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.
