Содержание
Типы чопперных рам
Как говорится: «Здание настолько хорошо насколько хорош его фундамент». Если вы строите дом на «хлипком» фундаменте, то в дальнейшем неприятности вам гарантированы. То же самое относится к мотоциклам. Каков ваш стиль езды? Вам нужен стиль или функциональность? Это будет повседневная рабочая лошадка или байк для парадных выездов? На эти, как и на другие вопросы, нужно ответить прежде, чем будет принято решение о конструкции рамы.
Чтобы лучше понять, что делает раму рамой, рассмотрим основные типы рам – Hardtail (жесткие безамортизационные рамы), Softail (полумягкие, с подрессореным треугольным маятником), и традиционную маятниковую систему на амортизаторах с резиновыми креплениях, получившую название Rubber Mount.
Для начала посмотрим на основные компоненты рамы на примере рамы типа Softail.
A: Скрытые регуляторы оси. Стальные пластины, изготовленные для установки задней оси, настраиваются винтом с внутренним шестигранником.
B: Маятник (обведен красным). Задняя часть рамы, используемая для установки заднего колеса. Маятник закреплен на раме, на поворотной оси. Система подвески, закрепленная болтами между рамой и маятником, используется для амортизации и ограничения перемещения маятника.
C: Боковые пластины. Куски холоднокатаной стали, обработанные для точного крепления поворотной оси. Пластины (две) привариваются к трубам поперечины сверху и к нижним дугам снизу.
D: Поворотная ось. Из твердой стали, круглого проката (например 35 ХГСА), закрепляется на боковых пластинах и обеспечивает точку вращения для маятника.
E: Плита под трансмиссию. Обработанная толстолистовая сталь, к которой прикручивается болтами трансмиссия. Эта плита может быть соединена болтами или привариваться к раме.
F: Масляный бак. Бак из листового металла, в котором находится масло для системы смазки двигателя. (V-Twin требует обильной смазки)
G: Центральная стойка. Труба, приваренная между основой и поперечной распоркой, чтобы прибавить жесткость раме.
H: Трубы поперечины. Изогнутые трубы, создающие пространство для сидения. Они привариваются к верхней трубе спереди и к боковым пластинам сзади.
I: Зажим сидения. Небольшой кронштейн, используемый для закрепления передней части сидения.
J: Верхний кронштейн крепления двигателя: Тяжелая стальная скоба, приваренная к нижней части основания для крепления V-Twin’a.
K: Площадки крепления двигателя.: Две стальные плиты, позволяющие закрепить двигатель в передней и центральной части рамы, используя стандартный крепеж двигателя.
L: Наугольник рулевой колонки. Кусок полосовой стали приваренный к основанию цапфы, нижним дугам и трубе наугольника рулевой колонки. Он используется для добавления прочности этой критической области рамы за счет перераспределения давления и нагрузки по большей поверхности.
M: Нижние дуги. Нижние дуги (здесь их две) привариваются к корпусу цапфы спереди и к боковым пластинам сзади. Вертикальные части иногда называются нисходящими трубами.
N: Переходники органов управления: Выступы с резьбовыми отверстиями, которые используются для установки органов управления (тормоз, рычаг КПП).
O: Труба наугольника рулевой колонки. Деталь усиления рамы, которая связывает нижние дуги и основание. Увеличивает жесткость рамы в районе рулевой колонки и служит для крепления наугольника.
P: Крепление топливного бака: Плоская стальная полоса для крепления топливного бака к раме.
Q: Рулевая колонка. Обработанный кусок стальной трубы с установленными в него подшипниками или обоймами подшипников для крепления руля.
S: Верхняя труба/основание: Часть рамы между рулевой клонкой и трубами поперечины.
Hardtail
Это самый простой и надежный тип рам, соответственно самый дешевый. Его отличительная особенность – отсутствие маятника как такового, то есть задняя часть рамы жестко фиксирует колесо, не позволяя ему перемещаться относительно всей конструкции. Таким образом, все амортизирующий функции принимает на себя резина колеса за счет сжатия в нем воздуха, седло и задница байкера. Поэтому на мотоциклах с таким типом рам зачастую можно увидеть подпружиненное седло.
Рамы Hardtail строятся, как правило, под определенные параметры мотоцикла, так как переделке такие рамы подвергаются с трудом. Основными параметрами, от которых прежде всего зависят основные размеры рамы являются диаметр и ширина заднего колеса, а также место расположения водительского сиденья. Так что при постройке такой рамы нужно точно определиться со всеми компонентами будующего мотоцикла.
Softail
По внешнему виду такая рама очень напоминает жесткую, так любимую в США. Однако, на этом типе рам устанавливается маятник, способный при помощи амортизаторов гасить вибрации и вертикальные перемещения заднего колеса. Сами амортизаторы, как правило, располагаются либо под пластиной трансмиссии, либо под сиденьем водителя. В первом случае используются амортизаторы обратного действия, во втором – обычные.
Этот тип рам один из самых популярных, чему способствует привлекательный внешний вид, так как заднее колесо ничем не загораживается. Вместе с тем, такие рамы одни из наиболее сложных в изготовлении, поэтому и цены на них значительно выше рам типа Rubber Mount и тем более Hardtail.
Rubber Mount
Несмотря на такое малознакомое название, этот тип рам один из самых старых. Именно такими рамы наиболее часто можно встретить на серийных чопперах – вспомним, хотя бы «Урал».
Рамы Rubber Mount одни из самых комфортабельных – гашение вибраций производится двумя амортизаторами, причем их размер практически не ограничен, отчего можно их подобрать по своему вкусу. Сами амортизаторырасполагаются по обоим сторонам маятника, а не скрыты внутри рамы. Именно их видимость для кого-то является плюсом, а для кого-то минусом. Первым нравятся дополнительные хромированные детали на своем байке, вторые не желают закрывать свое шикарное заднее колесо. Однако, это дело личных предпочтений.
Этот тип рам один из самых демократичных к доработкам и переделкам, что позволяет придать мотоциклу самые экстравагантные очертания. В основном это обусловлено относительной независимостью параметров маятника и всей остальной рамы.
Естесственно, здесь описаны лишь три основных концепции рам, используемых при постройке чопперов и кастомов. Существуют также и другие оригинальные решения, как например консольное крепление заднего колеса, но они чрезвычайно редки.
Как бы то ни было, вам самим решать какая рама будет на вашем мотоцикле, а эта статья, надеемся, помогла вам определиться с плюсами и минусами каждого из этих трех типов.
Рама мота предназначена для выполнения ряда функций, которые можно разделить на «структурные» и «геометрические».
Со структурной точки зрения, рама служит для расположения и крепления двигателя, трансмиссии. подвески и прочих вспомогательных деталей. Для эффективного выполнения этой функции рама должна быть жесткой, прочной и по возможности легкой.
С геометрической точки зрения, рама обеспечивает требуемые геометрию рулевого управления и подвески, колесную базу и центр тяжести. Кроме того, рама выполняет еще одну важную функцию: она обеспечивает расположение колес на одной линии. Рама должна быть достаточно жесткой под воздействием сил, появляющихся при движении в повороте, ускорении и торможении без воздействия со стороны рулевого управления и подвески. В данном случае главными критериями служит взаимное расположение рулевой колонки и оси качания рычага подвески — рама должна обеспечить поддержание рулевой колонки в вертикальной плоскости, а оси качания рычага подвески — в перпендикулярной, горизонтальной плоскости.
Именно эти факторы и определяют конструкцию рамы со времен появления первых мотоциклов. При отсутствии соответствующей прочности и жесткости рамы может происходить смещение переднего колеса относительно заднего в пределах от небольшого до совершенно опасного. Недостаточная жесткость рамы может не только служить причиной затрудненного или неприятного передвижения на машине, она может сводить преимущества двигателя на нет, вынуждая придерживаться осторожного стиля езды, оставляя таким обрезом данную модель далеко позади более сложных соперников. За прошедшие годы накопилось много гримеров в сфере гоночных мотоциклов, когда машины с превосходными рамами, но скромными двигателями одерживали победу над конкурентами с замечательными двигателями и сомнительной ходовой частью.
Рынок дорожных мотоциклов устанавливает другие требования, которыми руководствуются при окончательном выборе типа рамы для конкретной модели. В этой связи стоимость и форма обладают почти таким же значением, как и прочие характеристики рамы. Бесспорно, что хорошо сконструированная рама может преобразить почти любую машину. Возможность уделять внимание подробностям, присутствующая только в условиях мелкосерийного производства (результатом чего является высокая стоимость) объясняет не снижающуюся популярность тюнинговых рам. В довольно узко специализированных областях, заполненных производителями рам для гоночных мотоциклов и тюнинговых рам для дорожных, такими как Bimota и Harris, очевидна совокупность интуиции, знаний и мастерства.
Распределение веса и центр тяжестиПравить
Распределение веса всех узлов мотоцикла в целом определяет положение центра тяжести машины. Конструкция мотоцикла не предоставляет широкого простора для изменения традиционного расположения крупных узлов, как-то: двигателя, передней и задней подвески, топливного бака. К счастью, такое расположение узлов довольно удобно с точки зрения общего распределения веса. Но даже незначительное изменение центра тяжести может оказать заметное влияние на управляемость машины.
Центр тяжести оказывает влияние на два основных показателя: во-первых, ускорение и торможение, во-вторых, прохождение поворотов. Возможно, это вызовет удивление, но при выборе конструкторами его положения значение центра тяжести при прохождении поворотов оказывает меньшее влияние, чем при ускорении и торможении. Центр тяжести определяет степень перераспределения веса при ускорении и торможении, а следовательно, имеет ярко выраженное влияние на коэффициент сцепления шин с дорожным полотном.
При идеальном положении центра тяжести пробуксовка заднего колеса во время ускорения начиналась бы только при отрыве переднего колеса от земли. Аналогично, блокирование переднего колеса в процессе торможения начиналась бы только при отрыве заднего колеса от земли. При высоком центре тяжести трогание с места и остановка происходят легко, без потери сцепления с дорогой. Если же центр тяжести располагается низко, то перед троганием или остановкой шина всегда будет пробуксовывать или блокироваться. При высоком центре тяжести усиливается эффект перераспределения веса, а это способствует улучшению сцепления с дорогой. Желательно обеспечить максимально возможное сцепление с дорогой: задней шины — при ускорении, а передней — при торможении. Для достижения этого на гоночных мотоциклах центр тяжести располагается соответствующим образом, именно из-за этого они так много времени проводят на одном колесе! На величину коэффициента сцепления колес с дорогой также влияет длина колесной базы: если ее увеличивать при неизменном положении центра тяжести, то фактически будет снижаться сцепление с дорогой из-за относительных углов между колесами.
При повороте желательно обеспечить одинаковое сцепление обеих шин с дорогой; из этого следует вывод, что центр тяжести должен быть равноудален от колес (находиться посередине колесной базы). Однако высота — это компромисс. Высокий центр тяжести обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, позволяющее более интенсивно ускоряться (или тормозить] в повороте. Кроме того, при высоком центре тяжести уменьшается радиус поворота. Однако при низком центре тяжести уменьшается инерция относительно оси крена, что приводит к повышению чувствительности рулевого управления. Такой мотоцикл при движении кажется менее тяжелым, более подвижным и простым в управлении при низких скоростях или при заносе.
Опять же. основной аспект конструкции полностью состоит из компромиссов — в результате изменения центра тяжести появляются некоторые положительные и отрицательные последствия. Так и со всеми другими аспектами конструкции: требуемые характеристики определяются предназначением конкретной машины. Лучшего способа, распространяющегося на все ситуации, не существует.
Конструкций и материалы рамыПравить
Устранение концентраторов напряженияПравить
МатериалыПравить
СтальПравить
АлюминийПравить
МагнийПравить
ТитанПравить
Композиционные материалыПравить
Стальные рамные конструкции (коробчатого сечения) каркаса производственных зданий типа «Орск». Чертежи КМД
- Новости
- Библиотека
- Soft по ОТ и ПБ
- Консультации по ОТ
- Дистанционное обучение
- Форум
- Золотой фонд
- Соцсеть специалистов (ССОТ)
При заказе трубогибов клиенты часто спрашивают нас, оснастку под трубы какого размера лучше приобрести вместе с трубогибом? Все хотят приобрести такой комплект оборудования, чтобы он максимально полно удовлетворял их нужды, но при этом не покупать лишнего.
В ответ мы всегда задаем один и тот же вопрос: а в каких проектах Вы собираетесь использовать трубогиб? Именно от того, что именно Вы собираетесь строить из труб, и зависит, какого типа и размера трубы использовать, а следовательно и какую оснастку (пуансоны, ролики) для трубогиба приобретать.
Типы труб
Начнем с типов труб. Они могут быть сварными (шовными) и бесшовными. Отличие заключается в способе производства и, как следствие, в прочностных характеристиках труб. Электросварные трубы имеют продольный шов по всей длине трубы, бесшовная труба изготавливается из цельной заготовки, и сварные швы на ней отсутствуют.
Сварные трубы используются в строительстве, при устройстве трубопроводов, там где нет значительных переменных нагрузок. Кроме того, сварную трубу применяют во вспомогательных элементах конструкции транспортных средств – там, где нет повышенных требований к прочности.
Если говорить о транспортных средствах, то сварные трубы допустимо использовать при изготовлении элементов силового обвеса (бамперов, порогов, “кенгурятников”, дуг безопасности на мотоциклах), багажников и различных не ответственных каркасных конструкций (тенты, кунги). При изготовлении рам мотоциклов, квадроциклов, багги и иных транспортных средств следует использовать только бесшовную трубу. То же касается и каркасов безопасности для спортивных автомобилей (это требование закреплено в документах РАФ – Российской автомобильной федерации). Бесшовные трубы имеют большую прочность при меньшей толщине стенок по сравнению со сварной трубой, поэтому силовые конструкции, выполненные из такой трубы имеют меньший вес, что важно для транспортных средств.
Особняком стоят водогазопроводные (ВГП) трубы. Они также известны как “дюймовые” или “трубы Ду”. Аббревиатура ДУ означает “диаметр условный”, а стоящая после нее цифра означает примерный внутренний диаметр трубы (т.н. условный проход). Труба 1/2″ обозначается как Ду15, 3/4″ – Ду20, 1″ – Ду25, 1 3/4″ – Ду32 итд. Трубогибы BigBender работают с трубами до Ду32 включительно.
Трубы Ду (ВГП) используются при обустройстве водо- и газопроводов. Как правило, они выполнены из мягкой стали Ст3 или 09Г2C, имеют толстые стенки и как следствие – большой вес. Все это делает их мало подходящими для применения при постройке транспортных средств или силового обвеса для автомобилей. Однако на строительных рынках, как правило, продаются только трубы такого типа, поэтому самодельщики и гаражные энтузиасты вынуждены использовать именно такой материал. Внешний диаметр Ду15 – 21мм, Ду20 – 27мм, Ду25 – 33.7мм и Ду32 – 42.3мм. Если Вы используете в своей работе дюймовые трубы со строительного рынка, заказывайте вместе с трубогибом пуансоны под трубы ВГП (ДУ).
ВАЖНО : Часть гибочной оснастки имеет двойное применение. Так пуансоны под трубу 22мм используются для работы с Ду15, оснастка под трубу 34мм также работает с трубой Ду25, а труба Ду32 гнется на оснастке 42мм. Таким образом, имея оснастку одного из этих размеров, вы можете гнуть на ней как обычные, так и ВГП-трубы.
Наиболее часто применяемые размеры труб
Велосипеды, мотоциклы и квадроциклы
При постройке велосипедов, мотоциклов и квадроциклов наиболее часто используются бесшовные трубы диаметром 16, 22, 25, 30 и 32мм. Для багажников, дуг безопасности, сисси баров, креплений фар, подвесов кофров итп обычно применяют трубы 16мм и 22м. Для рулей используются трубы 22мм и 25мм. Для изготовления рам и элементов подвески – 32 мм, реже (в основном, для дуплексных рам) – 30мм. Таким образом, если Вы работаете с мотоциклами или квадроциклами, наиболее универсальным будет комплект из трех пуансонов: 22, 25 и 32мм. Такой набор перекроет бОльшую часть потребностей, а по мере развития Вашего дела, его всегда можно расширить. Если Вы не изготавливаете рамы и элементы подвески, то пуансон 32мм можно заменить на 16мм. Если стоит вопрос о необходимости сэкономить, то рекомендуем начать с пуансона одного размера – 22мм. Это даст Вам возможность производить наибольшее число различных изделий: защитные дуги, подвесы кофров, сисси-бары, рули и “люстры”.
Спортивные автомобили, пикапы и внедорожники
При постройке спортивных автомобилей и багги наиболее часто применяются трубы диаметром 32, 38 и 45мм. Таковы требования регламентирующих документов РАФ. Трубы 38мм и 45мм предписывается использовать при постройке каркасов безопасности. Трубу 32мм можно использовать для декоративных элементов и элементов защиты, не регламентируемых документами РАФ, а также элементов подвески. Таким образом, если Вы строите спортивные автомобили, наиболее оптимальным и универсальным будет набор из пуансонов 32, 38 и 45мм. В целях экономии можно отказаться от оснастки для трубы 32мм и работать только с двумя типоразмерами, обязательными для применения в соответствии и требованиями РАФ.
Для постройки рам багги для личного использования (без участия в официальных соревнованиях) можно обойтись трубой диаметром 38мм и одним пуансоном соответствующего размера.
При постройке рам для картов обычно используется труба диаметром 30мм или 32мм. И если Вы не планируете изготавливать что-либо еще, помимо картинговых рам, можно ограничиться только одним пуансоном соответствующего размера.
Все сказанное выше справедливо также для изготовления силового обвеса для пикапов и внедорожников. Наиболее оптимальным будет использования комплекта из трех пуансонов: 32, 38 и 45мм. Из труб такого размера можно изготовить всю основную номенклатуру изделий для подобных автомобилей: бампера, силовые пороги, элементы защиты, багажники и лестницы. Его можно также дополнить оснасткой для работы с трубами 16 или 22мм – они хорошо подходят для изготовления экспедиционных багажников, различных органайзеров и лестниц, когда труба диаметров 32мм оказывается слишком велика.
Если стоит задача максимально сэкономить, получив при этом наиболее универсальную оснастку для изготовления силового обвеса, то рекомендуем остановиться на пуансоне для трубы 45мм. Труба этого размера подходит для изготовления максимального количества изделий: бампера и кенгурятники, силовые пороги, дуги в кузов пикапов итп.
Лодки, катера и яхты
При постройке лодок, катеров и яхт наиболее употребимыми будут трубы диаметром 20 и 25мм. Именно эти размеры чаще всего применяются в поручнях и деталях леерного ограждения. Этот набор можно дополнить пуансоном под трубу 30мм. Трех пуансонов (20, 25 и 30мм) будет достаточно для решения подавляющего большинства задач. Наиболее универсальный размер пуансона для применения в малом судостроении – 25мм, поэтому если речь идет о необходимости сэкономить, ориентируйтесь именно на этот размер.
Элементы интерьера
При изготовлении элементов интерьера – перил, ограждений и пр (втч из нержавеющей стали), наиболее часто применяются трубы диаметром 38 и 45мм.
Заключение
Перечисленные выше размеры труб наиболее часто используются нашими клиентами для решения своих задач, поэтому мы стараемся поддерживать складские запасы соответствующих пуансонов на достаточном уровне, чтобы снизить сроки исполнения заказов. Ролики (пуансоны) для трубогибов иных размеров также доступны для заказа, но срок его исполнения может быть несколько выше.
Помимо перечисленных выше размеров в арсенале BigBender есть оснастка (пуансоны ролики) и под другие диаметры труб. Полный перечень стандартной оснастки Вы найдете ЗДЕСЬ.
Мотоциклы Урал и Днепр
Народ !!! подскажите плиз, из каких труб раму лучше ваять ( двигло Урал ) хочу длииинный чоп заделать, а заехал на мет. базу.,а там куча всего. Даже не знаю какую сталь выбрать, толщину стенок, диаметр , бесшовные трубы брать? Насколько углеродистую сталь? Скажите, за мной не заржавеет.Наверное кто-то уже этим занимался?!
Заранее большой сенкс.
Therion
Во, именно поэтому в НИИ мотопрома и требуют расчет жесткости для самоделок… Ты б его сделал, сразу бы тебе самому все стало ясно;-)) На излом там, на кручение. Короче, без чертежей это тухлый номер советовать.
Moralist
На самом деле насколько мне известно, точный расчет рамы не делает в мире никто! Поскольку в принципе это очень непросто! Даже японостроители и те на глазок делают!
А Лучший материал хроммолибденовый сплав!
Wong
цитата: А Лучший материал хроммолибденовый сплав!
Ага. Только вот из него не возмётся делать ни один сварщик, т.к. раму из такой стали нужно будет «отпускать» в печи. Иначе она развалится прямо по швам.
В соответствии с докуметацией на мотоциклы ИМЗ рама изгототавливается из бесшовных труб (сталь 35, внутренний диаметр — 28,2мм+-0,28, толщина стенки — 2 мм).
портос
Обычные водопроводные трубы ! и не е_ите мозг !
sam
цитата: 28,2мм+-0,28, толщина стенки — 2 мм).
У меня на раме этот диаметр равен 25,5 мм, да и то трубы имеют в сечении овал. Хотя это у всех по разному, у меня например от старого Урала имеет овал, а вот от нового Урала уже его практически нет.
APEX
водопроводные, только бесшовные. и забудь обо всем, если нет стапеля. 
Pashtet
Спасибо всем, кто не поленился и ответил, тем самым вложив свою лепту в постройку моего аппарата!!! Трубы приобрел, стапель почти соорудил. О продвижении работ буду по-возможности сообщать (кому интересно). Еще раз СПАСИБО!!!
deredis
цитата: У меня на раме этот диаметр равен 25,5 мм, да и то трубы имеют в сечении овал. Хотя это у всех по разному, у меня например от старого Урала имеет овал, а вот от нового Урала уже его практически нет.
Овальные потому что их при изготовлении рамы гнут, шоб площадь щва увеличить.
Judge Bod
цитата: Во, именно поэтому в НИИ мотопрома и требуют расчет жесткости для самоделок…
Забей на это, наш трайк прошел без всякой туфты в этом духе
Judge Bod
цитата: водопроводные, только бесшовные.
Водопроводная труба — Сталь Ст3
maugli
цитата: Водопроводная труба — Сталь Ст3
и вы хотите делать раму из этого????
я на смертника не похож
sam
цитата: я на смертника не похож
А ты что предлагаешь? Если взять сталь с большим содержанием углерода, то рама будет не такая устойчивая на деформацию.
maugli
а на заводе из чего делают?
не из 3-й же
sam
q]а на заводе из чего делают?
не из 3-й же Вот именно из СТ-3
Однако если мы изменим угол прилагаемой силы с прямо перпендикулярного земле, то колесо будет следовать по линии, начинающейся под осью колеса и заканчивающейся в точке пересечения линии действия силы с плоскостью земли (Рис. 2).
Чем большую силу мы прикладываем и/или чем меньше угол этой силы по отношению к земле, тем устойчивее колесо движется по прямой линии. Однако если уменьшить прикладываемую к колесу силу или сделать угол приложения силы больше, то у колеса появится тенденция к вращению вокруг своей вертикальной оси и сила притяжения, действующая сверху вниз, возможно будет «преодолевать» угловые силы как показано на рисунке 3 ниже.
По этой причине ваш байк ведет себя нестабильно на очень малых скоростях. Если движущую силу уменьшить, то сила притяжения «возобладает» и это закончится тем, что вы будете балансировать передним колесом, чтобы удержать равновесие. С увеличением скорости угол приложения движущей силы также возрастает по мере того как она «преодолевает» силу притяжения, даже несмотря на угол наклона рулевой колонки, и на очень больших скоростях угол движущей силы становится почти «касательным» к поверхности дороги и управление становится опять-таки нестабильным.
Чтобы преодолеть эту особенность всех мотоциклов и велосипедов, был сделан механизм, позволяющий сдерживать силы, прикладываемые к переднему колесу под таким углом, который обеспечивает относительно хорошую маневренность на малых скоростях, и стабильность на больших.
Этот механизм называется «угол наклона рулевой колонки» (перевод дословный).
Два примера различного угла наклона рулевой колонки показаны на рисунке 4 выше. Слева изображена фактически серийная рулевая колонка, а справа более радикальная, обычно применяемая на тюнинговых чопперных рамах.
Сдвиг назад и наклон рулевой колонки относительно оси колеса заставляют мотоцикл двигаться по прямой линии, даже если вы его толкаете вручную. Без этого наклона рулевой колонки переднее колесо будет только вращаться относительно вертикальной оси, например, если вы захотите затолкать его на парковочное место руками.
Почти у всех серийных мотоциклов угол наклона рулевой колонки около 25-30 градусов. У тюнингованных мотоциклов: чопперов, бобберов и других, этот угол увеличен ещё на 5-10 градусов, а у радикальных чопперов угол наклона может доходить до 50 градусов.
По общему правилу меньший угол наклона рулевой колонки благоприятствует хорошей маневренности на малых скоростях, а больший – стабильности и устойчивости при больших в ущерб манёвренности на малых. Но это утверждение очень общее, так как есть много других факторов влияющих на управление, таких как: центр тяжести, вес байка, предпочтительная скорость движения, размер шин, дорожное покрытие, жёсткость пружин, тип задней подвески, длина и тип передней вилки.
Хотя это руководство посвящено чопперам, нужно отметить, что увеличение угла наклона рулевой колонки по сравнению со стандартными мотоциклами делается только ради внешнего вида за исключением дрегстеров, которые создаются для движения по прямой. Чтобы выглядеть круто, вам придется пожертвовать некоторой долей управляемости, хочется вам того или нет. Чем эффектнее вы хотите выглядеть, тем больше вам придется жертвовать.
На рисунке 5 изображен, возможно, максимальный угол наклона вилки при котором мотоцикл остаётся относительно управляемым благодаря низкому расположению рулевой колонки, траверсам с углом коррекции и небольшой колёсной базе по сравнению с традиционными чопперами.
На следующих иллюстрациях изображена одна и та же рама с четырьмя разными углами наклона вилки для того, чтобы показать его влияние на весь профиль отдельно взятого байка. В возрастающем порядке показаны углы в 30; 35; 40 и 45 градусов.
Стандартный байк с углом 30 градусов может развернуться на маленькой скорости в пределах круга с радиусом 2,5 м., тогда как чопперу с углом 45 градусов для этого потребуется еще 3 метра пространства. Иногда это означает разницу между простым поворотом и головокружительным манёвром.
След (Трейл) – термин, описывающий ещё одну переменную, которая сильно затрагивает управляемость мотоцикла, возможно ещё более важную, чем «Рейк», особенно в том отношении, как будет вести себя на дороге конкретное сочетание отдельно взятой рамы и вилки.
Трейл – расстояние, отложенное на горизонтальной линии находящейся на уровне земли между точкой лежащей под осью колеса и линией, являющейся продолжением продольной оси рулевой колонки (Рис.6).
На этом примере, демонстрирующем стандартную геометрию, трейл равен трём дюймам, а угол наклона рулевой колонки 30 градусов, вследствие чего байк имеет хорошее управление, как на малых, так и на больших скоростях. Если мы увеличим угол наклона до 40 градусов и соответственно удлиним вилку, оставив все остальное, как есть, то трейл увеличится до 9 дюймов как показано на рисунке 7.
Теперь мы имеем байк, который очень стабилен на больших скоростях, возможно, даже чересчур стабилен, с замедленной реакцией на поворот руля, тогда как на малых скоростях он требует предельного внимания для сохранения прямолинейного движения. При этом значительно увеличивается радиус поворота.
Многие авторитеты придерживаются мнения, что трейл должен быть в пределах от 2 до 4.5 дюймов, независимо от угла наклона вилки. По мнению автора статьи, это утверждение довольно общее и данную величину трейла следует рассматривать только как отправную точку при проектировании геометрии передней части вашего байка. Существует множество мотоциклов с трейлом более 5 дюймов, которые имеют хорошую управляемость на всех скоростях и мотоциклов с маленьким трейлом или вообще без него, которые тоже неплохо управляются. Один известный разработчик рычажных вилок создаёт мотоциклы практически с нулевым трейлом, и они управляются просто изумительно.
При создании байков с большими углами наклона рулевой колонки и телескопической вилкой невероятно трудно удержать трейл в разумных пределах без применения траверс с углом коррекции, которые отодвигают ось переднего колеса вперёд, уменьшая таким образом трейл, при этом оставляя рулевую колонку нетронутой. Такие траверсы обычно делают с углами 3; 5 или 7 градусов. Они применяются исключительно на тюнингованных рамах с углом наклона рулевой колонки более 37 градусов.
Траверсы с углом коррекции относительно дешевы, и некоторые люди используют их для того, чтобы увеличить угол наклона вилки путем малых денежных затрат, что может привести к гибельным последствиям. Горе-самодельщик может закончить тем, что столкнется с отрицательным трейлом, т.е. линия, являющаяся продолжением продольной оси рулевой колонки окажется позади точки, лежащей под осью колеса, как показано на рисунке 8.
Такая ситуация очень опасна, т.к. кажется, что байк отлично управляется на малых скоростях с которыми обычно сталкиваются в городском потоке, но с увеличением скорости мотоцикл становится все более и более неустойчивым, но байкер этого не замечает до тех пор пока какая-нибудь дорожная яма не отправит его в близлежащую канаву.
Кроме случаев, когда отрицательный трейл создается намеренно путем неправильного использования траверс с углом коррекции, какие ситуации очень редки на мотоциклах с телескопическими и рычажными вилками, но очень часто их можно наблюдать на мотоциклах с параллелограммными вилками.
Можно сказать без преувеличения, что вся теория передней геометрии мотоцикла несколько усложнена в плане математических вычислений, и если ее приложить к конкретному байку, то окажется, что большинство величин, необходимых для его постройки определяются опытным путем, например, в каком-то отдельном случае придется довольно значительно изменить угол наклона вилки, прежде чем перемены в управлении станут заметны пилоту. Увеличение или уменьшение трейла вплоть до полутора дюймов дает мало ощутимую разницу в управлении. Также факт, что изменение угла наклона вилки в какую-либо сторону от стокового, в целом не оказывает большого влияния на управляемость.
Для примера, с изменением угла наклона рулевой колонки с 30 до 35 градусов, трейл увеличивается чуть больше, чем на один дюйм на обычном Big Twin. С увеличением с 30 до 40 градусов, трейл возрастет на 3.3 дюйма, но если увеличить разнос верхней траверсы на 1 дюйм, то трейл увеличится в целом только на 2 дюйма, т.е. останется в пределах, необходимых для нормальной управляемости.
В итоге, по мнению автора статьи, если вы хотите увеличить угол наклона вилки, делайте это путем внесения глубоких изменений в конструкцию, и не портите дело мелкими изменениями, которые дают небольшой внешний эффект. Также надо сказать, что вы мало выиграете в плане внешнего вида, увеличивая угол наклона вилки более 40 градусов, 42 максимум. При угле наклона 45 и более расчет и проектирование становятся все более и более сложными, так что, возможно, игра не стоит свеч, если вы только не строите байк для выставки. Наиболее простой и дешевый путь изменить трейл – это использование траверс с различными величинами разноса.
Разнос – это расстояние между осью рулевой колонки и линией, проходящей через оси несущих труб, как показано рисунке 9, на котором изображена верхняя траверса.
Кроме байков с отрицательным трейлом, увеличение разноса уменьшает трейл, а уменьшение разноса увеличивает трейл. Обратное утверждение тоже верно, если вы пытаетесь исправить отрицательный трейл. Рисунок 10 показывает эффект от изменения разноса, то есть с увеличением разноса ось переднего колеса смещается вперёд ближе к линии, являющейся продолжением оси рулевой колонки.
Другой метод использует уменьшение трейла путём использования вилок, у которых ось переднего колеса находится перед несущей трубой, как на гоночных мотоциклах (а также на мотоциклах марки ИзЖ – прим. переводчика). Рычажные вилки – ещё один способ корректировки трейла. В конце 60-х, в начале 70-х автор этой статьи и сотоварищи устанавливали 12 дюймовые коромысла (рычаги, соединяющие несущие трубы с осью колеса), чтобы удержать трейл в пределах разумного при сильно заваленной вилке.
Когда делаешь какой то кастом, либо просто вносишь небольшие изменения в конструкцию мотоцикла, особенно когда это касается рамы и прочих элементов, — то эти изменения полюбому влияют на поведение вашего байка на дороге в будущем! Почему так бывает?, потому что мы влазим в «геометрию мотоцикла», которую создали инженеры на заводе и это влияет! Поэтому при постройке (переделке0 железного коня обязательно надо учесть этот факт.
Вот и поговорим о «геометрии мотоцикла»:
Угол наклона рулевой колонки (α) — один из параметров, определяющих геометрию мотоцикла. Так называют группу геометрических величин, напрямую влияющих на устойчивость и управляемость машины. Измеряется этот угол между вертикалью и осью, проходящей через центры подшипников рулевой колонки. В англоязычной литературе его называют «rake angle». Иногда этот угол измеряют не от вертикали, а от горизонтали так называемый «кастор» (castor).
Разумеется кастор в 66 градусов равен углу наклона (90 — 66=) 24 градуса.
Напрямую с углом наклона рулевой колонки связана еще одна величина — вылет (с), или «trail» по-английски. Он равен расстоянию между точкой контакта передней шины с дорогой и воображаемой точкой пересечения с дорогой оси рулевой колонки.
Чтобы понять, как эти величины влияют на поведение мотоцикла, рассмотрим частный случай: переднее колесо под действием внешних сил (усилия водителя, порыв ветра, неровности дороги) поворачивается влево. Поскольку точки пересечения оси рулевой колонки сдорогой и контакта шины с дорогой не совпадают, при этом возникает снос передней шины, а величина его прямо пропорциональна углу поворота колеса и вылету. Этот снос, в свою очередь вызывает появление силы трения (F), которая стремится возвратить колесо и прежнее положение.
Таким образом, чем больше вылет, тем лучше устойчивость мотоцикла при движении по прямой. Но в то же время с увеличенным вылетом машину труднее вывести из прямолинейного движения. При малом вылете мотоцикл становится легким в управлении, но чрезвычайно чувствительным к попыткам сбить его с пути прямого.
Не только вылет вилки оказывает влияние на управляемость мотоцикла, но и его база (L). Это величина, равная расстоянию между осями колес (в нашем случае важнее расстояние между точками контакта колес с дорогой, но — эти величины практически совпадают). Для оценки поведения мотоцикла обычно применяют коэффициент устойчивости (R), он вычисляется по формуле: R = с/ (L + с)100%.
Для классических мотоциклов величина коэффициента устойчивости обычно составляет 6,3-7,0%. Непоколебимые круизеры славятся большими величинами — свыше 7%, а для
юрких спортбайков он — в пределах 5%. У гоночных мотоциклов он меньше 6%, и на таких машинах «чайникам» лучше не ездить.
Величины геометрических параметров некоторых характерных представителей различных классов мотоциклов приведены таблице.
У некоторых (уже стареньких) спортбайков (Ducaii 996 и Ducaii 748, Bimota SB8) предусмотрены регулировки угла наклона рулевой колонки и, соответственно, вылета за счет того, что подшипники рулевой колонки установлены в эксцентриковых обоймах. Например, у Ducati 996 угол наклона меняется от 23,5 до 24,5 градусов, а вылет -до 97 мм. Той же цели можно добиться.. регулировкой задней подвески: чем выше задран «задок» мотоцикла, тем меньше угол наклона рулевой колонки и, соответственно, вылет. Тако»го же эффекта можно достичь, если опустить траверсы по трубам телескопической вилки.
Опытные мотогонщики используют для повышения юркости мотоцикла… передний тормоз. Вот как исполняют этот фокус Входят в поворот и торможением добиваются «проседания» передней вилки. Тем самым уменьшают угол наклона рулевой колонки и вылет — следовательно, облегчают себе управление мотоциклом….
УСТРОЙСТВО И ВИДЫ МОТОЦИКЛЕТНЫХ РАМ.
Поговорим сегодня об устройстве и видах рам. Рама — это главная часть мотоцикла, без этого важного элемента, наши бы двухколесные друзья превратились бы в неуправляемые снаряды. Да и надо же как-то связать воедино все прочие элементы конструкции!
Функции рамы.
Рама предназначена для выполнения многих функций, которые можно условно разделить на «структурные» и «геометрические». Со структурной стороны, рама нужна для того, чтобы расположить и закрепить двигатель, трансмиссию, подвеску. Чтобы осуществить это, рама должна быть жесткой, прочной, и по возможности легкой. Геометрическая роль рамы заключается в обеспечении необходимых параметров геометрии подвески и рулевого, колесной базы и положения центра тяжести. Есть и неочевидный, но очень важный момент – именно рама обеспечивает расположение колес на одной линии. Также необходимо, чтобы рама была достаточно жесткой, чтобы обеспечить противодействие силам, возникающим в повороте, при ускорениях и торможениях – и все это без участия со стороны рулевого управления и подвески.
Длина колесной базы.
Длина колесной базы — это расстояние между осями колес байка. Здесь правило одно — чем длиннее колесная база, тем большая устойчивость мотоцикла на скорости, но меньшая маневренность на низких скоростях. Все зависит от назначения мотоцикла: скутеры, мопеды, кроссовые и городские мотоциклы делают с короткой базой. Здесь важно хорошая маневренность на низких скоростях. Драгстеры (мотоциклы для участие в драг-гонках — гонка по прямой) делаются с максимально длинной базой.
Центр тяжести.
Сначала о горизонтальном расположении центра тяжести. Он должен находиться посередине колесной базы, т.е. равноудален от колес, так как сцепление у обоих колес должно быть равно.
С высотой центра тяжести все сложнее. Чем выше центр тяжести, тем сцепление с дорогой выше (разгон-торможение проходят лучше и быстрее), но снижается максимальный уровень наклона мотоцикла. Соответственно, с низким центром тяжести мотоцикл управляется намного лучше. Здесь всегда выбирается компромисс.
Уровень наклона вилки.
Тут тоже просто: угол наклона больше — лучше устойчивость на больших скоростях, меньшая устойчивость на малых и увеличенный радиус поворота,и, соответственно, наоборот.
Однако спорт – это одно, а гражданская езда – совсем другое. В последнем случае стоимость и форма рамы обладают таким же значением, как и прочие характеристики. Нет никаких сомнений в том, что прекрасно построенная рама преобразит изначально не блистающую машину. Это заметно в мелкосерийном производстве, где есть возможность уделять внимание мельчайшим деталям и оттачивать технологии до блеска. Поэтому тюнинговые рамы всегда будут популярны в узком кругу райдеров-перфекционистов, желающих довести управляемость своего байка до предела. С появлением гоночного класса Moto2 производство отточенных и продуманных рам вышло на новый виток. Ведь теперь у производителей появилась возможность проверить свои разработки в самом суровом горниле соревнований высшего уровня. К ветеранам индустрии вроде Harris и Moriwaki присоединились новые имена – например, RSV, ранее занимавшиеся лишь проектированием элементов для авиационных конструкций. Знания, мастерство, интуиция, даже вдохновение – все это очень важно в таком непростом деле, как обеспечение баланса характеристик управляемости. И неважно, гранприйный это снаряд или дорожная «рабочая лошадка».
Гранприйный снаряд Moriwaki MD600 — рамный гений японцев во всей красе.
Первоначально, когда опыт постройки рам еще только начинал складываться в общую копилку, производители пробовали все подряд. Отрезки стальных труб скреплялись в различных точках при помощи кронштейнов, образующих рулевую колонку и точки крепления рычага подвески. До широкого распространения сварки трубы покрывали припоем, затем вставляли в приливы кронштейнов и нагревали. Разумеется, такие «туземные» методы не слишком хорошо сказывались на жесткости конструкции, поэтому с распространением сварки к процессу изготовления рамы стали подходить по-другому. Традиционный подход основан на применении треугольных конструкций, это прекрасно иллюстрирует простая велосипедная рама, да и «птичья клетка» тоже. Ромб, образованный трубами рамы, разделен на два треугольника трубой, проходящей между седлом и осью педалей. Это придает ромбовидной раме большую жесткость и прочность, а каждая труба остается эффективно зафиксированной от изгиба. Аналогичный подход с применением треугольников используется на множестве мотоциклов – от динозавров начала XX века до ультрасовременных гоночных машин.
Ромб велосипедной рамы состоит из двух треугольных конструкций.
В тех рамах, которые недостаточно усилены треугольными конструкциями, в качестве элемента жесткости используют двигатель. Его закрепляют в трех точках между открытыми частями рамы. Как правило, «жесткий» двигатель получается более тяжелым, нежели такой, который не участвует в образовании силовой конструкции, однако из-за меньшего веса рамы общего увеличения массы машины не происходит.
Типы рам.
Одинарные
Самые первые рамы для мотоцикла. Они самые простые и дешевые. Используются на мотоциклах Иж, Минск и т.д.. Обладают недостаточной жесткостью, поэтому сейчас их почти не производят. Есть закрытые и открытые рамы. У открытой рамы нижняя часть отсутствует. Роль силового элемента рамы здесь выполняет картер двигателя или сам двигатель. Это снижает общий вес мотоцикла.
Двойные (дуплексные)
Обладают хорошей жесткостью. Используются на наших тяжелых мотоциклах. По сравнению со следующими типами рам, вес слишком большой.
Хребтовые
Очень похожи на костный хребет. Жесткость рам достигаются за счет большой толщины хребта. Используется на многих мотоциклах, мопедах, скутерах. Внутрь хребта производители устанавливают проводку, топливный бак, воздушный фильтр. Двигатель подвешивается за сам хребет. Но есть и минус — при аварии раму очень сложно восстановить.
Решетчатые («Птичья клетка»)
Состоит из коротких кусков стальных труб, сваренных треугольниками. В основном используется на мотоциклах Ducati. Создателем «птичьей клетки» является итальянский дизайнер Массимо Тамбурини. Впервые такой тип рамы был установлен на Honda CB750 в 1969 году. Обладает низким весом и высокой жесткостью.
Мотоцикл Kawasaki H2R 2015г.
Диагональные (Deltabox)
Самый распространенный тип рам для спортбайков и мощных дорожных, туристических мотоциклов. Низкий вес, отличная жесткость. Основа рамы — две балки по всему периметру мотоцикла. У каждого производителя диагональные рамы достаточно сильно отличаются. Двигатель как силовой элемент рамы.
Штампованные рамы несущей конструкции (монокок)
Очень похожи на хребтовые рамы. Изготовлены путем сварки штампованных частей. В итоге получается достаточная жесткость при более низком весе. Первый раз рама использовалась в 1946 году на мотороллерах Vespa.
Штампованные рамы для скутеров
Рамы, отлитые целиком. Главная особенность таких рам — «табуреточный» вид.
Хардтейл или софттейл
По типу амортизации задней подвески, рамы делятся на хардтейл и софттейл.
Хардтейл — маятник жестко приделан к раме, т.е. он не амортизирует.
Софттейл — маятник соединен с рамой с использованием амортизатора.
Материалы, используемые для изготовления рам:
· Сталь. Самый дешевый материал для рам. Обладает отличной жесткостью, но и большим весом. Также сталь подвержена коррозии, т.е. ржавеет от воды.
Стальная рама Kawasaki Vulcan 900 2006 демонстрирует применение различных профилей для разных элементов конструкции.
· Алюминий. Цена алюминия выше, прочность в три раза меньше, но вес алюминия намного выше. Рама такой же жесткости, как рама из стали, будет весить намного легче. Коррозия алюминию не помеха, он ее не боится.
Алюминиевая рама Suzuki GSX-R1000 2007
· Титан. Стоит еще больше алюминия, жесткость выше, чем у стали, а вес меньше. Также не ржавеет.
Победоносная кроссовая машина Husqvarna Titanium 1971. Материал рамы заложен в названии байка.
· Композитные материалы (Магний, Карбон и т.д.). Цена их очень высока, вес обычно очень низкий. Жесткость тоже на уровне. Большинство композитных материалов капризны в использование и изготовлении. Низкая ремонтопригодность.
Специально для ELF R 1986 была разработана рама из магниевого сплава.
Рама Bimota DB7 Oronero включает в себя карбоновые структурные элементы.
К счастью, блага развития нашей цивилизации затронули и проектирование мотоциклетных рам. Теперь можно не изготавливать десятки различных вариантов конструкций, отбрасывая неудачные и совершенствуя те, что лучше других справляются с поставленными задачами. Использование братьев наших кремниевых позволяет смоделировать виртуальный прототип рамы, а затем подвергнуть его различным испытаниям: задать необходимые нагрузки, проверить реакцию конструкции на вибрации. Новые методики – новые задачи. В результате компьютерного моделирования выяснилось, что большинство труб рамы в различных плоскостях должны иметь различную прочность. Круглые трубы обладают одинаковой прочностью во всех направлениях, в то время как прочность труб квадратного или прямоугольного сечения в одном направлении больше, чем в другом. Поэтому там, где это необходимо, в целях экономии веса или для повышения жесткости можно использовать квадратные или прямоугольные трубы. Может даже оказаться, что стоит «напрячь» двигатель, взвалив на него часть нагрузок. Однако не стоит думать, что так стали делать лишь с появлением компьютерного моделирования рам: еще в пятидесятых годах Vincent успешно включила двигатель в силовую схему мотоцикла Black Shadow
– «папы» всех супербайков современности, настолько технологичным, продвинутым и стремительным он был для своего времени.
В общем, как ни крути, а рама – вещь необходимая, и пусть в последнее время конструкторы всячески пытаются опровергнуть это утверждение, до повсеместного отказа от рамы еще очень далеко.
