6AL-4 В. Экспериментальные рамы были изготовлены из коммерчески чистого (CP, т. Е. Нелегированного) титана, но они оказались менее прочными для активного катания, предназначенного для рам такого уровня стоимости.

Широкое стыкование также используется для создания труб небольшого веса с приемлемой жесткостью. Ранние версии Fat Chance Titanium (версии 1992 и 93) имели трубки разного диаметра, сваренные вместе, чтобы создать более жесткую область каретки. Версия 1994 года имела днище с внешним стыком.

Трубки рамы почти всегда соединяются дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW или TIG), хотя на первых рамах использовалась вакуумная пайка . ^{[ необходима цитата ]} Некоторые ранние титановые рамы были сделаны с титановыми трубками, прикрепленными к алюминиевым ушкам, как, например, Miyata Elevation 8000 и Raleigh Technium Titanium.

Углеродное волокно [ править ]

Композит из углеродного волокна становится все более популярным неметаллическим материалом, обычно используемым для изготовления велосипедных рам. ^{[46] [47] [48] [49]} Несмотря на свою дороговизну, он легкий, устойчивый к коррозии и прочный, и ему можно придать практически любую желаемую форму. В результате получается рама, которую можно точно настроить на определенную прочность.там, где это необходимо (чтобы выдерживать нажатие педали), при этом позволяя гибкость в других секциях рамы (для комфорта). Изготовленные на заказ велосипедные рамы из углеродного волокна могут даже быть спроектированы с отдельными трубами, которые прочны в одном направлении (например, сбоку), но податливы в другом направлении (например, вертикально). Возможность конструирования отдельной композитной трубы со свойствами, которые зависят от ориентации, не может быть достигнута с помощью любой металлической конструкции каркаса, обычно используемой в производстве. ^{[50] В} некоторых рамах из углеродного волокна используются цилиндрические трубы, которые соединяются с помощью клея и проушин способом, в некоторой степени аналогичным стальной раме с проушинами. Другой тип рамы из углеродного волокна изготавливается в виде единой детали, называемой монококовой конструкцией.

В одной серии испытаний, проведенных Santa Cruz Bicycles , было показано, что для конструкции рамы идентичной формы и почти одинакового веса карбоновая рама значительно прочнее алюминия, когда она подвергается общей силовой нагрузке (подвергая раму обеим нагрузкам). и сжатие), и ударная вязкость. ^[51] Карбоновые рамы могут быть легкими и прочными, но они могут иметь более низкую ударопрочность по сравнению с другими материалами и могут быть повреждены в случае столкновения или неправильного обращения. Трещины и выход из строя могут возникнуть в результате столкновения, а также из-за чрезмерной затяжки или неправильной установки компонентов. ^[52] Было высказано предположение, что эти материалы могут быть уязвимы для усталостного разрушения, процесса, который происходит при использовании в течение длительного периода времени,^[53], хотя это часто ограничивается межслойными трещинами или трещинами клея на стыках, где напряжения можно хорошо контролировать с помощью надлежащей практики проектирования. Сломанные карбоновые рамы можно отремонтировать, но из соображений безопасности это должно выполняться только профессиональными фирмами в соответствии с самыми высокими стандартами. ^[54]

Многие гоночные велосипеды, построенные для индивидуальных гонок на время и триатлона, используют композитную конструкцию, потому что рама может иметь аэродинамический профиль, невозможный с цилиндрическими трубами, или будет слишком тяжелой при использовании других материалов. Хотя этот тип рамы на самом деле может быть тяжелее других, его аэродинамическая эффективность может помочь велосипедисту достичь более высокой общей скорости.

Помимо углеродного волокна, в матрицу могут быть добавлены другие материалы, такие как металлический бор , для дальнейшего повышения жесткости. ^[55] Некоторые новые высококачественные рамы включают волокна кевлара в углеродные волокна для улучшения гашения вибрации и ударной вязкости, особенно в нижних тубах, перьях сиденья и перьях цепи.

Термопласт [ править ]

Термопласты - это категория полимеров, которые можно повторно нагревать и изменять форму, и есть несколько способов их использования для создания рамы велосипеда. Одним из вариантов реализации термопластичных велосипедных рам являются, по существу, рамы из углеродного волокна с волокнами, внедренными в термопластический материал, а не в более распространенные термореактивные эпоксидные материалы. GT Bicycles была одним из первых крупных производителей, которые начали производить рамы из термопласта с рамами STS System в середине 1990-х годов. Углеродные волокна были свободно сплетены в трубку вместе с волокнами термопласта. Эту трубку поместили в форму.с баллоном внутри, который затем надували, чтобы прижать угольную и пластиковую трубку к внутренней части формы. Затем форму нагревали для расплавления термопласта. После охлаждения термопласта его вынули из формы в окончательном виде.

Магний [ править ]

Некоторые велосипедные рамы сделаны из магния , плотность которого составляет около 64% ​​от алюминия. В 1980-х годах инженер Фрэнк Кирк разработал каркас новой формы, который был отлит под давлением как одно целое и состоял из двутавровых балок, а не труб. Компания Kirk Precision Ltd была основана в Великобритании для производства шоссейных и горных велосипедов с использованием этой технологии. Однако, несмотря на некоторый ранний коммерческий успех, возникли проблемы с надежностью, и производство было остановлено в 1992 году. ^[56] Небольшое количество современных магниевых рам в производстве строятся традиционно с использованием труб. ^[57]

Скандиевый алюминиевый сплав [ править ]

Некоторые производители велосипедов делают рамы из алюминиевых сплавов, содержащих скандий , который в маркетинговых целях обычно называют просто скандием, хотя содержание Sc составляет менее 0,5%. Скандий улучшает сварочные характеристики некоторых алюминиевых сплавов с превосходным сопротивлением усталости, позволяя использовать трубки меньшего диаметра, что обеспечивает большую гибкость конструкции рамы.

Бериллий [ править ]

Компания American Bicycle Manufacturing из Сент-Клауд, штат Миннесота, вкратце предложила комплект рамы из бериллиевых трубок (прикрепленных к алюминиевым проушинам) по цене 26 000 долларов. Сообщалось, что поездка была очень жесткой, но рама также была очень гибкой в ​​поперечном направлении. ^[58]

Бамбук [ править ]

Некоторые велосипедные рамы были изготовлены из бамбуковых труб, соединенных металлическими или композитными столярными изделиями. Эстетическая привлекательность часто была таким же мотиватором, как и механические характеристики. ^{[59] [60]}

Вуд [ править ]

Некоторые велосипедные рамы были сделаны из дерева либо из цельного материала, либо из ламината. Хотя один из них пережил 265 изнурительных километров гонки Париж – Рубе , эстетическая привлекательность часто была таким же мотиватором, как и ходовые качества. ^[61] Дерево используется для изготовления велосипедов в Восточной Африке. ^[62] Картон также использовался для изготовления велосипедных рам. ^[63]

Комбинации [ править ]

Комбинирование различных материалов может обеспечить желаемую жесткость, податливость или демпфирование в разных областях лучше, чем это можно сделать с помощью одного материала. Комбинированные материалы обычно представляют собой углеродное волокно и металл: сталь, алюминий или титан. Одна реализация этого подхода включает металлическую нижнюю трубу и перья цепи с углеродной верхней трубкой, подседельной трубой и перьями сиденья. ^[64] Другой - металлический основной треугольник и цепные перья с карбоновыми сиденьями. ^[65] Карбоновые вилки стали обычным явлением на гоночных велосипедах из всех материалов рамы. ^[66]

Другое [ править ]

В статье о типах велосипедов описаны дополнительные варианты.

Труба с стыковкой [ править ]

Стыкующиеся трубы имеют увеличенную толщину около стыков для прочности, сохраняя при этом низкий вес за счет использования более тонкого материала в других местах. Например, тройное стыкование означает, что труба, обычно из алюминиевого сплава, имеет три разные толщины, причем более толстые секции находятся на конце, где они свариваются. Из того же материала можно изготовить руль.

Припайки [ править ]

Разнообразие небольшой Особенности- бутылки клетка монтажных отверстий, устройство сдвига боссов, кабельные упоры, насосные колышки, кабельные направляющие и т.д., описывается как паяное дополнение , потому что они были изначально, а иногда и до сих пор, пайка на. ^[67]

Приостановление [ править ]

Многие велосипеды, особенно горные, имеют подвеску.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Велоспорт: рамы и материалы из эксплораториума
• «Ревизионистская теория определения размеров велосипедов» Шелдона Брауна - объяснение различных способов измерения размеров рамы.
• Калькулятор размера кадра - простой инструмент для расчета размера кадра
• Металлургия для велосипедистов - обсуждает свойства материала рамы в отношении пригодности к использованию рамы.
• Программа BikeCAD позволяет создавать собственные рамы онлайн.
• Frame Sketcher - это простое приложение HTML5, которое позволяет рисовать и сравнивать кадры онлайн.