Рама велосипеда, основная информация и терминология

ramka

Рама (frame) — это основной компонент велосипеда. Она во многом определяет его дальнейшее предназначение, стиль катания, удобство и безопасность. Прочность велосипеда в целом так же напрямую зависит от этого компонента. На сегодняшний день существует великое множество различных вариантов велосипедных рам, которые отличаются материалом, геометрией конструкции и прочими важными нюансами. Чтобы разобраться в таком многообразии, достаточно рассмотреть некий усреднённый вариант рамы и понять, из чего она состоит и как называются её отдельные части.

КОМПОНЕНТЫ РАМЫ

Любая «классическая» рама включает в конструкцию трубы, которые могут быть изготовлены из различных материалов, для достижения необходимого сочетания свойств часто применяют комбинированные материалы. Трубы могут иметь произвольную форму и сечение, могут быть квадратного или круглого профиля.

Традиционная конструкция рамы состоит из двух треугольников — переднего и заднего (эти треугольники можно мысленно выделить, если смотреть на раму сбоку). Треугольники  могут быть любой геометрической формы. Всё зависит от целей и фантазии производителя или дизайнера рамы. Передний треугольник можно считать таковым весьма условно (он состоит из 4-ёх труб, а не из 3-ёх). Он состоит из: рулевого стакана (headset), основной трубы (head tube), верхней трубы (top tube), и подседельной трубы (seat tube). Задний треугольник включает в себя: подседельную трубу (seat tube), задние перья верхние (seat stays) и нижние (chain stays). В нижней части рамы, где основная труба переходит в задний треугольник и соединяется с подседельной трубой, располагается кареточный узел.

Нижние задние перья оканчиваются кронштейнами крепления заднего колеса, или дропаутами (dropout). А так же задние перья оснащаются креплениями под тормозную систему, v-brake, или дисковым тормозом (распространён на сегодняшний день).

Конструкция рамы может значительно отличаться от вышеизложенной «классической» в силу различных ухищрений от производителей и предполагаемого назначения велосипеда. Но даже в таком случае основной принцип и названия элементов рамы сохраняются.

Отдельные элементы рамы предназначаются для установки различных компонентов.

В рулевой стакан устанавливается рулевая колонка (headset), в отверстие для каретки — каретка (bottom bracket), а в отверстие подседельной трубы устанавливается подседельный штырь (seatpost) вместе с седлом.

Кронштейны крепления втулки заднего колеса или «дропауты» бывают: вертикальные, горизонтальные или регулируемые.

Вертикальные дропауты самые удобные и простые в использовании — они позволяют быстро поставить колесо на место, и сделать это максимально чётко и ровно (натяжение цепи в этом случае обеспечивается задним переключателем и не требует ручной регулировки).

Горизонтальные дропауты сейчас используются реже. Позволяют натянуть цепь, что актуально на синглспидах (велосипедах с одной передачей) или в паре с планетарной втулкой. При достаточном усилии ось колеса может сместиться. Для предотвращения этого  используются специальные фиксаторы оси.

Регулируемые кронштейны могут быть разных вариаций, с отвестиями ддя крепления заднего переключателя или без него. Они позволяют, как следует из названия, гибко регулировать базу велосипеда в небольших значениях. Такие дропауты можно легко заменять, или превратить велосипед в односкоростной.

Современные велосипедные рамы так же часто включают в себя дополнительные элементы для аксессуаров и прочих устройств. Так, на большинстве рам можно обнаружить отверстия для установки флягодержателя, а также крепёжные элементы для тормозных тросиков и системы переключения передач. Крепёжные элементы на некоторых рамах высокого класса заменяются отверстиями, чтобы пропустить тросы внутри рамы. Это обеспечит и улучшит эстетический облик  велосипеда. Некоторые рамы дополнительно комплектуются отверстиями для фиксации крыльев (обычно рамы дорожных и туристических велосипедов).

Рассмотрим детальнее некоторые элементы рамы, чтобы понять, каким образом происходит подбор совместимых компонентов.

Рулевые стаканы (headset) на раме бывают резьбовые и безрезьбовые. На основании этого к стакану в дальнейшем подбирается рулевая колонка.

Резьбовой рулевой стакан пришёл к нам из прошлого, из мира дорожных и прогулочных велосипедов. Он не рассчитан на повышенные нагрузки и не отличается удобством монтирования, поэтому всё чаще заменяется безрезьбовыми. Резьбовая рулевая колонка предполагает стандартную винтовую конструкцию, сходную со всеми втулками, с использованием шариковых подшипников и контр-гаек.

Безрезьбовая конструкция предназначена для установки соответствующих рулевых колонок. Такая колонка фиксируется снизу короной вилки, а сверху прижимается выносом руля. Вынос руля в свою очередь притягивается якорем. В обоих случая в конструкции самих рулевых колонок используются чашки, шариковые или промышленные подшипники и пыльники, защищающие узел от попадания грязи.

Кареточный узел рамы состоит из стакана, в который устанавливается каретка. Этот стакан различается длиной и типом резьбы, в зависимости от типа рамы.
Встречаются три типа резьбы:
1. Английская резьба (BSW, 1.37 in x 24 TPI); 
2. Итальянская резьба (BSC, ITA 36 mm x 24 TPI); 
3. Французская/швейцарская резьба (М35×1);

Бывают так же стаканы с интегрированными системами, в которых подшипники с чашками. Такие системы называются Pressfit и набирают популярность в профессиональных рамах в последнее время. Также встречаются эксцентриковые каретки. Применяются крайне редко, и являются альтернативой приводу с системой переднего переключения передач.

Подседельная труба рамы оснащается зажимом подседельного штыря (seat clamp), который бывает интегрированным (у старых моделей рам) или внешним. В зависимости от диаметра подседельной трубы, зажимы бывают следующих стандартов: 27.2 мм; 30 мм; 31.8 мм; 34.9 мм; Зажимы подседельного штыря могут быть:
1. Эксцентриковые — зажимается без инструментов руками, с приложением физической силы. Удобны, понятны и просты в обращении, не требуют дополнительных инструментов.
2. Болтовые — фиксация осуществляется при помощи болта, обычно на шестиграннике. Менее удобные, но более надёжные.

Конструкция рамы так же может значительно варьироваться в случае наличия или отсутствия задней подвески, и её разновидностей. Как правило, в таких случаях у велосипедной рамы будет отсоединяемый задний треугольник и некая конструкция (индивидуально, зависит от рамы), на которую будет крепиться сам амортизатор.

ГЕОМЕТРИЯ РАМЫ

Геометрия рамы определяется длиной труб и углами, при которых они соединяются. Наиболее значимыми и определяющими параметрами геометрии рамы являются: угол наклона рулевого стакана, угол наклона подседельной трубы, длина верхней трубы и длина подседельной трубы. Детально разбирая геометрию? следует выделить некоторые характерные размеры рамы, которые часто указывает тот или иной производитель. Эти размеры помогут выбрать раму под предполагаемую дисциплину катания:

  1. Saddle height (высота седла)— расстояние от центра каретки до середины седла
    2. Stack (стэк)— вертикальное расстояние от центра каретки до верхней точки рулевой колонки
    3. Reach (рич) — горизонтальное расстояние от центра каретки до верхней точки рулевой колонки
    4. Bottom braket drop (отступ каретки) — расстояние, которое определяет, насколько занижен центр каретки относительно центра задней втулки
    5. Handlebar drop (отступ руля) — расстояние, которое выражает вертикальную разницу между верхней частью седла и верхней частью руля
    6. Saddle seatback (отступ седла) — горизонтальное расстояние между передней частью седла и центральной частью каретки
    7. Standover height (полная высота) — высота от земли до верхней трубы переднего треугольника
    8. Front center — расстояние от центра каретки до центра передней втулки
    9. Toe overlap — определяет расстояние от ноги райдера на педали до переднего колеса во время поворота последнего.

Геометрия рамы играет определяющую роль в поведении велосипеда на дороге, устойчивости, отзывчивости руля, задаёт удобство и комфорт посадки, влияет на характеристики разгона и торможения, динамику велосипеда. Следует обратить самое пристальное внимание на эти размерности, выбирая раму под индивидуальные запросы и пожелания. Выбирая раму или уже собранный велосипед, существует ряд более практичных размерностей, которые следует учесть в первую очередь:

1) Длина верхней трубы. Измеряется от центра рулевой колонки, до центра подседельного штыря по прямой горизонтальной линии. Этот параметр напрямую влияет на стабильность и маневренность велосипеда, чем длина выше, тем более устойчивым и отзывчивым будет велосипед.
2) Угол рулевого стакана. Угол между рулевым стаканом и прямой вертикальной параллельной линией. Больший угол определяет лучшую манёвренность велосипеда.
3) Угол подседельной трубы. Определяется наклоном подседельной трубы по отношению к прямой параллельной вертикальной линии. Данная характеристика определяет, смещается ли центр тяжести и насколько сильно, когда велосипедист сидит в седле. От этого зависит и предрасположенность байка к экстрим-элементам и трюкам, а так же определяет уверенное сцепление с поверхностью (если угол больше) или же большую предрасположенность для динамичной езды во время скоростного педалирования (если угол меньше).
4) Колёсная база. Расстояние между центрами передней и задней втулки колёс по прямой горизонтальной линии. Чем больше колёсная база, тем более устойчивым, манёвренным и стабильным будет велосипед.
5) Длина нижних перьев заднего треугольника рамы. Измеряется от центра кареточного узла до центра задней втулки колеса. Чем меньше длина — тем надёжнее и прочнее рама, тем лучше сцепление велосипеда с поверхностью и велосипед более отзывчив при рулении и прочих скоростных манёврах.
6) Клиренс/высота до кареточного узла. Расстояние между кареткой велосипеда и землёй. Влияет на проходимость и скорость. Чем больше высота — тем увереннее и стабильнее велосипед на бездорожье, меньше вероятность зацепить рамой за любые неровности/препятствия. Но вместе с этим больше происходит потеря скорости и динамики.
7) Длина выноса. Измеряется от центра рулевой колонки до руля (вынос). Значительно влияет на маневренность и удобство посадки.

Размер рамы традиционно измеряется вдоль подседельной трубы, от центра кареточного узла, до центра верхней трубы (в том месте, где она встречается с подседельным штырём). Так определяется «ростовка» рамы и велосипеда в целом. Однако существуют и другие способы измерения. Размер рамы находится в прямой зависимости с ростом человека, который собирается ездить на велосипеде, собранном на основе этой рамы. Эту зависимость можно выразить в таком виде: рама размера XS под рост 152-162 см; рама размера S под рост 162-172 см; рама размера M под рост 172-182 см; рама размера L под рост 182-192 см; рама размера XL под рост 192 и выше; Размер рамы для экстримальных дисциплин катания принято подбирать чуть меньший, чтобы увеличить манёвренность при выполнении трюков и различных прыжковых элементов.

МАТЕРИАЛЫ РАМЫ

Велосипедная рама может изготавливаться из различных материалов. Традиционным материалом всегда была сталь, однако рама так же может быть изготовлена из алюминиевого сплава, карбонового волокна, титана, термопластика, или даже бамбука и дерева. Каждый материал даёт  свои уникальные характеристики конечной конструкции, не исключая недостатков. Так же используется сочетание различных материалов (композиты), чтобы получить необходимый баланс низкого веса и прочности. При выборе материала для рамы учитываются следующие свойства:

1) Плотность — от этого зависит конечный вес рамы и надёжность конструкции
2) Жёсткость — незначительно влияет на передачу энергии педалирования и комфорт райдера
3) Поперечная прочность — определяют силу, с применением которой материал деформируется
4) Растяжение/упругость — определяет, насколько сильно нужно деформировать материал, прежде чем он сломается
5) Усталость/выносливость — определяет долговечность рамы в перспективе активной эксплуатации

Краткие преимущества и недостатки самых распространённых материалов рам, облегчающие понимание и выбор рамы под индивидуальные запросы:

1) Стальная рама. Для производства рам в настоящее время чаще всего используется хром-молибденовая сталь, которая отличается отменой прочностью, надёжностью и выносливостью, так же неизменно хорошей упругостью материала (рама ощущается комфортной в движении, правда тем самым немного проигрывая в динамике движения). Рамы из этой стали так же очень легко отремонтировать в случае поломки и они очень долговечны за счёт превосходных усталостных характеристик. Однако и недостатки у подобных рам достаточно существенные, сюда можно отнести и достаточно высокий вес по сравнению с рамами из других материалов (на несколько килограмм при одной и той же ростовке) и сильную подверженность коррозии. Для борьбы с коррозией раму покрывают специальным составом, однако в случае повреждления лако-красочного покрытия остановить развитие коррозии может быть весьма затруднительно. А значит рама не столь неприхотлива и долговечность сводится на нет подобными проблемами. Однако раму из стали часто выбирают любители туризма и спокойных покатушек за достаточное сбалансированное сочетание характеристик, хороший комфорт (что немаловажно в дальних поездках) и разумную стоимость.
2) Титановые рамы. Применение титана в велопроизводстве позаимствовано из авиации. Но несмотря на то, что титан обладает рядом неоспоримых положительных качеств, таких как: повышенная удельная прочность и невероятно низкий вес (зачастую ниже алюминиевых аналогов при большей прочности), коррозионная устойчивость, повышенная упругость (титановые рамы считаются одними из самых комфортных) и великолепные усталостные характеристики (а значит и долговечность), у подобных рам есть ряд существенных недостатков — это сложный технологический процесс изготовления подобной рамы и не всегда оправданная высокая стоимость, а так же практически полная неремонтопригодность в случае повреждения. Титановые рамы обычно становятся выбором понимающих профессионалов, которые давно велоспорте и готовы мириться с завышенной ценой этого фундаментального компонента.
3) Алюминиевые рамы. А точнее рамы из различных сплавов алюминия с примесями, поскольку алюминий в чистом виде достаточно мягкий металл. Сплавы алюминия делятся по сериям, так в 7000 серии используется примесь цинка, а в 6000 добавляют магний. Чем меньше номер серии рамы, тем качественнее она изготовлена, и тем дороже она стоит. Алюминиевые рамы наиболее распространены на сегодняшний день и востребованы за счёт тотального компромиса в цене, качестве и характеристиках. Эти рамы практически не подвержены коррозии, отличаются низвим весом, но пониженной упругостью и повышенной жёсткостью. На практике они менее комфортабельные и не совсем предназначены для велосипедов, на которых подразумевается преодолевать большие расстояния. Но велосипеды на основе таких рам более манёвренные и отзывчивые, отличаются лучшей динамикой разгона. Алюминиевые рамы наилучшим образом подходят для экстремальных дисциплин. Из недостатков этого материала так же стоит отметить неудовлетворительные усталостные характеристики, которыев в последнее время производители научились умело обходить, заявляя о пожизненной гарантии на свои алюминиевые рамы. При изготовлении алюминиевых рам так же иногда применяется интересная, инновационная технология гидроформирования, которая исключает наличие швов в конструкции рамы, делая её более эстетически привлекательной.
4) Карбоновые рамы (углеволокно). Такая рама изготавливается путём температурной обработки углеродных волокон, пропитанных специальными клейкими смолами. Этот материал представляет собой композит, он обладает достаточной прочностью для типичной велорамы, однако обременён кучей недостатков, таких как: необычайно сложный технологический процесс и вместе с этим высочайшая стоимость рамы (часто неоправданная), ударная хрупкость материала, абсолютная неримонтопригодность. Такой рамы хватает на пару лет активной эксплуатации, при этом стоимость многократно выше любых аналогов. Подобные рамы для профессиональных велогонщиков, котрые гоняются за каждым граммом лишнего веса, чтобы не потерять в производительности. И единственным весомым преимуществом карбоновой рамы будет самый низкий вес рамы среди прочих аналогов.
5) Прочие редкие материалы практически не встречаются в массовом производстве. Из них можно выделить магний, различные породы дерева, в том числе бамбук.

При изготовлении рамы велосипеда и отдельных труб иногда производители используют технологию «баттинга». Эта технология позволяет немного снизить конечный вес рамы за счёт использования разной плотности материала на разных участках рамы. Обычно рама плотнее в местах стыков, что обуславливается необходимым запасом прочности в этих местах с учётом повышенной нагрузки. Баттинг бывает двойной и тройной.

 

Комментировать