Основа основ. Устройство мотоциклетных рам, часть 1

ФИЗИОЛОГИЯ МОТОЦИКЛА: МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ОСТОВ

Как игрушки на новогодней елке, все узлы и агрегаты мотоцикла нанизаны на единую основу — раму. Несущая функция — главная, но не единственная. Рама задает геометрические характеристики мотоцикла, обеспечивая параллельность движения колес (не только в статике, но и в динамике, за счет своей жесткости сопротивляясь попыткам сбить колеса «с пути истинного»), устанавливая угол наклона рулевой колонки (параметр, напрямую влияющий на управляемость — см. «Мото», 2002, № 3, стр. 42). Поскольку конструкция рамы определяет компоновку машины, она напрямую влияет и на расположение центра тяжести и центра масс.

Понятно, что такой важнейший узел появился одновременно с рождением мотоцикла. Фактически — даже раньше, поскольку образцом для ходовой части первых мотоэкипажей послужил велосипед. Неожиданное исключение являет лишь самый первый в мире мотоцикл с ДВС — Reitwagen Готтлиба Даймлера, построенный в 1885 году. Даже современников он шокировал чрезвычайно архаичной конструкцией деревянной (!) ходовой части, скопированной не с велосипедов даже, а с их предков — бегунков-самокатов начала XIX века. Нынешний же инженер потрясен другим. Конфигурация этой рамы такая же, как у современнейших спортбайков: два мощных элемента, идущих по диагонали от рулевой колонки к заднему колесу и охватывающие все важнейшие агрегаты мотоцикла.

Но это лишь исключение, и вызвано оно тем, что герр Даймлер совершенно не интересовался развитием велосипедной техники. Подавляющее большинство создателей мотоциклов конца XIX — начала ХХ века вполне адекватно восприняло и велосипедную конструкцию рамы, и способ ее изготовления (не привычной для нас электросваркой, а пайкой). Что их привлекло? Во-первых, отработанная технология производства. Во-вторых, эта классическая конструкция, образованная двумя трубчатыми треугольниками, удачно сочетает малую массу с высокой жесткостью (на изгиб, но не на кручение).

Поначалу творцы мотоциклов просто закупали рамы у производителей велосипедов, размещали мотор либо над передним или задним колесом, либо внутри переднего «треугольника». Но при этом центр тяжести располагался слишком высоко. Выход предложили братья Вернер, некогда русские журналисты, а на стыке XIX и ХХ веков — французские изобретатели. В 1901 году они получили патент на конструкцию разомкнутой рамы: внизу трубы соединены через картер мотора. Таким образом, двигатель располагался в самой нижней точке машины, за счет чего предельно снижен центр тяжести. Решение оказалось столь удачным, что буквально через несколько месяцев подобные мотоциклы стали делать и в Европе, и в США! Некоторые изобретатели пошли еще дальше. Оскар Хедстром на первом мотоцикле Indian передал мотору функцию подседельной трубы рамы. Англичане Фелон и Мур, напротив, вставили его вместо передней трубы — это решение применялось на мотоциклах основанной ими компании P&M (позднее Panther) до 1965 года!

С тех пор и повелось разделение мотоциклетных рам на два основных типа: замкнутые, образующие неразрывный контур, и разомкнутые, включающие в свою силовую структуру силовой агрегат. У каждого типа свои достоинства. Замкнутые рамы просты в ремонте, позволяют подвешивать двигатель на сайлент-блоках, эффективно гасящих вибрацию. Кроме того, нижние трубы защищают картер от ударов. Разомкнутые рамы существенно легче, поскольку часть нагрузок воспринимает силовой агрегат (правда, при этом приходится усиливать сам двигатель, так что выигрыш в массе не столь велик).

Но это в наши времена, когда возникли современные конструкционные материалы, не столь важно, какой тип рамы выбрать — замкнутый или разомкнутый. В начале же ХХ века металлургия еще не поднялась настолько высоко, и потому с ростом скоростей владельцы мотоциклов с разомкнутыми рамами со страхом узрели появляющиеся на картерах трещины. Видимо, поэтому уже в 1910-х годах от таких рам отказались. На авансцену вышли замкнутые, у которых для снижения центра тяжести двигатель располагался в специально изогнутой «петле».

Рост скоростей привел к появлению еще одной проблемы. Стало не хватать жесткости на кручение (или торсионной), а ведь этот параметр напрямую влияет на управляемость (определяет способность колес идти «след в след»). Большинство конструкторов пошло по привычному пути: стали увеличивать толщину и диаметр (а тем самым и массу) труб. Но кое-кому пришла идея получше: добавить еще один треугольник (он — самая жесткая геометрическая фигура). Этот треугольник мы увидим в дуплексной раме (вид спереди) — той самой, в которой от рулевой колонки вниз идут две трубы. Еще одна модификация подобной конструкции — «полудуплекс»: в нем передняя труба раздваивается не у рулевой колонки, а на середине своей длины.

Очередной рывок в «рамоплетении» произошел в 20-е годы, и связан он с широким распространением штамповочно-прессового оборудования. Это привело к использованию рам из штампованных деталей, соединенных электросваркой. Появились и экзотические конструкции, в них рамой служил штампованный из стальных листов несущий кузов — монокок. Да и в обычных трубчатых рамах все чаще стали применять косынки и усилители. Иногда штампованной выполняли верхнюю трубу. Но широкое распространение такая технология получила лишь тогда, когда на смену пайке пришла электросварка — а полностью этот переход совершился лишь в 50-е годы.

Но вернемся в 20-е. Они принесли еще одно новшество, оставшееся тогда практически незамеченным. Немецкая Ardie попыталась использовать для рам новый материал — алюминиевый сплав. Но время «крылатого металла» тогда еще не пришло.

Минуло четверть века, и вновь окончание мировой войны (на сей раз — второй) и связанный с этим всплеск спроса на мототехнику подстегнули фантазию конструкторов. Инженер итальянского концерна Piaggio Коррадино Д’Асканио разработал в 1945 году скутер Vespa с несущим стальным кузовом-облицовкой. Эта конструкция по жесткости на порядок превосходила обычные мотороллерные трубчатые рамы, так что нет ничего удивительного в том, что ей стали активно подражать. Отметим такие интересные машины 50-х годов, как итальянский скутер Rumi Formichino и немецкий мопед Heinkel Perle: их кузов-монокок выполнен из алюминиевого сплава.

Еще одним хитом 50-х годов стала хребтовая рама. Ее основу составляет мощная хребтовина (из трубы большого сечения или штампованных деталей), соединяющая рулевую колонку и ось крепления маятника задней подвески. Особенно удачным оказался вариант хребта из двух штампованных Т-образных половин, соединенных сваркой. Их устанавливали во многие немецкие и итальянские мотоциклы 50-х годов, идею позаимствовали японцы, и уж они растиражировали «хребет» в миллионах экземпляров. По сравнению с традиционными замкнутыми конструкциями хребтовые рамы тяжелы, зато дешевы в производстве. Изначально присущий им недостаток — вибрации консольно подвешенного двигателя — часто стараются устранить, вводя трубчатую стяжку между рулевой колонкой и передней частью картера.

Но традиционные трубчатые рамы никто не собирался выбрасывать на свалку. Их счастливой судьбе помогло гениальное изобретение ирландца Рекса Мак-Кандлесса. Он создал «полностью дуплексную» раму, с двойными и нижними, и верхними трубами. Кроме того, разработчик увеличил жесткость крепления рулевой колонки, когда пустил трубы крест-накрест: верхние — к ее нижней части, передние — к верхней. И это еще не все, ирландец совершил переворот в представлении о хорошей управляемости мотоцикла. Прежде предпочитали жесткие короткоходные подвески, и бедняге раме приходилось компенсировать неровности дороги за счет своей «податливости». Мак-Кандлесс соединил очень жесткую на кручение раму с относительно мягкими длинноходными подвесками. Свое изобретение он предложил британской компании Norton. Ее гонщики, опробовав новинку, сразу же дали ей прозвище «перина» (featherbed). Появившись на трассах в 1950 году, 1-цилиндровые мотоциклы Norton с новой ходовой частью в пух и прах разгромили гораздо более мощные 4-цилиндровые Gilera и MV Agusta! «Перина» на 30 лет вперед стала образцом для создателей как гоночной, так и мощной дорожной техники.

Но и «перина» сдала позиции, когда мощность мотоциклов подобралась к о. Поэтому в конце 60-х — начале 70-х годов конструкторы гоночных мотоциклов стали искать новые решения. Сначала их привлекли коробчатые рамы типа «монокок», из стальных или алюминиевых листов или даже из стеклопластика. В конце 70-х популярными стали рамы классической схемы, но из алюминиевых труб прямоугольного сечения. Но наиболее рациональное решение нашел испанский инженер Антонио Кобас. К сезону 1982 года он подготовил мотоцикл с рамой революционной конструкции: ее составляли два мощных коробчатых элемента из алюминиевого сплава, идущие по диагонали от рулевой колонки к оси маятника. Так родилась диагональная рама!

Гениальную конструкцию вскоре подхватили все создатели гоночных машин, а в конце 80-х годов она прописалась и на серийных спортбайках. Вот только технологию пришлось откорректировать.

Рамы гоночных мотоциклов делают так: выколачивают по форме алюминиевые листы и сваривают (склеивают) их в несколько слоев, причем число этих слоев больше там, где рама испытывает наибольшие нагрузки. Результат — великолепный, но способ — чрезвычайно трудоемкий. При изготовлении серийных рам литые детали соединяют сваркой с полученными штамповкой или же экструзионным методом (сплав выдавливается через матрицу в полузастывшем состоянии). Впрочем, новейшие успехи в литейном деле позволяют делать рамы целиком из литых деталей (при этом удается повсюду обеспечить толщину детали такой, какую требует сопромат).

Жесткость диагональной рамы дополнительно обеспечивает и силовой агрегат: обычно он замыкается через головку цилиндров и заднюю часть картера. Иногда применяют охватывающие двигатель подрамники. Не всегда «диагональ» делают из алюминиевого сплава. Если мы присмотримся к сваренной из стальных труб раме типа «птичья клетка», характерной для современных Ducati, то увидим ту же диагональную конструкцию. Рамы для гоночной техники пытались делать из углепластика. Увы, такой вариант отрицает возможность обожаемых конструкторами быстрых изменений типа «здесь отрежем, там подварим».

Алюминиевые сплавы обеспечивают снижение массы, но по сравнению со сталью менее стойки к ударам. Поэтому до недавнего прошлого их применяли только для рам дорожных мотоциклов. Тем не менее прогресс идет вперед, и появляются новые марки сплавов со все более «удобными» характеристиками. Они позволили концерну Honda с 1997 года применять алюминиевые рамы даже для кроссовых мотоциклов. Рама машин серий CR и CRF — с ярко выраженными диагональными элементами, кроме того, один из ее элементов — подрамник, охватывающий двигатель снизу. Иначе выполнена рама у эндуро Honda XR650R (дебют — в 1999 году): у нее классическая конструкция из алюминиевых труб квадратного сечения. Вообще-то, Honda в использовании «крылатого металла» впереди планеты всей: мы найдем алюминиевые рамы у ее скутеров X8R-S/X, Crea Scoopy, Giorno Crea, больших туристских мотоциклов Pan-European и Gold Wing.

После всего сказанного о том, какой же архиважный это агрегат — рама, я огорошу вас утверждением: мотоцикл вполне может… без нее обойтись. Если силовой агрегат способен воспринимать часть нагрузок, то почему нельзя сделать его основным несущим элементом? Эта идея успешно воплощена еще в конце 40-х годов на английских мотоциклах Vincent, а в наши дни используется на оппозитах BMW. Разумеется, небольшие подрамники необходимы, без них — никак. Но рамы как таковой у этих машин вообще нет! Отвергнута!

Драма рамы

На что обратить внимание при выборе мотоцикла для новичка?

При выборе мотоцикла важным моментом являются его технические характеристики. Однако прежде всего нужно учесть несколько важных моментов:

• Высота. Новичку нужно выбирать такой мотоцикл, чтобы сидя на нем он мог поставить обе ступни на землю. Габариты транспорта должны соответствовать его владельцу.
• Вес. Проверить, подходит ли мотоцикл по весу, можно, прокатив его несколько метров вперед и назад. Сначала это надо сделать сидя в седле, затем стоя сбоку.
• Посадка. Сидеть на мотоцикле должно быть удобно. Особое внимание надо обратить на положение спины и напряженность рук.
• Цвет. Этот параметр незначителен только на первый взгляд. Новичку стоит отдать предпочтение яркому мотоциклу, чтобы на дороге его было отлично видно.
• Стоимость. Начинать лучше с покупки недорогого мотоцикла. Более респектабельную модель стоит выбирать, когда накопится достаточный опыт.

Каковы результаты?

Полученный самодельный кроссовый мотоцикл не сможет соревноваться с заводскими моделями, как бы вам этого ни хотелось. Однако есть и способ сделать его по-настоящему идеальным — для этого необходимо подбирать идеально сочетающиеся между собой компоненты, а также выполнять их тонкую настройку, на что могут уйти месяцы и даже годы. Кроме того, кроссовый мотоцикл с нестандартными компонентами будет требовать более частого технического обслуживания — вы удивитесь, узнав, сколько проблем может возникнуть при езде на самодельной технике. Поэтому стоит рассмотреть вариант о накоплении на недорогой подержанный мотоцикл зарубежного производства. Тем более что приобретение качественных компонентов по отдельности тоже обойдётся в немалую сумму.

Двигатель как напряженный элемент

Дальнейшая информация: Двигатель под напряжением

Харлей-Дэвидсон Модель W со структурными трубками, прикрученными непосредственно к картеру двигателя, чтобы завершить треугольник рамы

Для удобства водителя двигатель мотоцикла можно установить на резиновых втулках, чтобы изолировать вибрацию от остальной части машины. Эта стратегия означает, что двигатель мало влияет на жесткость рамы, а поглощение, а не рассеивание вибрации может привести к повреждению рамы, выхлопных труб и других деталей под напряжением.[3]

Вместо этого, если двигатель жестко закреплен на раме, вибрации передаются и рассеиваются через всю раму и гонщика. Жесткое крепление позволяет двигателю вносить свой вклад в общую жесткость рамы. Также становится возможным установить маятник непосредственно на двигатель, а не на раму, что позволяет избежать необходимости в том, чтобы элементы рамы проходили вниз к оси поворота маятника. За счет увеличения количества точек крепления между двигателем и рамой можно лучше рассеивать вибрации и напряжения в раме, обычно создавая треугольник между маятником сзади, головкой блока цилиндров вверху и нижней частью картера спереди. Если жестко установленный двигатель не только способствует жесткости рамы, но и имеет решающее значение для нее, и является неотъемлемой частью закрытия треугольной или решетчатой ​​конструкции, которая передает усилие от передней бабки на маятник до такой степени, что без двигателя рама будет деформирована, двигатель называется напряженный член

, или
поднятый двигатель
. Распределение нагрузки между двигателем и рамой снижает общий вес мотоцикла.[3]

Двигатели, работающие под напряжением, были впервые применены, по крайней мере, еще в 1916 году на 8-клапанной гоночной машине Harley-Davidson 1916 г. Харлей-Дэвидсон Модель W к 1919 г.[23] Это называлось краеугольным камнем или ромбовидной рамкой.[24][25] 1946 год Винсент серии B Rapide был разработан с усовершенствованным шасси, получившим название «образец силы своего времени»,[26] это включало нагруженный двигатель члена. Во время ранних испытаний 1983 г. Кавасаки GPZ900RБыли включены сдвоенные нижние трубы, создавая полноценную опору, но оказалось, что они несут небольшую нагрузку, поэтому их сняли, полностью полагаясь на комбинацию стального каркаса и двигателя для обеспечения жесткости шасси.[27]BMWс R1100 серии близнецы 1994 года полностью сняли нагрузку с рамы, так как двигатель несет всю нагрузку спереди Telelever вилка назад Монолевер.[28][29]

Жесткость

Жесткость рамы является проблемой для конструкторов мотоциклов, как и для мотоциклистов. велосипедные рамы что мотоциклы потомки.[30][31]

Можно изменить жесткость рамы заводского изготовления для улучшения характеристик управляемости. Это часто делается путем триангуляции заводской рамы.[30][32] Триангуляция — это метод, используемый во многих инженерных приложениях для придания жесткости конструкциям.[33] Однако это также может иметь нежелательные последствия, если перегрузка других частей рамы, поскольку гибкая рама действует как пружина, поглощая некоторые нагрузки.[34]

Боковая жесткость

В 21 веке такие достижения, как двигатели большой мощности, приводящие в движение шины с высоким сцеплением,[35] и более эффективные компоненты подвески, особенно вилки,[36] привело к тому, что потребителям стали доступны конструкции с увеличенной общей жесткостью рамы. Аналитики расходятся во мнениях относительно того, желательна ли бесконечная боковая жесткость,[36] или предпочтительна ли конечная степень встроенной гибкости.[37][38]

Содержание

• 1 Материалы 1.1 Стали
• 1.2 Алюминий
• 1.3 Углеродное волокно
• 1.4 Магний
• 1.5 Титан
• 1.6 Композитный

Рекомендации

1. Примечание: … например, Ducati 900 SS
2. Примечание. Примером является Винсент HRD
3. ^ абc
   Cocco 2004.
4. ^ аб
   Клиффорд, Питер (1981),
   Мотокурс 1983-1984 гг.
   , Hazleton Publishing Ltd, ISBN 0-905138-18-X , Революционный — это часто используемое слово, но это был первый случай, когда рама из углеродного волокна была построена для соревнований в классе Гран-при.
5. Кэткарт, Алан (январь 2008 г.), «ELF Racing — конструкции мотоциклетных шасси ELF — ретроспектива; следы десятилетия радикальных экспериментов с гоночными мотоциклами», Мотоциклист
   , стр.50 (6), ISSN 0027-2205, заархивировано из оригинал на 2011-05-26, получено 2011-02-26
6. «Титановый Husqvarna 1971 года; мотоцикл, на который они способны», Американский мотоциклист
   , Вестервиль, Огайо: Американская ассоциация мотоциклистов, т. 60 ч. 11, стр. 75, ноябрь 2006 г., ISSN 0277-9358, получено 2011-02-26
7. ^ аб
   «Обрамление будущего: наследие Антонио Кобаса». superbikeplanet.com. Архивировано из оригинал 2 сентября 2004 г.. Получено 14 декабря 2010.
8. Уокер, Мик (2002). Гоночные мотоциклы Гран-при Японии Мика Уокера
   . Gateshead: Redline Books. п. 66. ISBN 978-0-9531311-8-1 .
9. «Дизайн мотоциклов во Франции», «Мотоцикл», 29 июля 1920 г., стр. 122–124.
10. «1963 Ариэль Лидер». Архивировано из оригинал на 2009-01-15. Получено 2008-11-24.
11. Коричневый 1991.
12. Гарсон, Пол (май – июнь 2021 г.). «Ар-деко на колесах: Величественный 1930». Классика мотоциклов
    . Получено 6 октября, 2021.CS1 maint: формат даты (связь)
13. Мотоцикл
    , двухстраничный дорожный тест, 7 марта 1957 г., стр. 298–299. Доступ 15 июня 2021 г.
14. ^ абc
    Робинсон, Джеймс (сентябрь 2001 г.). «Сантьяго Эрреро — испанский летчик».
    Классический гонщик
    (91): 35–40. ISSN 1470-4463.
15. «8W — Кто? — Эрик Оффенштадт». Forix.autosport.com. Получено 2010-10-20.
16. Результат гонки F750 iomtt.com. Проверено 27 декабря 2019 г.
17. «Мотоциклетные технологии — будущее совершенное — на высоте». motorcyclistonline.com. Получено 17 декабря 2011.
18. «Нетрадиционное: использование рамы» из панциря креветок «. Вызов духа Honda
    . Honda Motor Co., Ltd. Получено 2009-12-26.
19. «Аэробайк». Бриттен мотоциклетная компания. Архивировано из оригинал на 2009-06-15. Получено 2009-06-19.
20. «Кавасаки Технологии». Мотоциклы и двигатели Kawasaki Heavy Industries. Архивировано из оригинал 12 января 2021 г.. Получено 18 декабря, 2021.
21. Андерсон, Стив (январь 2000 г.). «ЗЕЛЁНЫЕ». Велосипедный мир
    . п. 34. Получено 27 декабря 2021.
22. «Углеродное волокно». Архивировано из оригинал 24 февраля 2013 г.. Получено 16 февраля, 2013., Velocite-bikes.com
23. Рафферти 2001.
24. Hunt et al. 2012 г..
25. Абдо 2012.
26. Поле 2002.
27. Уокер 2006.
28. Штермер 2006.
29. Кумбс и Шумарк 2002.
30. ^ аб
    «Объяснение рамы мотоцикла — игра в фрейм»,
    Супер стритбайк
    , 18 сентября 2009 г.
31. Дэймон Ринард, Шелдон Браун (ред.), Тест на прогиб рамы Ринарда
    , Харрис Циклери, получено 2016-05-11
32. Жеребенок 2006.
33. Enright 2015.
34. Тони Фоул (ноябрь 1987 г.), Моды рамок
    , Тони Фоул Дизайн, получено 2016-05-11
35. Кевин Кэмерон (Июнь 2004 г.), «Краткая история гибкости шасси», Велосипедный мир
    ,
    43
    (6), стр. 18
36. ^ аб
    Джеймс Паркер (3 августа 2011 г.), «Ducati Desmosedici RR: 85-процентное решение»,
    Мотоциклист
    , Компоненты подвески, которые допускают меньшую гибкость и неконтролируемое движение колес, нуждаются в меньшем количестве пластырей в виде компенсации движения в шасси.
37. Парки 2015 «Инженеры [M] otorcycle проектируют с учетом« настроенного »количества шасси и гибкости шин. Это полезно, потому что при максимальном наклоне рама и боковины шин находятся под лучшим углом для поглощения ударов на дороге, чем система подвески».
38. Кевин Кэмерон (Июль 2006 г.), «Горе Росси», Велосипедный мир
    ,
    45
    (7), стр. 18, [L] Атеральная гибкость теперь должна быть специально разработана в частях шасси, чтобы дополнять работу подвески при большом угле наклона.

Первые попытки модернизации

Спустя пару десятилетий после появления первого мотоцикла, (напомним, что он увидел свет в 1885), стало ясно, что стандартные модели для езды по пересеченной местности подходят плохо – они слишком громоздки и тяжелы. В то же время, правила состязаний еще не были четко проработаны, что дало энтузиастам определенную свободу, благодаря которой они начали вносить в конструкцию первые изменения.

В основном они касались облегчения машин для улучшения их маневренности. Для этого гонщики просто демонтировали все «лишние» детали вроде багажника, подножек для пассажира и даже фар. Чуть реже изменениям подвергалась подвеска – ее старались сделать более жесткой, чтобы машина вела себя на бездорожье более предсказуемо, а отдельные владельцы даже работали над улучшением двигателя, стараясь добиться большей мощности.

Предисловие.

Мотоциклы Scott почти неизвестны в странах СНГ, и найти достаточный объем информацию на русском языке невозможно. В связи с этим мы взяли на себя смелость сделать небольшой “гайд” для тех, кто хочет разобраться в истории марки и её технических подробностях.

В зависимости от Ваших целей, предлагаем Вам прочитать всю статью, или сразу перейти к описанию мотоцикла “Мотомира Вячеслав Шеянова”:

1. История марки.
2. Историко-технические подробности.
3. Экспонат музея мотоциклов “Мотомир Вячеслава Шеянова”.

Мега Мото Люстра

Добрый день уважаемые посетители и участники сообщества.

Представлю вам очередное совместное творение.

Знакомый «кузнец» увидев как я страдаю х***ей в гараже и делаю всякие штучки попросил меня поучаствовать в изготовлении люстры, которую ему заказали. Проект, эскиз, материалы, помещение — его, сварка, болгарка, исполнение, время — мое.

Примерные параметры ожидаемой люстры:

Высота около 2м, вес около 260кг. Диаметр нижнего обода 110 см.

Дизайнер накидал макет в Зд

Макет перевели на бумагу, чтоб определиться с размерами

В моем распоряжении был кузнечный цех, пришлось осваивать после основной работы новое оборудование на новой работе

Нижнее колесо со тупицей

Колеса обрастают звездами.

Пришлось нижнию часть обода видную глазу доводить до идеально гладкой поверхности

Нагнул электродов и приварил эти крючки для цепей

Контрольная сборка в цеху, покраска, установка патронов внутрь люстры и проводов

Будет висеть на этих крючках, с другой стороны пластина 50х50см