Прочностные характеристики карбоновой велосипедной рамы. Карбоновые велосипеды: достоинства и недостатки
Рама – важнейший узел велосипеда, к ней крепятся все остальные узлы и детали.
Материал рамы
Сейчас для изготовления рам используются главным образом сталь, и алюминиевые сплавы. Реже применяются титановые, магниевые сплавы, а также композитные материалы, такие как углепластик.
|
Сталь. Несколько лет назад самыми распространенными были именно стальные рамы. На протяжении почти вековой истории технология производства рам из различных марок сталей была доведена до совершенства. В последние годы в велостроении используются сорта сталей, в которые в качестве легирующих элементов добавляются хром и молибден. Такие рамы называются хромомолибденовыми, или хромолевыми. Иногда используют более дешевые сорта сталей высокопрочных марок (их называют hi -ten ).
Важное преимущество стальной рамы – ее высокая ремонтопригодность. Это означает, что в случае поломки такую раму можно отремонтировать с помощью обычного сварочного аппарата, который можно найти в любой мастерской для ремонта автомобилей. Другим важным свойством стальной рамы является то, что такая рама на неровностях дороги пружинит, гася вибрацию и толчки.
К недостаткам стальных рам относят относительно большой вес (особенно у рам из сталей hi -ten ) и подверженность коррозии. Новые рамы всегда покрываются различными эмалями, которые защищают раму от коррозии. Но в процессе эксплуатации это покрытие легко можно повредить. Поэтому хотя бы один раз в сезон стальную раму рекомендуется осмотреть, и закрасить повреждения лакокрасочного покрытия. Чтобы защитить от коррозии внутренние полости стальной рамы, рекомендуется раму нового велосипеда обработать одним из автомобильных антикоррозийных покрытий (например, «Мовиль»).
Алюминиевые сплавы. В последние годы все большее распространение получают рамы из алюминиевых сплавов. Сплавы, которые используются в велостроении, обозначаются четырехзначным номером (например, 6061 или 7005). Вопреки распространенному мнению, больший номер материала не означает лучшее качество - это число определяет всего лишь состав сплава. Так, в состав сплава 6061 входит, кроме алюминия, еще и магний, кремний, и медь. А в состав сплава 7005 добавлен цинк.
Самое главное преимущество рамы из алюминиевого сплава – меньший, в сравнении со стальной рамой, вес. Рамы из алюминиевых сплавов делаются из более толстых труб, для достижения сравнимой со стальной рамой прочностью, но при этом они все равно получаются легче стальных. Алюминий меньше подвержен коррозии, чем сталь, но при езде в зимнее время по городским улицам, которые обрабатываются солью и различными реагентами, коррозия может вызвать повреждения рамы. Поэтому, если велосипед эксплуатируется зимой, его надо чаще мыть. (Впрочем, это относится к любому велосипеду).
Несколько лет назад приходилось слышать, что алюминиевая рама менее надежна, чем стальная. Но технология производства не стоит на месте, и сейчас на алюминиевые рамы производители дают гарантию не меньшую, чем на рамы из стали. Любой механизм может сломаться, но поломка алюминиевой рамы обычно происходит в результате достаточно серьезной аварии (то же самое можно сказать и про стальные рамы)
К недостаткам алюминиевых рам относят более высокую цену, и ограниченную ремонтопригодность. Сварка алюминиевых сплавов – более сложный технологический процесс, и для ремонта такой рамы требуется как минимум аппарат аргоновой сварки.
Важное свойство алюминиевых рам – высокая жесткость, из-за чего велосипед становится очень легкоуправляемым. Но при этом все неровности дороги передаются на руки и тело велосипедиста, поэтому велосипед с такой рамой часто оборудуется амортизаторами.
Титановые сплавы. Эти материалы удачно сочетают в себе высокую прочность, малый вес, и при этом практически не подвержены коррозии. Титановые рамы, как и стальные, пружинят, гасят толчки и вибрацию, вызванную неровностями дороги, поэтому ехать на таком велосипеде оказывается комфортно. Самым серьезным недостатком рамы из титановых сплавов является достаточно высокая цена, что сильно ограничивает спрос на эти изделия. Серийно велосипеды с титановыми рамами выпускают очень немногие фирмы-производители. На территории России есть несколько заводов, которые изготавливают велосипедные рамы из титановых сплавов на заказ, но для оформления заказа на такую раму надо очень хорошо представлять себе цели, которые вы хотите достигнуть.
Магниевые сплавы. Главное преимущество сплавов на основе магния – очень малый вес и высокая прочность. Рамы из этих сплавов получаются очень легкими, даже легче, чем титановые и алюминиевые, но при этом достаточно прочными. Такие рамы превосходно пружинят и гасят вибрацию не хуже, чем стальные, но пока еще остаются очень дорогими. Другой недостаток магния – высокая химическая активность, поэтому магниевые рамы относительно быстро коррозируют.
Композитные материалы. В последние годы производители велосипедных рам пытаются уменьшить вес своих изделий, одновременно добиваясь высоких прочностных характеристик. При этом используются новейшие достижения не только металлургии, но и химии полимеров. Рамы из углепластика (их еще называют карбоновыми) обладают рядом полезных свойств – легкими, прочными, и при этом они хорошо гасят вибрацию. Важным преимуществом таких рам является полное отсутствие коррозии. Главным недостатком рам из углепластика является очень высокая цена. Кроме того, пока еще углепластиковые рамы получаются хрупкими, боятся ударов. Падение на таком велосипеде может привести к поломке рамы. Впрочем, технология производства постоянно совершенствуется, и не исключено, что будущее именно за композитными материалами.
Рекомендации покупателю
В настоящее время рекомендуется приобретать модель с рамой из
алюминиевого сплава, у него оказывается наилучшим соотношение цены и
качества.
Если вы стеснены в средствах, то можно приобрести велосипед со стальной
рамой.
Если вы можете совершенно четко сформулировать свои требования к
геометрическим и механическим свойствам рамы, то можно заказать изготовление
титановой рамы.
Если вы покупаете подержанный велосипед
Обязательно тщательно проверяйте состояние рамы перед покупкой. При
обнаружении даже небольших трещин в раме отказывайтесь от покупки. Даже на
стальной раме не всякую трещину можно заварить, не потеряв в прочности, а
замена рамы сравнима по затратам с приобретением нового велосипеда
Размер рамы
Одна из самых важных характеристик рамы – ее высота
(H)
. Высотой называется расстояние между кареткой и верхним
срезом подседельной трубы.
Другим важным параметром является база (L)
велосипеда - расстояние между центрами колес. Чем короче база, тем более
поворотливым оказывается велосипед.
Еще один важный параметр – дорожный просвет (h)
-
наименьшее расстояние между поверхностью земли и педалью. Чем больше
дорожный просвет, тем более высокое препятствие можно преодолеть на
велосипеде, не рискуя задеть за него педалью.
Чтобы избавить покупателя от лишних цифр, производители
вводят понятие «размер рамы», в который включают множество параметров.
Примерно так же поступают портные, указывая размер одежды вместо нескольких
десятков параметров выкройки. Приобретая, например, пальто, покупателю не
обязательно измерять длину своих рук и диаметр рукавов. Ему достаточно
знать, что ему нужно пальто размера 50. Но знание своего размера не отменяет
необходимости примерки перед покупкой.
Велосипед должен быть правильно отрегулирован под велосипедиста, чтобы он чувствовал себя комфортно и безопасно. Отечественные велосипеды допускают возможность регулировки в достаточно широких пределах. На современных велосипедах иностранного производства возможности регулировки по росту велосипедиста весьма ограничены. В достаточно широких пределах можно регулировать только положение седла. Поэтому производители выпускают рамы различных размеров. Размер рамы обычно измеряется в дюймах и может меняться от 14-15 до 20-22 дюймов.
Перед покупкой велосипед надо примерить, то есть проверить соответствие размера рамы и роста велосипедиста.
Для этого надо поместить раму между ног, стоя обеими ногами на земле. Приближаемся к рулевой колонке. Расстояние между верхней трубой рамы и промежностью должно быть в пределах 10 -15 см. Если это расстояние меньше, то рама надо выбрать раму меньшего размера.
Это расстояние в 10 -15 см диктуется техникой безопасности. В противном случае, при вынужденной остановке, когда велосипедист должен спрыгнуть с седла вперед, можно получить травму. Ездить на слишком маленькой раме тоже не рекомендуется – будет сложно управлять велосипедом.
Промышленностью выпускаются женские рамы, у которых верхняя труба сильно опущена вниз. Это, конечно, уменьшает прочность рамы. По замыслу разработчиков, такая рама позволит ездить на велосипеде в традиционной женской одежде, и не переносить ногу через седло при посадке.
Рекомендации покупателю
Перед покупкой велосипеда обязательно
примерьте велосипед
под себя.
Во многих магазинах велосипеды продаются в коробках, их сборка должна
производиться покупателем. В этом случае надо попросить продавца достать с
витрины собранный велосипед той же фирмы-производителя и с рамой того же
размера, которую вы собираетесь купить, и померить его.
Учтите, что разные производители могут считать размер рамы немного
по-разному.
Если продавец не дает возможность примерки, то следует отказаться от
покупки.
Никогда не покупайте велосипед заочно, без присутствия того, кто будет на
нем ездить.
Не следует покупать подростку велосипед большого размера "на вырост"
Велосипедная рама призвана удерживать руль перед владельцем, а колеса - под ним. Существует множество форм, металлов, цветов и конструкций рам. Именно рама должна быть первым существенным фактором при выборе всего велосипеда, как при его сборке, так и при выборе готового экземпляра в магазине. Ведь рама определяет предназначение, которое будет выполнять велосипед, посадку наездника, суть и тяжесть обвесов и креплений. Также это оказывает большое значение на конечный вес велосипеда. А какая разница, какого веса будет велосипед?
Велосипед с алюминиевой рамой
Какая разница, сколько весит велосипед
Существует три базовых параметра, которые влияют на вес велосипеда - его устойчивость на дорожном покрытии, управляемость во время маневров и инерция. Последний параметр учитывает не только саму инерцию, но и энергию, которую нужно затратить для ее компенсации. Как бы странно это не звучало, но когда падает вес велосипеда, то все эти показатели улучшаются. Здесь не работает правило - чем тяжелее, тем устойчивее, так как приходится часто менять центр тяжести, а инерцию сложнее компенсировать.
Так что вес всего велосипеда крайне важный параметр, а его рама несет большую часть веса.
Она может быть стальной рамой, алюминиевой или хромо-молибденовой. Иногда встречаются титановые экземпляры. Вес зависит не только от рамы, но и от всех частей комплекта в совокупности, а также от назначения велосипеда. Шоссейные варианты весят обычно 8-9 килограмм, горные варьируются - есть облегченные варианты с весом в 9 кг, средние взрослые аппараты весят до 11 кг, а экземпляры для даунхилла могут достигать среднего веса в 20 кг.
Отдельные спортивные велосипеды стоят дорого и весят строго выверенное количество кг, но слишком разнятся в зависимости от производителя и назначения, поэтому бессмысленно указывать средний их вес. Наиболее дешевые велосипеды-солянки из «Ашана» и других крупных гипермаркетов стоят мало, но комплектация у них как правило тяжелая, ненадежная и негармоничная. Кататься на таком будет неудобно, тяжело и он быстро придет в негодность, а ремонту они, как правило, не подлежат.
Стальная рама
Как стальная рама, так и рама из различных сплавов с участием стали имеют примерно одинаковый вес. Для того, чтобы рама была максимально прочной, в сплав добавляют хром или молибден. Такая добавка позволяет также делать необычные конструкции рамы - утонченные посередине и утолщенные к краям. Это делает раму более легкой и удобной, а интересный внешний вид привлекает внимание особенно в сочетании с оригинальным цветовым решением. По сравнению с алюминиевыми трубами для рамы эти получаются тоньше и эластичнее.
При использовании стальной рамы пропадает необходимость в установке на велосипед карбоновой вилки или рамы. Ведь чем будет гибче выполненная рама, тем дольше она будет служить своему хозяину. Для туристического велосипеда это будет лучшим вариантом, так как они недорогие, но при этом отлично поддаются мелкому ремонту. Проблема велосипеда из стали заключается в легком обретении коррозии и более тяжелым весом по сравнению с рамой из алюминия. К преимуществам этой рамы из такого материала можно отнести:
- Отличную инерцию - после того, как владелец прекратил крутить педали, велосипед долгое время сохраняет отличную скорость;
- Мягкая стальная рама - сталь смягчает силу удара и вибрацию, в сочетании с карбоновой вилкой превращает езду на велосипеде в сплошное удовольствие;
- Изгиб - часто рама из стали изгибается под непривычными углами, что отлично помогает на поворотах;
- Долговечность и отличная способность к ремонту материала - помочь сможет каждый второй сварщик.
Но такая рама имеет и небольшое количество недостатков, среди которых увеличенный вес - в самых облегченных вариантах такая рама будет весить на 1 - 1,5 кг больше, чем другие варианты.
Резкий разгон на такой раме тоже не получится.
Рама из алюминия
Сейчас чаще всего изготавливаются велосипеды с алюминиевой рамой. Такие экземпляры легче, более отзывчивы к неровностям дороги, недороги как в ремонте, так и в покупке, а еще они не подвержены коррозии. Жесткость и вес у такой рамы будет лучше, чем у стальной, но сам металл будет иметь меньшую плотность. Алюминиевая рама получается легкой и жесткой, хотя сам диаметр больше у трубы. Если сравнивать со сталью, то увеличение диаметра труб такой рамы приведет к более жесткому варианту, но вместе с тем и на порядок легче.
Ощущаться изменение жесткости практически не будет, но если это ощущается, то можно поставить на велосипед карбоновые вилки, которые будут смягчать дорогу.
Сломанная рама из алюминия
К преимуществам алюминиевой рамы можно отнести:
- Лучшее среди возможных соотношение между весом и стоимостью конечного результата. Самая низкосортная рама не весит больше 2 кг, а хорошего качества - не более 1,5 кг;
- Резкий и хороший разгон на любой местности;
- Алюминий не подвергается коррозии металла;
- Является лучшим вариантом для велосипедистов с большим весом.
Недостатки этой рамы прямо противоположны достоинствам рамы из стали.
- Рама из такого материала не только быстро разгоняется, но и так же быстро теряет всю свою инерцию.
- Она является жесткой - алюминий не может погасить вибрации при катании. В сочетании с ригидной вилкой и вовсе катание может превратиться в мучение.
- Люди с маленьким весом с трудом будут на нем кататься.
- Больше 10 лет такая рама не прослужит, так как накапливает свою усталость и в самый неподходящий момент просто лопнет.
- Ремонту также подлежит далеко не каждая поломка такой рамы.
Мы начинаем серию статей, в которой поговорим о материалах, используемых для изготовления велосипедных рам.
Основа любого велосипеда - рама. От ее качества, надежности и прочности зависит практически весь велосипед.
Нужно понимать, что характеристики рамы зависят не только от материала, из которого она изготовлена, но и в немалой степени от технологии его обработки, качестве сварки (соединения труб рамы между собой), ее . Все это влияет на эксплуатационные и ходовые характеристики всего велосипеда.
Для изготовления рам современных велосипедов обычно используют следующие материалы:
- Сталь (обычную, углеродистую, хромомолибденовую).
- (Titanium)
- Различные редкие, экспериментальные и оригинальные материалы (магниевые (Magnesiumc), алюминиево-скандиевые, бериллиевые сплавы, бамбук и т.д.)
У каждого типа материалов есть свои плюсы и минусы. Попробуем с ними разобраться.
Первая статья будет посвящена самому распространенному материалу, который используется при изготовлении велорам - стали.
Различные марки сталей используется для этого уже более 100 лет и, на мой взгляд, это не предел. На сегодняшний день, несмотря на широкое использование других материалов, стальных байков меньше не становится. А перспективы использования вселосипедов с такими рамами не только не ухудшаются, но и наоборот, становятся все более оптимистичными. Современные технологии варки сталей позмоляют получать маркисо все более улучшенными характеристиками.
Сталь, используемая для производства рам, бывает обычно трех типов:
- Обыкновенная сталь (steel)
- Высокотянутая или углеродистая сталь (High Ten)
- Хромомолибденовые сплавы (Cro-Moly)
Обыкновенная сталь (steel)
Это самый низший тип сталей, используемый при изготовлении рам для самых дешевых велосипедов. Они быстро ржавеют, очень непрочные и тяжелые. Мы на них не будем останавливаться. Если услышите высказывание, что «этот велосипед сделан из водопроводных труб» - это как раз о них. Китайцы красят такие велосипеды в яркие краски, но это совсем не улучшает их остальных характеристик.
Велорамы из углеродистой (высокотянутой) стали (High Ten)
Рамы из этих сталей обладают очень хорошими прочностными характеристиками, стойкостью к ржавчине. Благодаря гибкости стали такие рамы хорошо ведут себя на дороге, гася ее неровности. С учетом того, что дороги в нашей стране уже много лет не самые ровные в мире и улучшений в ближайшее время не предвидится, эти рамы будут еще долго востребованы.
На велосипедах, изготовленных из них можно совершенно спокойно прыгать с бордюров и более высоких препятствий. Они нормально выдерживают и вообще, нагрузка на велосипед порядка 150 кг выдерживается ими совершенно спокойно.
Велосипедные рамы из хромомолибденовой стали (Cro-Moly)
Хромомолибденовая сталь получается при добавления молибдена во время её варки. Молибден придает стали мелкозернистую структуру, повышает ее прочностные характеристики и увеличивает прокаливаемость. Чаще всего, для производства бесшовных труб, из которых изготавливают велосипедные рамы, используется легированная конструкционная хромомолибденовая сталь 30ХМА по ГОСТ 4543 или по американской классификации сталь 4130.
Эти марки стали легче, прочнее и надежнее, чем углеродистая сталь, описанная выше. Однако их цена значительно больше, чем углеродистых. Цена на высококачественную хромомолибденовую раму будет начинаться от 400$ (и это только рама!). Так что говорить о доступности велосипедов с такими рамами для обычных граждан в нашей стране не приходится.
Эти марки сталей гораздо меньше подвержены коррозии, чем предыдущие.
Проблемой при производстве таких рам является то, что найти хорошую хромомолибденовую сталь не так просто. Часто это более дешевые марки сталей. По информации в интернете настоящие профессиональные хромомолибденовые стальные рамы производит только фирма Marin (ну может еще один-два элитных бренда).
Свойства стальных велосипедных рам
Часто в обычных и интернет-магазинах продавцы говорят, что стальные велосипеды «это уже прошлый век», что сейчас на них никто не ездит. Это далеко не так. Современное развитие технологий и металлургии позволяет изготавливать стали, с гораздо лучшими свойствами, чем прошлом веке. Они крепче, так что даже трубы с более тонкими стенками спокойно выдерживают статические и динамические нагрузки, возникающие при поездке, при меньшем весе.
Плюсы стальных рам:
Недостатки стальной рамы
- Больший вес, по сравнению с рамами, изготовленными из других рассматриваемых нами материалов.
- Подвержены коррозии - могут ржаветь. Однако, при нормальной эксплуатации, если велосипед нормально покрашен, а не поцарапан, не зимует на улице и под дождем, регулярно моется и смазывается - он прослужит не один десяток лет.
Хочется немного остановиться на вопросе веса, который практически всегда приводят противники стальных рам.
Часто именно этот аргумент проталкивают современные маркетологи и продавцы, призывая покупать более легкие алюминиевые, карбоновые или титановые велосипеды, правда, забывая при этом упомянуть их цену и некоторые другие недостатки. А ведь вес - важная, хотя и не самая главная характеристика рамы, особенно для обычного, а не гоночного велосипеда.
Самая главные ее характеристики - прочность, жесткость и надежность. Обычный велосипедист не участвует в гонках на скорость, он использует велосипед или для получения удовольствий от велопрогулок или для работы.
Небольшое замечание: Мы используем два термина жесткость и прочность. Иногда возникает вопрос - чем жесткость отличается от прочности? Поясняем:
Жесткость - это способность материала не менять форму под воздействием нагрузки. Чем меньше жесткость, тем больше гибкость, пружинистость и амортизационные свойства материала.
Прочность
- это способность матриала не разрушаться под воздействием на него нагрузки.
К тому же часто для уменьшения веса, стальные рамы делают из баттированных труб (баттированные трубы - это трубы с переменной толщиной стенок) или из труб с переменным или специальным профилем, которые позволяют снизить вес велосипеда, не ухудшая его прочности и надежности.
Баттирование бывает двойным или тройным. Т.е. толщина стенки трубы может меняться два или три раза. При этом в местах наибольших нагрузок, например, в местах сварки, стенка толще, чем в местах с меньшими нагрузками.
По поводу труб с не круглым профилем. Как видно на приведенной фотографии, у городского женского велосипеда Formula Breeze 2016 , продающегося в , верхняя рама имеет треугольную форму, а нижняя - овальную, вытянутую в вертикальной плоскости. Такой профиль делает всю конструкцию более прочной, чем если бы она была выполнена из обычных круглых труб. Да, честно говоря, и вид становится симпатичней.
Еще одно очень хорошее качество этого материала в том, что он достаточно дешев и велосипеды, изготовленные на основе таких рам, рядовой потребитель в нашей стране может позволить себе купить. Покупать велосипед по цене подержанного автомобиля могут далеко не все. Особенно в нашей стране.
Очень много детских и подростковых моделей велосипедов делается на основе стальных рам. Именно потому, что они надежны и дешевы, не боятся падений и неаккуратного отношения. Ну а что касается подростковых моделей, то вспомните, многие ли из Вас в детстве степенно разъезжали на своих великах во время прогулки. Нет. В основном это были гонки, прыжки, падения и столкновения. Именно поэтому подростковый велосипед должен быть крепким и надежным.
А сколько стальных велосипедов в семьях переходит от старшего ребенка младшему, а потом еще и детям друзей. Такие байки совершенно свободно служат более 10 лет, а то и более.
Помните, старые советские велосипеды? Ведь их до сих пор можно встретить на наших дорогах и часто именно это говорит о качестве материала, из которого они изготовлены. А в то время их изготавливали только из стали. И то, что он весит больше, чем алюминиевый, для большинства наших велосипедистов не играет никакой роли - они на нем ездят для себя, а не устанавливают рекорды на велотреке.
В качестве выводов хочется сказать следующее: миром правит маркетинг, а нам нужно пользоваться здравым смыслом.
Если нужен велосипед не для гонок по треку, а для обычных жизненных потребностей: надежный, прочный и, самое главное, не очень дорогой, то модель со стальной рамой - хороший выбор.
Помните только, что велосипед состоит не только из рамы, но и из других деталей и от их качества то же зависит комфорт и безопасность Ваших поездок.
В следующей статье мы рассмотрим и как они влияют на поведение велосипеда.
От переводчика
Когда собрался писать статью про свойства разных материалов для рам - нашел в Интернете статью John Olsen про рамы из различных материалов. Мне она показалась интересной и не противоречащей моим понятиям о прочности (все-таки я по образованию - специалист по прочности и долговечности авиационных конструкций, проработал несколько лет в лаборатории прочности ЛА в КуАИ). Язык статьи показался мне вполне понятным для неспециалиста, что тоже большой плюс.Честно говоря, не стал искать в русскоязычном Интернете перевод (может, и есть уже) и перевел статью сам. Olsen осветил большую часть проблем, о которых я собирался писать - не вижу смысла повторять то, что уже написано и вполне, на мой взгляд, понятно, толково и справедливо.В статье не упоминаются принятые среди специалистов термины "удельная прочность" и "удельная жесткость", означающие отношения значений прочности или жесткости к плотности материала, и характеризующие, насколько материал прочный (или жесткий) в расчете на единицу веса, но косвенно дается понять, что эти характеристики приняты конструкторами во внимание.И еще один момент - следует различать, когда идет речь о прочности (жесткости) материала, а когда - о тех же свойствах конструкции. В конструкции (раме) для увеличения прочности и жесткости увеличивают диаметр труб, меняют форму их сечения, применяют различную (в том числе переменную по длине трубы) толщину стенок и т.д. - и все это - для компенсации недостаточных свойств материала. С другой стороны, труба большего диаметра обычно весит больше, чем такая же, но меньшего диаметра и из того же материала - но большая труба жестче. Есть еще и технологические факторы, не затронутые в данной статье (легкость в обработке, свариваемость и т.д.), но влияющие на выбор конструктора.Со своей стороны, я решил написать статью о различиях свойств алюминиевых сплавов 6061, 7005 и 7075.
Введение
Жесткость, вес и прочность велосипедных рам определяются множеством факторов, только некоторые из которых определяются исключительно свойствами материала. Конструкция рамы, оптимальная для одного материала, будет отличаться от оптимальной для другого, поскольку материалы сильно различаются по прочности, жесткости и плотности (весу).
Лучшие алюминиевые рамы имеют толстые тонкостенные трубы и не изгибаются из стороны в сторону, когда вы разгоняетесь. Лучшие стальные рамы имеют тонкостенные трубы малого диаметра и заметно изгибаются при разгоне. Титановые и углепластиковые (карбоновые) рамы находятся посередине между ними.
Опытные велосипедисты часто делятся на два лагеря, сторонники стальных рам критикуют излишнюю жесткость алюминиевых рам и их фанатов, порицающих гибкость легких стальных рам. Мы объясним преимущества и неудобства большинства материалов рам и сравним их на графике, отражающем, насколько они жесткие по сравнению со сталью.
Насколько жесткий ваш байк?
Сравнение жесткости (относительно стали) для различных материалов рам
Reynolds 853 Steel Alloy - Стальной сплав Рейнольдс 853
1010 Steel Alloy - Стальной сплав 1010
Unidirectional Carbon/Epoxy - Однонаправленный углепластик на основе эпоксидной смолы
6Al/4V Titanium Alloy - Титановый сплав 6Al/4V
3Al/2.5V Titanium Alloy - Титановый сплав 3Al/2.5V
7075 Aluminum Alloy - Алюминиевый сплав 7075
6061 Aluminum Alloy - Алюминиевый сплав 6061
Carbon Weave/Epoxy - Углепластик плетеной структуры на основе эпоксидной смолы
Сталь
Сталь жесткая, но плотная (тяжелая). Легкие рамы адекватной жесткости и прочности делают из труб относительно маленького диаметра, но сталь - неподходящий материал для легких рам или больших сильных наездников. Стальные рамы из низкопрочных сталей (недорогие) нуждаются в толстостенных трубах, чтобы быть достаточно прочными, и они тяжелы. Более прочная сталь позволяет изготавливать тонкостенные трубы, но тогда понижается жесткость. Последние разработки включают "закаливаемые на воздухе" стали очень высокой прочности, типа Reynolds 853. (В отличие от большинства других типов сталей, закаливаемые воздухом стали приобретают, а не теряют прочность, когда они охлаждаются после сварки). Все стали имеют ту же самую жесткость, независимо от прочности - 853 не более жесткая, чем 1010 (низкопрочная сталь).
Плюсы:
Лучшие стальные сплавы очень прочны
Лучшая жесткость повсюду
Долговечны
Закаливаемые на воздухе стальные сплавы делают возможным ультравысокую прочность
Минусы:
Должны быть тяжелыми - материал, неподходящий для больших легких рам
Ржавеют
Алюминий
Алюминиевые рамы могут быть очень жесткими и легкими, потому что плотность алюминия очень мала, но трубы рамы должны быть больше в диаметре для компенсации более низкой прочности. Однако сегодня эти "толстотрубные" рамы - распространенная конструкция для качественных велосипедов. Недавние усовершенствования включают добавки в сплав Скандия, элемента, который увеличивает прочность. В целом, алюминий - хороший материал для жестких, легких рам для райдеров всех размеров. Это - также один из двух материалов, которые хорошо подходит для рам нетрадиционных форм.
Плюсы:
Втрое менее плотный, чем сталь, позволяет использовать большие ("толстые") трубы
Легко принимает аэродинамические формы
Даже дешевые рамы могут быть легкими
Позволяет изготовить легкую раму для крупного райдера
Не ржавеет
Минусы:
От одной трети до половины прочности лучших сталей (может сломаться)
Одна треть жесткости любой стали, требуются трубы большого диаметра
Скромная усталостная прочность
Не легко ремонтируется или восстанавливается
Большие, тонкие трубы легко повредить при аварии
Титан
Титан имеет превосходный баланс свойств для создания рам, и дает лучшую комбинацию долговечности и веса. Сплавы титана наполовину столь же жесткие как сталь, но также и вполовину менее плотные. Лучшие сплавы титана сопоставимы по прочности с самыми прочными сталями. Жесткие титановые рамы требуют труб большего диаметра, чем сопоставимые стальные рамы, но не столь большого диаметра, как алюминий. Титан - очень коррозионно стойкий, и очень легкие рамы могут быть сделаны достаточно жесткими и достаточно прочными для больших райдеров. Большинство титановых рам - из сплава 3Al/2.5V (3% алюминия/2.5% ванадия, остальное - титан), хотя все чаще используется более прочный сплав 6Al/4V (6% алюминия/4% ванадия, остальное титан).
Плюсы:
Половина плотности стали, делает самыми легкими наиболее эластичные рамы
Столь же прочный, как и большинство сталей
Не ржавеет - никакая окраска не требуется
Хорошие усталостные свойства
Позволяет изготавливать легкие рамы для крупных райдеров
Минусы:
Половина жесткости стали (также известна как излишняя гибкость)
Сложен в ремонте и обработке
Дорогой
Углепластик
Отдельные волокна углерода чрезвычайно прочны и жестки, но эти их свойства бесполезны, если волокна не выстроены в строгую структуру и не скреплены между собой сильным "клеем" (обычно эпоксидная смола). В отличие от металлов, в которых прочность и жесткость являются почти теми же самыми во всех направлениях, композиты из углеродных волокон могут производиться с более высокими прочностными и жесткостными характеристиками в тех направлениях, где это нужно (например, жесткий по сторонам и гибкий вертикально). Это - лучший материал для рам нетрадиционных форм, поскольку позволяет формоваться и настраивать свои свойства как ни один металл (путем создания многослойных конструкций с разноориентированными волокнами).
Плюсы:
С готовностью формуется в экзотические формы
Превосходная усталостная прочность
Не ржавеет
Прочность и жесткость контролируются на стадии создания рамы
Низкая плотность и высокая прочность делают возможным создание очень легких и прочных рам
Минусы:
Очень дорогой материал
"Бомба" - если изделие плохо разработано или изготовлено (слишком жесткое или слишком гибкое) - может быть "чувствительным" (склонным к поломке).
Текст: Сергей Судариков AKA Honzales .
Велорамы являются основой велосипеда – на них крепятся остальные составные части байка, они поддерживают тело водителя, получают на себя 70% всех нагрузок. Чаще всего владелец транспортного устройства подбирает раму по ее весу – чем легче рама для велосипеда, тем проще управлять байком, выше скорость перемещения. Вес изделия зависит от типа материала, который используется для создания детали. Существует несколько вариантов материалов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.
Какие бывают рамы — краткое описание материалов
Сейчас производители используют следующие типы оснований для рам:
- углепластик – единственный «не металл», который применяется для создания рамы велосипедов, из-за специфических свойств, самый спорный из всех;
- алюминий – алюминиевые велосипедные рамы считаются самыми распространенными из вариантов, несмотря на низкий показатель жесткости;
- сталь – стальная рама для велобайка состоит из сплавов разных металлов (магний, титан, сама сталь).
Непрофессионалы велосипедного спорта считают, что основным (фактически, единственным) показателем качества рамы является ее жесткость. «Чем выше жесткость, тем круче рама», — говорят они, однако данное утверждение неправдиво. Если следовать данной теории, то алюминий, который проигрывает в показателях жесткости (если у стали жесткость равняется 30, то у алюминия – 10), является некачественной основной, однако почему профессионалы часто заказывают именно подобные изделия? Алюминиевый тип основания содержит в себе трубки, выполненные с учетом технологии «баттинга», поэтому жесткость у рамы более чем хорошая. Однако нельзя считать данный материал для рамы велосипеда лучшим. Стоит рассмотреть все варианты подробнее.
Углепластик
Самый спорный тип материала, который часто недооценивают. Причина такого отношения кроется в происхождении основы – углепластик не является металлом или сплавом, это волокна углерода, скрепленные смоляными выделениями. Углеродная рама может быть цельной или комбинированной.
- Цельный вариант создан исключительно из углепластика, такая рама отличается высокой прочностью и легкостью. Но если устройство создавали непрофессионалы, которые могут не соблюсти правила изготовления, цельная рама может лопнуть. Профессиональные рамы же очень дорогие, куда дороже остальных вариантов.
- Комбинированная рама сочетает в себе углепластик и опорные элементы из металла. Соответственно, металл в раме дает ей как все свои преимущества, так и недостатки.
Чтобы добиться прочности изделия, создатели монококовых рам стараются комбинировать слои углеволокна, чтобы они переплетались друг с другом, тем самым укрепляя каркас. При этом в раме не будет «мест напайки», как это случается с металлическими изделиями, углепластик будет иметь высокую жесткость только за счет соблюдения направления слоев.
Важно: данный материал велосипедных рам очень легкий, поэтому углепластиковые рамы всегда устанавливаются в спортивные байки. За счет легкости изделия, любые прыжки и трюки на велосипедах будут даваться легче, чем владельцам металлических байков.
Также в углепластиковых рамах важно, сколько материала ушло на создание основания, чем больше – тем прочнее будет изделие. Однако цена углеволокна высока, поэтому многие «кустарные» предприятия экономят на материале, из-за чего велосипеды с такой рамой ломаются и крошатся во время прыжков. Нужно очень внимательно выбирать поставщика, смотреть сопроводительные документы при покупке.
Преимущества материала:
- возможность создать раму необычной формы и вида;
- крепкая рама, как в определенных местах, так и по всем направлениям;
- долговечность;
- высокая жесткость и прочность;
- очень небольшой вес велосипеда.
Недостатки материала:
- невозможность ремонта;
- при использовании некачественной рамы – высокая вероятность поломки или деформации от удара;
- высокая стоимость.
Магний
Недостаточно изученный (в качестве основы для рамы) материал, который используется энтузиастами. Магний часто применяется в качестве основания для отдельных частей байка, к примеру, им покрывают амортизационные вилки для уменьшения их веса. Но нельзя не перечислить материал в списке «какие бывают рамы», так как некоторые профессионалы из США во время выступлений выставляли напоказ цельные магниевые рамы велосипедов.
В целом, данный материал нельзя назвать практичным или оправданным в применении. Это легкая рама для байка, однако она слишком дорогая. Магний легко гнется и деформируется, поэтому при падении велосипеда есть вероятность полной поломки основы или ее накола. Если за данной рамой плохо ухаживать, то коррозия быстро уничтожит основание велосипеда.
Интересно: производители данных рам заявляют, их лучшие велосипедные рамы из магния чрезвычайно прочные, поэтому никаких поломок с изделием быть просто не может. Профессиональные спортсмены опровергают эти заявления, демонстрируя факты – переломанную раму из магния после единственного проведенного соревнования.
Преимущества материала:
- высокая динамика езды байка с такой рамой;
- самый низкий вес среди аналогов.
Недостатки материала:
- недолговечность – рама будет в порядке не более трех лет, затем начнет трескаться;
- высокая стоимость;
- слабая надежность – рама может лопнуть от падения или удара;
- слабая устойчивость к коррозии рамы для велосипедов.
Титан
Профессионалы называют титановые изделия «лучшие рамы для байков, которые могут себе позволить только богатые велосипедисты». Так как стоимость рамы высокая, их позволяют себе спортсмены, а не любители. Титан прочный, долговечный, легкий, но дорогой.
Преимущества материала:
- малый вес;
- высокая устойчивость к повреждениям – лучшая основа для горного велосипеда;
- сопротивляемость к царапинам – долго будет сохранять красивый внешний вид;
- высокая устойчивость к коррозии;
- долговечность – ремонт ей просто не понадобится десятилетиями.
Недостатки материала:
- высокая стоимость.
Сталь
Стальная или алюминиевая рама считается наиболее доступными и распространенными вариантами, однако стальные более дешевые. Изготовлять подобные изделия просто, цена их низкая, поэтому стальная рама для байка используется новичками в 90% случаев. Со временем они меняют это вариант на более практичный и профессиональный, так как данная рама для велосипедов имеет существенные недостатки. У нее большой вес, коррозия сталь съедает почти сразу, если за рамой не ведется уход, к тому же подобные изделия имеют ограничения – ездить на данных велосипедах могут только легкие велосипедисты.
Разработчики попытались обойти недостатки изделия, применяя особенную закалку стали — Cro-Mo. В результате получилась хромомолибденовая рама, которая лишилась некоторых недостатков, но утратила главное достоинство – низкую цену. Также стоимость повышает баттинг – технология «апгрейда» рамы, в результате которой в определенных местах рама утончается, а ее общий вес снижается.
Преимущества материала:
- низкая стоимость (с Cro-Mo она выше, но все же низкая);
- удобство ремонта;
- гибкость.
Недостатки материала:
- ограничения по весу ездока;
- уязвимость к коррозии;
- высокий показатель веса.
Алюминий
Легкая рама для байка, алюминиевое изделие, на самом деле, изготавливается из сплавов. Чаще всего в ход идут кремний, магний, цинк, скандий, сталь. Чем выше качество рамы – тем больше ее порядковый номер в маркировке (6065, 7000). Если выбирать алюминий или сталь, то лучше остановится на первом варианте – материал легкий, прочный, достаточно дешевый. Разумеется, все зависит от того, какой велосипед будет носить эту раму – горный байк с алюминиевой рамой прослужит человеку недолго, так как сплав накапливает усталость, поэтому со временем основа сломается.
Несмотря на это, любители алюминиевой рамы повсюду – данный материал очень часто используется при создании байков любой фирмы, постепенно вытесняя сталь.
Преимущества материала:
- нет ограничений по весу ездока;
- устойчивость к проявлению коррозии;
- низкий вес.
Недостатки материала:
- низкая прочность с годами из-за накапливания повреждений;
- плохой накат;
- выделение вибрации при езде.
Какие бывают рамы для новичков?
Чаще всего новенькие велосипедисты выбирают либо алюминиевую раму, либо стальную. Они дешевые, доступные, их можно ремонтировать. На вопрос, что лучше из вариантов, ответить нельзя, так как каждый тип имеет свои плюсы и минусы.
