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 − основа любого велосипеда. И её выбору стоит уделить особое внимание: все остальные блоки и аксессуары вы будете заменять по мере износа (или просто постепенно покупать более качественные). И это будет всё тот же велосипед. А если заменить раму - то это уже новый байк.
Рама характеризуется тремя основными параметрами:
- Материал
- Тип (конструкция)
- Размер (ростовка)
Материал
Для своего первого велосипеда стоит, пожалуй, выбирать раму стальную или алюминиевую . Об этих − наиболее доступных материалах мы поговорим чуть ниже, а сперва, несколько слов о более дорогих вариантах (и, соответственно, о том, почему, возможно, вам не стоит пока за них переплачивать).
Карбон
Если вы поклонник качества и убеждены, что «качество тем выше, чем выше цена», и исходя из этого, решите выбрать велосипед с карбоновой рамой («чтоб уж на века!»), то на первый взгляд, это действительно будет отличным вложением денег. Дорогостоящий углепластик исключительно лёгок (вес рамы особенно важен для девушек). Но учтите, что в то же время это довольно хрупкий материал (особенно на холоде), и потому срок службы карбоновой рамы меньше, чем алюминиевой. Трещины на такой раме могут появиться даже от чрезмерной затяжки эксцентрика, а неудачное падение может её просто уничтожить.
Титан
Ещё один достаточно дорогой материал для рам — титан . Все знают, что он лёгкий, устойчивый к коррозии, прочный металл. Такие рамы чаще всего используются в спортивных велосипедах. В силу того, что титан несколько «вязкий» металл, то рамы из него хорошо «проглатывают» мелкие дефекты дороги.
Магниевые сплавы
В последнее время рамы стали чаще изготавливать из магниевых сплаво в. Эти рамы лёгкие (вдвое легче аналогичных алюминиевых и в шесть раз − стальных), хорошо поглощают вибрацию. К тому же они имеют хорошие «усталостные» характеристики. Но в обслуживании они достаточно требовательны: легко окисляются и разрушаются. Поэтому даже небольшие царапины и сколы краски опасны. Так что не спешите с покупкой «титанов» с «карбонами». Крутости в чужих и собственных глазах они вам, конечно, прибавят, но вместе с нею прибавят и возможных проблем, огорчения от которых могут испортить вам удовольствие от обладания велосипедом. Раму такого уровня имеет смысл ставить только тогда, когда вы накатаете пару тысяч километров, наберётесь опыта и будете понимать, за что именно отдаёте деньги. Теперь давайте обратимся к более «бюджетным» материалам и посмотрим, какие у них плюсы и минусы. Дешевле — совсем не всегда означает хуже!
Алюминиевые рамы
Алюминиевые рамы (которые стоят в 10 раз дешевле карбона и в 6 раз - магниевых, статистика по базовым моделям), в отличие от магниевых, имеют высокую коррозионную стойкость, при достаточно низком весе. У алюминия только два недостатка: этот материал, по сравнению с другими, несколько хуже поглощает вибрацию, так что на неровных участках вас будет больше трясти (разумеется, если нет амортизаторов), а ещё алюминиевые рамы постепенно накапливают усталость и разрушаются внезапно. Особенно это бывает неприятно в дальнем походе: повреждённую алюминиевую раму (в отличие от стальной) вам помогут сварить не в каждой деревне. Однако важно отметить, что производители, зная о такой особенности алюминия, закладывают больший запас прочности при конструировании: применяют трубы большего сечения, трубы с переменной толщиной стенок и т. д.
Стальные рамы
Ну и, наконец, бывают стальные рамы . Это наиболее тяжёлый вариант, что, повторимся, не означает «самый плохой» − такие рамы используют для решения своих задач. Отметим: сталь бывает похуже и хорошая − самые дешёвые велосипеды делаются из стали низкого качества, что означает больший вес и плохую коррозийную устойчивость. Если материал − это хорошая хром-молибденовая сталь (которая стоит, естественно, дороже), то вы получите жёсткую раму с хорошими «усталостными» характеристиками. Она не развалится неожиданно. За годы использования, сперва будут появляться микротрещины, которые дадут о себе знать скрипом и некоторым снижением жёсткости. Скрип вы услышите, а снижение жёсткости почувствуете. Стальные рамы прослужат гораздо дольше алюминиевых. Для длительных походов по сложным трассам имеет смысл взять не алюминиевую, а именно стальную раму подороже. Металл металлом, но и он иногда лопается. Сталь вам смогут заварить практически где угодно.
Конструкция рамы
Классическая велосипедная рама
имеет ромбовидную форму. 
Такая конструкция почти у всех велосипедов, кроме городских (сити-байков, дорожных велосипедов
). Это наиболее жёсткий вариант, так называемые женские («открытые») рамы
. Считается, что они менее прочны.
Из встречающихся ныне рам ещё можно упомянуть складные − все они сделаны на базе открытых. Все складные велосипеды − прогулочные, их нельзя использовать для спорта или туризма.
Конечно, есть ещё тандемы и разного рода экспериментальные модели (такие, например, где велосипедист лежит), но в этой статье мы не будем их касаться.
Классические ромбовидные рамы бывают на велосипедах четырёх типов:
- Без амортизаторов
- С передним амортизатором − хардтейл (с английского «жёсткий хвост»)
- С передним амортизатором и рычажной подвеской заднего колеса − софт-тейл («мягкий хвост»)
- С передним и задним амортизатором (двухподвес)
Об амортизаторах мы подробнее расскажем в другой статье, потому что так называемый «ашанбайк», конечно, по типу хардтейл, но, с другой стороны, лучше уж совсем без амортизаторов, чем с такими. Главное, что вы должны знать: если вы будете ездить по сложным трассам, то, конечно, передний амортизатор вам необходим. И если велосипед вам нужен для походов, то двухподвес для вас не самый лучший вариант: на рамы такого типа не выпускают толковых багажников, вы сможете использовать только те, что крепятся к подседельному штырю, но они не очень грузоподъёмны. Конечно, некоторые проходят сотни велокилометров с рюкзаком на плечах, но автор статьи категорически против такого туризма.
Ростовка рамы
Этот раздел не касается тех, кто выбирает себе трюковый велосипед. А вот всем остальным нужно прочесть его внимательно. От геометрии рамы в большой степени зависит ваша посадка : на гоночном (шоссейном) она будет более лежачая, чем на горном. А на горном − более лежачая, чем на дорожном. Но в любом случае следует придерживаться важного принципа: рама должна быть впору.На велосипеде со слишком маленькой рамой неудобно будет вашим коленям (а им и так всегда приходится хуже всех) и локтям, хотя повысится маневренность и управляемость. А если же рама будет слишком большой, то на такой велосипед вам будет сложнее садиться, да и травмоопасность повысится (особенно на классических ромбообразных рамах закрытого типа, особенно у мужчин).
В велосипедном мире очень высокая степень стандартизации размеров и совместимости разных комплектующих, но вот с определением ростовки рамы нет единого мнения. Например, размер рамы шоссейных велосипедов традиционно обозначается в сантиметрах, а у прочих − в дюймах. Одни производители делают рамы с нечётным размером (17, 19, 21 и т.д. дюймов) другие же, наоборот, с чётным. Но самое интересное, что у каждой компании свои принципы, откуда начинать и где заканчивать измерение.
Как подобрать велосипед по росту Рекомендуем вам при выборе ростовки не только ориентироваться на табличку ниже, но и сделать следующее. Оседлайте велосипед, но в седло пока не садитесь, стойте обеими ногами на земле, между верхней перекладиной рамы и пахом должен проходить кулак. Теперь сядьте на велосипед (седло должно быть выдвинуто настолько, чтобы ваша полностью выпрямленная нога стояла на педали в её нижнем положении). И проедьтесь на нём − если вы не чувствуете острого дискомфорта, значит, всё хорошо. Конечно, первый раз сев на байк, и две минуты покатавшись вокруг магазина, очень трудно понять, удобно ли вам будет в таком положении накручивать километр за километром. Поэтому главный совет: прежде чем отправиться за покупкой, найдите возможность попробовать несколько разных велосипедов (возьмите напрокат или у знакомых). Совершите на каждом небольшую прогулку. Тогда вы будете представлять, на какие ощущения обращать внимание, в каком положении вашему телу будет комфортнее: всё индивидуально, некоторым нравится более горизонтальная, «лежачая» посадка, а у кого-то в таком положении устают плечи или шея. Именно поэтому он предпочтёт раму, позволяющую сидеть более вертикально.
Размеры рам для горных велосипедов
Более «тонкую» настройку положения своего тела на велосипеде вы сможете сделать и после, отрегулировав или заменив вынос руля, выдвинув или задвинув сиденье.
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 .
{ ArticleToC: enabled=yes }
В нашу повседневную жизнь новые научные разработки входят все увереннее. Десяток лет назад только стратегические отрасли использовали инновационные технологии, а сегодня ими не удивить обывателя. Углеродного волокна тоже коснулись эти тенденции, которое «перекочевало» из самолетостроения в велосипедную отрасль, где из него делают рамы для велосипедов.
Профессиональный велосипедист не может себе отказать в удовольствии купить карбоновый велосипед. Во время соревнований этот байк, благодаря малому весу, помогает им достичь наивысшей скорости.
Stevens Scope Team
Cannondale Moto Carbon 1 Eu
Marin A-14 Attack Trail C-XT9
Corratec C-Time Dura Ace Di2 11S
Ghost Race Lector Comp
Любителю прокатиться, не нужен карбоновый велосипед, обладающий массой достоинств и одним весомым недостатком – слишком высокой ценой. Стоит ли платить такие суммы, чтобы проехать десяток раз на байке, не покидая пределов города?
Из достоинств карбона, назвать можно такие:
- эстетичность;
- низкий коэффициент деформации;
- завидная упругость. Байк необычайно комфортен при езде по неровной дороге;
- маленький вес. Он, в сравнении со стальными и алюминиевыми велосипедами на 20 и 40% меньше (соответственно);
- минимальный риск получения травм за счет того, что разрушение при ударной нагрузке проходит без пластической деформации;
- соотношение веса и плотности материала (квадратный сантиметр, по данным производителей, выдерживает до 70 тонн нагрузки);
- низкая способность к нагреванию.
Но, не обошлось без «ложки дегтя»:
- высокая чувствительность к соленой среде;
- непригодность к ремонту;
- продолжительный процесс изготовления и высокая стоимость
Любители нарекают на случающиеся поломки. Эксперты же едины во мнении, что к ним приводит неправильная эксплуатация, а точнее, езда на по бездорожью, где выйти может со строя всякое транспортное средство со стальной или алюминиевой рамой.
Если же использовать карбоновый велосипед в езде профессиональной, т.е. на значительные расстояния по трассам ровным и подготовленным, но с высокой скоростью, конструкция ведет себя идеально. Невесомый карбоновый байк с отличной амортизацией – транспорт для профессионалов.
Как выбрать карбоновый велосипед
Конструкций с применением углеволокна, изготовленных для велосипедистов велосипедистов, только 2: шоссейный байк и горник.
Его назначение – неспешная езда по подготовленным трассам. Карбоновый байк считают лучшим тренажером, поддерживающим все мышечные группы в тонусе. С ним приятно преодолевать большие расстояния, получая от езды удовольствие. Это успели оценить любители и профессионалы.
Горники – это особые модели, назначением которых является езда по пересеченной местности. Отличают его широкие колеса и своеобразная геометрия рама, позволяющая справляться без проблем с перепадами высот. Эти велосипеды универсальные, но в нише конструкций для начинающих не встречаются модели с рамой из карбона. Есть карбоновые велосипеды среди полноценных горников и байков для кросс-кантри. На рынке пока немного инновационных моделей, поскольку производители нередко предпочитают классику, проверенную временем – байки с алюминиевой рамой с баттингом, т.е. разной толщиной стенок.
Сколько стоят карбоновые велосипеды
Стоимость карбоновых велосипедов или байков, имеющих детали из этого материала, не низкая. Она находится в пределах 1900-4500 долларов США. Поэтому позволить себе стать владельцем карбонового велосипеда могут не все. Хотя, байк такой стоимости оправдывает ее. Облегчить вес байка стало навязчивой идеей для многих, поэтому люди платить готовы любые суммы.
Сборка карбонового велосипеда
Любители велосипедов, не раз ремонтировавшие их, знающие технические тонкости, могут своими руками собрать сверхлегкий карбоновый велосипед. Пригодится опыт и имеющиеся в Интерне подсказки. Модернизация обойдется семейному бюджету в меньшую сумму, чем покупка заводского байка.
Заменить придется:
- колеса (за два выложить нужно от 250 долларов до 500);
- раму – еще 250-380 долларов;
- руль – до 100 долларов;
- седло – 50-60 долларов;
- вилку, стоит которая, в пределах 70-100 долларов.
На стоимость модернизации сильно влияет модель и бренд байка, подлежащего модернизации. Полезно знать, что подавляющее большинство подобной продукции выпускается в Китае, но не стоит расстраиваться по поводу качества — китайская велосипедная продукция считается качественной.
Вес промышленного карбонового велосипеда в среднем равен 900 граммов. Понятно, что не получится самостоятельно добиться подобного результата, но после модернизации средство передвижения станет намного легче, и хозяина порадует появившимися качествами.
Отдать предпочтение карбоновому велосипеду или с алюминиевой рамой
Каждый исходит из собственных предпочтений, поэтому сложно дать однозначный ответ. С помощью неоднократно проводившихся краш-тестов ответить на него старались, но к единому мнению так и не пришли. Карбоновые модели в два раза превышают по прочности алюминиевые конструкции при ударных нагрузках. По весу тоже выигрывают карбоновые байки – на 20% они легче.
Еще один важный показатель – особенность эксплуатации. Без учета их, неполными будут аргументы в пользу карбона, который выигрывает при спортивной езде, где первостепенную роль занимает вес, но уступает алюминиевому собрату при использовании в быту. Алюминиевая рама удешевляет конструкцию, отличающуюся прочностью, но проигрывающую по срокам в сроке эксплуатации. В зависимости от интенсивности использования, он составляет от 6 до 10 лет.
Но, повреждения карбона легко исправить, используя смолу эпоксидную и стекловолокно, в отличие от алюминия, где ремонт потребует сварку. Но и она спасает не всегда из-за усталости металла, накапливающейся со временем.
Выбирая карбоновой модели, сталкиваются со сложностью, связана которая, с отсутствующей международной маркировкой, из-за чего легко приобрести подделку.
Видео: Процесс изготовления карбоновых велосипедов
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.