У процесі експлуатації велосипеда на раму діють навантаження, що багаторазово повторюються. Ці циклічні навантаження виникають від нерівностей дорожнього полотна: ями, купини, вибоїни в асфальті та ін. Однак певна кількість циклів навантажень у матеріалі конструкцій викликала деформацію, тріщини та подальше за цим руйнування.

Це характеризується терміном «втомне руйнація». Кількість циклів навантаження, що призводить до руйнування, назвали «втомною довговічністю».

Ті ж дослідження показували, що наявність тріщин, вм'ятин, отворів, зварних швів у найбільш навантажених місцях конструкції знижує довговічність конструкції на порядок. Така тенденція називається "локальна концентрація напруги". Навіть невеликий отвір у конструкції сприяє збільшенню напруги поруч із собою як мінімум у 2 рази, а подряпина достатньої глибини у 5-6 разів. Тріщина підвищує локальну напругу до межі плинності і тому планомірно збільшується зі зростаючою швидкістю.

Наскільки довговічна рама велосипеда

Такі властивості сплавів з алюмінію змушують конструкторів рам проектувати їх таким чином, щоб напруги в рамі розподілялися максимально рівномірно. Тому в місцях стику труб та зварних швів збільшують товщину труб — так званий баттинг. Також змінюють висоту перерізу труби в площині, якою вона найбільше навантажена, використовуючи змінний овальний переріз. Для більш рівномірного розподілу навантажень застосовують профіль, гідроформінг, посилення косинками або зварювання рами з листа (технологія монококів).

Сталеві конструкції також відчувають явища втоми, але меншою мірою. Стали більш довговічними і мають більшу межу втоми. Вони витримують набагато більше циклів навантажень, але також до певного моменту.

Взагалі, довговічність алюмінієвої рами багато в чому залежить від металу, з якого вона зроблена. Якщо взяти дві рами з різних сплавів, що мають між собою різницю втомного руйнування в 1,5 рази, то одна з них прослужить на 50% довше. Але, якщо на ній кататиметься людина вагою в 1,5 рази більше, то термін служби обох рам буде однаковим. Це діє тільки якщо геометрія двох рам однакова.

Також читати на цю тему:

Щоб з'єднати між собою труби, з яких складається рама велосипеда, застосовують три основних методи…

У чистому вигляді не використовується алюміній. Існує велика кількість різних сплавів, що містять у різному відсотковому співвідношенні кремній, магній, цинк та мідь.

Баттинг почали використовувати ще в 70-х роках минулого століття на сталевих рамах, коли з'явилися технології виготовлення труб з різною товщиною стін по її довжині. Коли алюмінієві рами витіснили...

Вперше таку технологію застосовували на залізних рамах. Монококовими рамами називають також конструкції, де труби зварюються між собою на окремій ділянці, а не по всій довжині, наприклад, в районі кермової колонки або каретки.

Особливо така технологія ефективна при формуванні герметичних пустотілих деталей велосипеда. Формування високим внутрішнім тиском рідини здійснюється після приміщення заготівлі.

Знайшов мегазалікову статтю про вплив різних параметрів геометрії рами велосипеда на його поведінку.

Геометрія рами велосипеда впливає його поведінка істотно. У цій статті ми розповімо як дізнатися, що являє собою рама вашого велосипеда.

Велосипед – це чудова річ. Візьміть два колеса разом із купою тросиків, приліпіть це до рами та вийде справжній твір сантехнічної арматури. Тепер приліпіть якусь сидінку - чим вже, тим краще - і додайте трубу попереду, щоб триматися руками. Вмонтуйте купу шестерень, шатуни, топталки та ланцюг і поїхали… не забудьте накачати колеса. Ось і вийшов персональний засіб пересування. Добре, для гальмування ще знадобляться гальма і для зручності будуть також доречні перемикачі. Але, насправді, все, що є в велосипеді: кілька труб, кілька тросів, кілька шестерень і ланцюг, і трохи гуми і пластик. Чудово, що це загалом працює.

Але, якщо простий велосипед це вражаючий вияв мистецтва інженеробудування, то гірський велосипед – справжнє диво! Погляньмо на це ближче. Будь-який старий велосипед їде, зупиняється і іноді повертає - це стало відомо ще сторіччя тому. Гірський велосипед відрізняється тим, що все це можна робити на будь-якій поверхні, чого люди раніше і припустити не могли. Також частиною цих можливостей досягається завдяки сучасному виробництву та матеріалам - багато залежить від особливостей рами, тому що дизайн рами впливає на те, де всі інші компоненти велосипеда будуть приліплені, на відношення керма до сідла, сідла до каретки, керма до кута переднього колеса, каретки до землі і таке інше.

І все приходить до геометрії рами — до оманливого простого набору кутів і довжин, які диктують те, як всі частини гірського велосипеда працюватимуть вцілому. На щастя, геометрія рами - складний комплекс правил, який піддається деяким науковим принципам і трішки везіння дизайнерів. Пізнати це означає згадати останні класи математики: синуси і косинуси. Над цим можна зламати голову, тому щоб уберегти від цього, нижче додається повний гід із цього питання.

Розробники гірських велосипедів стоять віч-на-віч з тернистим набором проблем, які доставляєте їм ВИ?! Якщо бути точнішим, то це ваша вага і де знаходиться ваш центр тяжіння. Будь-який велосипед з велосипедистом на борту це важка та нестабільна конструкція. Все в порядку, поки ви котитесь по рівній асфальтовій поверхні і ваша вага досить рівномірно розподілена між двома колесами і все це легко контролювати. Спробуйте виїхати на позашляховик та правила змінюються. Замість рівномірного розподілу ваги ситуація змінюється непрямим чином — 100% ваги припадає на заднє колесо, а через мить 100% — вже на передньому. Як тільки змінюється поверхня, досвідчений велосипедист переміщає вагу для контролю над велосипедом та комфортного педалювання. Але байкер-початківець не впорається зі зміною рельєфу в 45 градусів навіть на двопідвісному велосипеді зі злими покришками. Однак, для дизайнерів велосипедів, завдання залишається теж - потрібно зробити такий велосипед, щоб будь-хто міг сказати - це витвір мистецтва!

Важке питання

Якщо цього недостатньо, амортизатори також можуть допомогти впоратися з проблемами. Тепер не лише велосипедист переміщає центр ваги, а й над цим питанням працюють амортизатори. Коли працює передній, задній або обидва амортизатори, ефективність геометрії рами також змінюється. Будова амортизаторів повинна брати до уваги те, як велосипед поводитиметься в різних ситуаціях, враховуючи будь-які комбінації ваги велосипедиста та реакцію амортизаторів. І все це стоїть в основі вимог геометрії рами будь-якого байка – щоб зробити посадку педалювання ергономічною, досягти комфортного руху, керування та гальмування.

Складіть всі ці фактори разом і ви почнете бачити, що логіка будови гірського велосипеда є дуже складною. Щоб ближче вивчити важливість геометрії велосипеда, прочитайте нижче АНАТОМІЯ ГІРНИЧОГО ВЕЛОСИПЕДУ.

АНАТОМІЯ ГІРНИЧОГО ВЕЛОСИПЕДУ

Велосипедні поняття:

— Стабільністьпоказує скільки велосипедисту потрібну докласти зусиль, щоб зберігати прямолінійність їзди. Велика стабільність переважно хороша при фрірайді на цілий день і в даунхільних гоночних машинах, тоді як на технічних ділянках траси потрібен велосипед, який можна легко перемістити убік.

— Швидкість- Як швидко велосипед реагує на маневри велосипедиста. Майже схоже на стабільність, але не зовсім те саме — ідеально мати стабільний каганчик, який також швидкий у вузьких і звивистих умовах.

— Проміжок— відстань між кареткою та поверхнею ґрунту (скелі, коріння, купини та інші перешкоди). Збільшення зазору зазвичай зменшує стабільність велосипеда і навпаки – більш стабільний велосипед повинен мати нижчу каретку.

— Зчеплення- те, як легко заднє колесо чіпляється за поверхню. Залежить від розподілу ваги велосипедиста та від факторів дизайну рами, таких як кут підсідельної труби (підсідальний кут), довжина нижньої труби заднього пір'я та відстані між колесами (база).

довжина верхньої труби- Відстань між центрами рульової колонки і підсідельного штиря, уявна лінія, що йде паралельно землі. Різні за розміром рами відрізняються як довжиною, і шириною.

БАЗА- Відстань між переднім і заднім ексцентриками коліс. Більш довга база, значить менша маневреність і більша стабільність, і більш коротка, значить швидший та крутіший велосипед.

Ефект довжини бази:

довжина виносу— міряється від центру керма до центру кермової колонки. Довжина виносу може істотно впливати на те, як реагує ваш велосипед на повороти керма, також тут впливають інші фактори: довжина верхньої труби, і кермовий кут. В основному, більш короткий винос краще для більшої маневреності, більш довгий - робить повороти більш важкими та непередбачуваними.

Ефект довжини виносу:

ВИСОТА КАРИТКИ- Відстань між землею і центром каретки (ЗАЗОР). Нижча каретка дає більшу стабільність - легше гальмувати - але більший ризик зачепити педаллю земляні перешкоди. Вища каретка надає більшого зазору, краще повертати, але меншу стабільність.

Ефект висоти каретки:

довжина заднього пера- Відстань між кареткою і віссю задньої втулки. Існує невелика різниця між велосипедами в довжині заднього пера - довжина звичайно коротка наскільки це можливо. Коротше заднє перо рами надає більше зчеплення заднього колеса з поверхнею ґрунту і меншу пробуксовку.

Ефект довжини нижньої труби пера:

ПІДСІЛЬНИЙ КУТ- Кут між підсідельною трубою і лінією, паралельній землі. Найменше число - лінивий кут - вага велосипедиста переміщається на заднє колесо і збільшується зчеплення, але зменшується швидкісна сила. Більш крутий кут переміщує вагу гонщика вперед, змушуючи працювати амортизаційну вилку та забезпечить кращу посадку для швидкого та агресивного педалювання.

Ефект підсідельного кута:

РУЛЬОВИЙ КУТ- Кут між рульовою колонкою і лінією, паралельної землі. Менший показник — лінивий кут — надає більш повільне, розслаблене керування велосипедом. Більше - крутий кут - означає швидше реагування на маневри. Однак, реагування на повороти керма також залежить і від інших факторів, таких як довжина, зазор та догляд вилки (дивіться нижче) та довжина виносу.

Ефект величини кермового кута:

ЗАЗОР ВИЛКИ- Відстань між центром втулки переднього колеса і уявної лінії, проведеної через рульову колонку. Зазор - це характеристика вилки, а не рами, але в комбінації з кермовим кутом і довжиною виносу впливає на відповідь велосипеда на повороти керма. Коротший зазор робить велосипед більш керованим, більш довгий зазор - надає стабільності велосипеда.

ДОГЛЯД ВИЛКИ— Майже те саме, що й зазор вилки. Вимірюється від точки дотику переднього колеса до точки зіткнення із землею уявної лінії, проведеної через рульову колонку. Як і зазор, догляд вилки впливає на поведінку велосипеда при поворотах кермом. Різниця в тому, що в той час як зазор - постійна величина, догляд стає коротшим при амортизації передньої вилки.

Ефект довжини зазору та догляду вилки:

Від геометрії – поєднання розмірів та кутів велосипеда – залежить дуже багато в поведінці. Наприклад, стійкість, керованість, прохідність, динаміка розгону, ефективне гальмування, спуск з гори та підйом у гору, проходження крутих віражів та можливість займатися крутим екстримом. У давнину геометрія велосипеда жорстко і однозначно визначалося геометрією рами. Нині зовсім не так. З появою передньої та задньої підвісок геометрія байка стала залежати і від них. Хід, жорсткість, демпфування та налаштування амортизаторів змінюють геометрію та поведінку велосипеда прямо на ходу! Щоб не заглиблюватися в нетрі, а просто окинути густий ліс недбалим поглядом знавця, розглянемо основні моменти (див. мал. нижче).

А - підсідельна труба, B1 - підсідельна труба, В2 - ефективна довжина верхньої труби, С - нижнє пір'я, R - зсув вилки, Е - кут нахилу кермової труби, F - кут нахилу підсідельної труби, G - база, Н - стендовір, Т - Викочування/виліт передньої вилки (Trail), Z - висота каретки

1. Кут нахилу підсідельної труби багато в чому задає посадку байкера та зручність обертання педалей: якщо труба стирчить вертикально, і каретка знаходиться точно під сідлом, педалювати незручно, нікуди подіти стегна. Цим же параметром визначається «розважування» байка, розподіл навантаження на переднє та заднє колесо. Чим менший кут нахилу від горизонталі, тим більше навантаження на заднє колесо, і менше на переднє. На крутому підйомі, якщо байкер сидить у сідлі, переднє колесо може повністю розвантажитися та втратити контакт із дорогою. Велосипедист ризикує перекинутися на спину. А на крутих спусках все відбувається з точністю навпаки. Переднє колесо завантажується, і чим далі тому зміщений байкер, тим стійкіший велосипед, і менша ймовірність падіння через кермо. Вважається, що кут нахилу підсідельної труби 73 градуси (плюс-мінус 1-2 градуси) забезпечує правильну, зручну посадку та розподіл навантаження. Цей кут точно підібраний для ідеального байкера з довжиною стегна 32 дюйми (813 мм). Для більшої зручності та припасування байка до велосипедиста з індивідуальним зростанням, довжиною рук та ніг тощо. можна замінити прямий підсідельний штир на вигнутий (Thomson). Або просто зрушити сідло вперед чи назад. При правильно встановленому сідлі нога у нижньому положенні практично повністю розпрямляється.

2. Висота каретки визначає кліренс велосипеда – зазор між дорогою та педаллю, коли шатун опущений вертикально вниз. Занадто малий кліренс не дозволяє сильно нахиляти байк при швидкісному проходженні повороту, можна зачепитися педаллю або зірками системи за камінь, купину, корінь, прискорюючись на виході з віражу. Тому байки для різних стилів катання мають різну висоту каретки над землею, для DH та фрірайду каретку піднімають вище, на 34-36 см від землі. Як конкретний матеріал пропонується Таблиця № 1, яку люб'язно надав Олексій Маджуга, де на прикладі велосипедів KONA показано, як змінюються розміри від призначення байка та стилю катання.

	Крос-кантрі хардтейли	Крос-кантрі двопідвіси	Велосипеди бек-кантрі (трейлові байки)	Велосипеди для фрірайду із середнім ходом підвіски	Велосипеди для даунхілу
Хід амортизаторів					200мм/203 мм
Висота кареткового вузла
Кут кермової труби, градуси
Довжина колісної бази

Примітка. У зв'язку з явним прогресом у влаштуванні та роботі амортизаційних виделок та задніх амортизаторів та створенням «стабільних платформ», хід амортизаторів останніми роками збільшився і, можливо, збільшиться ще більше. Крім того, чим вище розташована каретка, тим вище треба піднімати сідло, тим більше стає висота велосипеда, вище розташовується центр ваги системи байк+байкер, що впливає на стійкість та керованість. На високому байку простіше зберігати рівновагу. При вході у віраж високого байка кут відхилення від вертикалі, необхідний компенсації силою тяжкості відцентрової сили, що виникає від руху по колу (радіусу), буде МЕНШЕ, ніж у низького байка. Це випливає із самої елементарної геометрії. На високому велосипеді простіше ганяти вузькими лісовими синглтреками, його легше «укладати» в круті віражі. Повторимося: для проходження віражу на заданій швидкості і за заданим радіусом високий байк треба нахиляти набік на менший кут, ніж низький. Але при гальмуванні та спуску картина виходить зворотною. На крутих підйомах, спусках і різкому гальмуванні переднім гальмом високий велосипед має більше шансів втратити рівновагу, перекинутися назад або перевернутися через кермо. Щоб зменшити цей шкідливий ефект, збільшують базу велосипеда – відстань між осями коліс. Заодно отримують велику м'якість і плавність ходу, байк менше підстрибує на колдобинах, коренях і купинах. Але довгобазний байк має більшу курсову стійкість і гірше вписується в круті віражі. При низькому розташуванні центру тяжкості та довгій колісній базі погіршується зчеплення шин з дорогою (ґрунтом), і при агресивному катанні колеса пробуксовуватимуть або йдуть у занос. Під час повороту корисно мати однакове зчеплення обох коліс із дорогою, отже, центр ваги повинен перебувати посередині колісної бази. Для поліпшення керованості та маневреності доводиться «грати» з кутом нахилу кермової труби та зменшувати викочування переднього колеса (виліт, Trail).

3. Кут нахилу кермової труби відраховується від горизонталі. Зазначимо наступне: чим більше цей кут, чим ближче до вертикалі стоять пір'я вилки, тим швидше розганяється велосипед, тим краще вилка відпрацьовує дрібні нерівності дороги. І навпаки, чим кут менше, чим більш порожнього (гостріше) розташовані пір'я вилки до поверхні, тим гірша динаміка і керованість, зате вилка легше ковтає великі колдобини та купини, і вони менше впливають на рух байка. Якщо в крос-кантрі кут рульової зазвичай 71-69 градусів, а довжина колісної бази - 100-107 см, то в DH це співвідношення буде близько 64-65 градусів і 110-117 см (див. Таблицю №1). Малий кут нахилу передньої вилки у поєднанні з великою довжиною пір'я, як у велочоперів, призводить до погіршення маневреності, ефективності управління, збільшення мінімального радіусу віражу та необхідності повертати кермо на більший кут. Вплив викочування вилки та кута нахилу кермової труби на байк можна подивитися в розділі «Стійкість та керованість».

4. Геометрія байка змінюється під час роботи амортизації. У момент гальмування, коли байк "клює носом" при стисканні амортизаційної вилки, база зменшується. В результаті байк стає більш керованим, але менш стійким. Якщо навантажити важким вантажем багажник, або зменшити хід задньої підвіски (поставити коротший амортизатор) у двопідвісу, ситуація зміниться на протилежну. Байк стане стійкішим, але їм буде важче керувати. Це, напевно, знайоме багатьом велотуристам. Вже з'явилися вже перші трейлові байки, геометрію яких можна змінювати на ходу в широких межах. Наприклад, байк BIONICON EDISON. Заміна амортизаційної вилки та заднього амортизатора на більш довгі або короткі впливає на стійкість та керованість байка. Це слід обов'язково враховувати. Більш докладно ці моменти можна подивитися у розділах: «Стійкість і керованість» та «Геометрія для фрірайду».

5. Довжина верхньої труби визначається як відстань від осі кермової труби до осі підсідельного штиря. Ця довжина разом із довжиною виносу багато в чому визначає посадку велосипедиста. Крім того, вона впливає на «розважування» велосипеда. Довга труба сприяє розвантаженню переднього колеса, через це можуть початися прослизання при поворотах. А коротка призводить до того, що коліна зачіпають кермо при педалюванні способом «танцівниця». Любителі крос-кантрі вибирають довгу трубу та довгий (100-130 мм) винос для отримання низької, розтягнутої посадки. Це ускладнює проходження повороту та подолання складних ділянок, але головна боротьба зазвичай відбувається на підйомах. Для швидкісного спуску та фрірайду поєднують злегка укорочену верхню трубу з коротким виносом. Тому на схилі райдер зсувається далеко назад, чим забезпечує правильний розподіл навантаження між колесами. Крім того, додаткове завантаження переднього колеса, коли райдер злегка переміщений вперед, допомагає проходити технічні ділянки.

6. Нахил верхньої труби задає, перш за все, висоту стендовера - відстані від верхньої труби рами до землі, і розмір безпечної відстані від життєво важливих органів байкера до верхньої труби рами. Це дуже важливо у екстремальних видах спорту. Крім того, при зменшенні висоти рами зростає її жорсткість та міцність, що відіграє важливу роль у стрибкових дисциплінах та жорсткому фрірайді. Останнім часом занижена верхня труба використовується у шосейних та кросових велосипедах. Це дозволяє зменшити кількість розмірів рам, що випускаються, і їх вага.

7. Довжина нижнього пір'я визначається по паралельній землі лінії, що проходить від осі каретки до осі задньої втулки. Довжина нижнього пір'я впливає на розважування та динаміку байка, при цьому неважливо, сидить байкер у сідлі або стоїть на педалях. Коли байкер встає з сідла, нахил підсідельної труби не впливає на розподіл навантаження між колесами. Коротке пір'я навантажує заднє колесо і збільшує його зчеплення з грунтом, а також робить задній трикутник компактнішим, стислим і жорстким. Байк легше підіймається в гору, швидше проходить повороти і розганяється. У прогулянкових велосипедів та турингів база зазвичай збільшена, і задній трикутник розтягнутий. Це погіршує динаміку і вимагає більшої витрати енергії, щоб забратися в гору. Але на це доводиться йти, щоб розмістити на багажнику великий та об'ємний велорюкзак (штани), та не зачіпати його п'ятами при обертанні педалей. І ще кілька слів про відмінність у геометрії байків для різних стилів катання. Чим гостріше байк «заточений» під швидкісний спуск і жорсткий фрірайд, тим довший хід його амортизаторів, гостріший кут рульової труби, більша колісна база і вищий каретковий вузол. Байк для дерта має вкорочену підсідельну трубу, занижений стендовір та короткий винос. Це корисно для безпеки та зручності райдера при виконанні стрибків та трюків та для більшої міцності рами.

Юрій Разін. PS. Висловлюю подяку Олексію Маджузі за цінні поради та рекомендації щодо особливостей геометрії сучасних байків.

20 травня 2009 року виходить у світ друге видання книги Сучасний Велосипед. Книга сильно перероблена та оновлена. Але обкладинка без змін. У Петербурзі книгу можна буде купити в мережі магазинів Буквоїд, а також велосипедних магазинах міста, а в регіонах ви зможете її замовити через інтернет магазин www.tuloma.ru

Рама – основна частина велосипеда. Вона має бути міцною, забезпечуючи необхідну жорсткість усієї конструкції, та легкою. При цьому ще й досить дешевою. Враховуючи, що ціна рами становить у середньому третину від ціни готового байка. Виробники намагаються отримати оптимальні характеристики велосипеда поєднанням матеріалу, з якого виготовляють раму, та підбором її геометричних характеристик – довжин труб та кутів між ними.

Деякі її характеристики та їх вплив на поведінку велосипеда у поїздці ми спробуємо пояснити. Цей матеріал можна розглядати як довідник з термінології.

Геометрія рами байка визначає кілька його характеристик:

Стабільність

Здатність зберігати прямолінійний напрямок руху. Більш довгий та нижчий велосипед є стабільнішим.

Залежить від таких характеристик:

• Довжина верхньої труби. Чим вона довша - тим байк стабільніший, але менш маневрений.
• Колісна база. Чим більше – тим стабільніше.
• Висота каретки. Збільшення висоти зменшує стабільність, але збільшує прохідність.

Маневреність (керованість)

Швидкість реакцію дії велосипедиста. Його здатність швидко змінювати напрямок руху. Чим коротша рама – тим більше маневрений велосипед.

Залежить від більшої кількості параметрів:

• Довжина верхньої труби. Коротша труба забезпечує більшу маневреність, але меншу стабільність.
• Колісна база. Чим менша база - тим більша маневреність, але менша стабільність.
• Довжина заднього пір'я. Чим вони коротші, тим байк стає більш маневреним.
• Довжина виносу. Аналогічно попередньої характеристики, більш короткий винос покращує маневреність, а довший робить повороти важчими та непередбачуваними.
• Рульовий кут. Чим він ближчий до вертикалі (більше), тим більше маневрений велосипед.
• Догляд вилки. Ця характеристика пов'язані з попереднім параметром. Відповідно чим менше догляд - тим краще маневреність.
• Зазор вилки. Чим він менший, тим краще керованість.

Зчеплення коліс із дорогою

Переднє та заднє колеса мають різне зчеплення з поверхнею дороги. Велику роль у цьому грають велосипедні.

Розподіл ваги велосипедиста по колесах виглядає приблизно так: 35% ваги припадає на переднє колесо та 65% на заднє.

Сила зчеплення заднього колеса з поверхнею залежить від дизайну та геометрії конкретної рами та, відповідно, від правильності розподілу ваги велосипедиста, тобто. від:

• Довжина заднього пір'я. Чим коротше задні пір'я, тим сильніше зчеплення з поверхнею - велосипедист сильніше тисне своєю вагою.
• Підсідельний кут. Чим менший кут, тобто підсідельна труба відхилена більше тому, тим більше велосипедист тисне своєю вагою на заднє колесо та сильніше зчеплення з поверхнею.
• Колісною базою. Чим вона менша - тим сильніше зчеплення.

Більш детально про функції переднього та заднього колеса в керуванні велосипедом описано у статті

Тепер трохи детальніше розглянемо кожну характеристику.

1. Розмір рами.Це один із головних факторів при виборі велосипеда. Від нього залежать всі інші розміри. Докладніше питання вибору розміру рами розглянуті у статті.
2. Довжина верхньої труби.Впливає на стабільність та маневреність байка. Чим вона довша, тим стабільніший байк, але менш маневрений. Від неї залежить і посадка велосипедиста - вертикальніша або ближче до горизонтальної. Дуже сильно впливає так само і на розподіл ваги по всій конструкції. Якщо у Вас довгі руки чи торс, то потрібно вибирати велосипед із довгою трубою. Але при цьому врахуйте, що іноді можна просто поміняти (зробити його якомога більше або менше), зрушити назад або докупити вигнутий назад для .
3. Колісна база- це відстань по горизонту між осями коліс. Аналогічно попередній характеристиці впливає на стабільність та маневреність. Чим більша база, тобто. велосипед довше - тим краще стабільність і, відповідно, менша маневреність велосипеда.
4. Довжина заднього пір'я.Відстань між віссю задньої втулки та кареткою по лінії горизонту. Впливає на керованість та зчеплення з дорогою заднього колеса. Чим вони менші - тим більше керований велосипед (він стає коротшим) і більша сила тиску на заднє колесо. Відповідно збільшується зчеплення з поверхнею дороги. При короткому пір'ї байк легше піднімається в гору, маневреніше на поворотах, швидше розганяється, має меншу пробуксовку.
5. Підсидільний кут- це кут між підсідельною трубою () та горизонтом. Чинить вплив на посадку велосипедиста і зчеплення заднього колеса з дорогою. Чим менший кут (підсідельна труба сильніше відхилена назад) – тим сильніше велосипедист тисне своєю вагою на заднє колесо і краще зчеплення, але при цьому зменшується швидкісна сила. Більш крутий кут зміщує вагу тіла вперед, збільшуючи тиск на руки та переднє колесо.
6. Висота каретки (зазор, дорожній просвіт, кліренс).Відстань між дорогою та центром каретки. Впливає на стабільність та прохідність. При низькому зазорі вища стабільність, легше гальмувати, але нижча прохідність, великий ризик зачепитися педаллю за купину, землю чи дорогу при повороті. Чим нижча каретка - тим нижчий центр тяжіння і, отже, велосипед легше повертати. Впливає вона на діаметр коліс, які можна буде встановити. У гірських велосипедів зазор більше, ніж у дорожніх та шосейних.
7. Довжина виносу.Вимірюється як відстань від центру кермової колонки до . Впливає на посадку велосипедиста та керованість. Знову ж таки, чим більше винос, тим горизонтальніше сидітиме велосипедист, що зручніше при тривалих поїздках. Докладніше про винесення керма описано у статті на нашому сайті: " "
8. Рульовий кут.Вимірюється як кут між горизонтом та лінією кермової колонки. Чим більший кут, тим краще керованість і швидше розгін, а вилка краще обробляє дрібні нерівності дороги. Пов'язаний із наступним параметром.
9. Догляд вилки.Відстань між точкою зіткнення з дорогою лінії, проведеною через рульову колонку, і торканням торкання переднього колеса з поверхнею дороги. Пов'язаний із попередньою характеристикою. Чим менше значення догляду вилки - тим краще маневреність. Якщо є передній амортизатор, цей параметр змінюється в залежності від ситуації на дорозі.
10. Зазор вилки.Відстань по горизонталі між центром втулки переднього колеса та уявної лінії, проведеної через рульову колонку. Взагалі це характеристика вилки, але разом із кермовим кутом та довжиною виносу впливає на керованість велосипеда. Чим він менший - тим краще керованість. Довший зазор надає більшої стабільності.

Геометрія труб при виробництві велосипедних рам

Небагато хочеться зупинитися на геометрії труб, що використовуються для виробництва рам.

Під час виробництва сучасних моделей використовують труби великого діаметра.

Чому більший діаметр труб краще? Закони фізики кажуть, що при збільшенні діаметра труби вдвічі її жорсткість підвищується в вісімраз(кубічна залежність), а при збільшенні товщини стінки труби вдвічі її жорсткість збільшиться так само дварази. Тобто. для збільшення жорсткості конструкції та при мінімізації при цьому ваги - збільшення діаметра труби краще.

У таких труб вища жорсткість на вигин, навіть при зниженні товщини стінок, що, у свою чергу, призводить до зниження загальної ваги виробу. Але робити стінки дуже тонкими небезпечно, оскільки це може призвести до зминання при серйозному ударі. Вважається що мінімальна товщина стінки сталевої труби може бути 04 мм, а алюмінієвої 08 мм.При математичному моделюванні та проведенні розрахунків на міцність було з'ясовано, що навантаження на раму нерівномірні. Найбільш сильна напруга на кінцях - у місцях зварювання, а мінімальна в центрі. Тоді виробники пішли шляхом використання батованихтруб (butted tubing). У них різна товщина стінок у різних ділянках. Наприклад, при виробництві велосипедних рам використовують труби з більшою товщиною стінки на кінцях і меншою в середині.

Батування буває одинарним, подвійним (double butted) або потрійним (triple butted).

При одинарному баттінгу один кінець труби має більшу товщину стінок, ніж інший. При подвійному - обидва кінці труби з більш товстими стінками, ніж середина, а при потрійному - труба має три різні товщини по всій довжині.

Однак, виробництво труб, що батують, дорожче і в моделях середнього цінового діапазону їх не використовують. Натомість використовуються труби з профільованим перетином - овальним, трикутним і т.д., причому часто один перетин плавно перетікає в інший. У них краще параметри жорсткості, ніж у круглих, навіть за зменшення товщини стінок.

Отримують такі труби методом гідроформінгу- формування труб шляхом поміщення їх у спеціальні матриці та закачування ним усередину води або спеціальної олії під високим тиском.При цьому труба набуває форми матриці, в яку її помістили.

Наприклад, на наведеній фотографії видно, що міський жіночий велосипед Formula Breeze 2016 має верхню раму трикутну форму, а нижню - овальну, витягнуту у вертикальній площині. Такий профіль робить всю конструкцію міцнішою, ніж якби вона була виконана зі звичайних круглих труб.

Ідеальне поєднання це маневрений та стабільний велосипед при низькій вазі та невеликій ціні.

Виробники постійно шукають компроміси між різними характеристиками розробки оптимальних моделей для кожного типу велосипедів, експериментуючи з різними кутами з'єднання труб, застосовуваними матеріалами і профілями.

Вибирайте велосипед з підходящою для Вас геометрією, обов'язково пробуйте його перед покупкою так, щоб Вам було зручно і комфортно, і катайтеся із задоволенням!

Відео про геометрію рами велосипеда

Найважливіший елемент у велосипеді та від її форми та параметрів залежать ваші майбутні успіхи. При проектуванні рам її форму вкладаються як дизайнерські рішення, а й найскладніші математичні розрахунки, яких залежить як міцність, і специфічні характеристики велосипеда. Велосипедисту хоч і не обов'язково розумітися на тригонометрії, але знати за що відповідають різні параметри в рамі він повинен.

Геометрія рами впливає наступні характеристики велосипеда:

1. Безпека - Напевно найважливіший параметр. Насамперед залежить від розміру рами. Дуже важливий при експлуатації велосипеда в екстремальних умовах, наприклад, при катанні по пересіченій місцевості. Але й у звичайних умовах міських покатушек, трапляються ситуації, у яких геометрія рами може зіграти значної ролі у забезпеченні безпеки велосипедиста;
2. Накат, динаміка - від цього параметра залежать енерговитрати подолання дистанції. Дуже важливий під час катання на довгі дистанції;
3. Стійкість - що краще, то легше їхати велосипедом. Відповідає за можливість утримати траєкторію руху при впливі навколишніх факторів (погана дорога, вітер тощо);
4. Маневреність - параметр дозволяє проходити складні маршрути за мінімальний час та з мінімальними енерговитратами. Тобто дозволяє проходити повороти по невеликому радіусу.
5. Розподіл ваги, рівномірність - параметр, що впливає на пропорційність розподілу ваги між переднім і заднім колесом, під час руху під різними кутами. Важливий для туристів, які навантажують заднє колесо важкими рюкзаками;
6. Міцність - Параметр впливає на здатність рами витримувати навантаження.

Не можна створити універсальний велосипед, придатний всім, оскільки перелічені параметри взаємопов'язані друг з одним. Якщо ми будемо покращувати один із параметрів, інший буде погіршуватися. Головне завдання виробників підібрати найкраще поєднання параметрів для різних велосипедних дисциплін, а вам залишається лише підібрати, з величезної різноманітності пропозицій, ту раму, яка відповідає вашим потребам.

Геометрія рами

На малюнку зображені різноманітні параметри, що впливають можливості рами. Ці параметри повинен надавати кожен виробник у документах до продукту чи на сайті. Хтось викладає все, хтось лише необхідні частини. Я спробую описати, на що впливають усі довжини та кути в геометрії рами велосипеда:

• S/T c-t- Відстань від центру до . Впливає на параметр на який в першу чергу треба звертати увагу при виборі рами. Чим коротша ця відстань, тим жорсткіший каретковий вузол, при натисканні на педаль рама менше деформується. Збільшується Безпека , оскільки верхня труба рами проходить нижче, зменшується небезпека удару неї. Але при цьому збільшується довжина, що може призвести до його поломки;
• W/B - колісна базавелосипеда, відстань між осями переднього та заднього колеса. Впливає на Стійкість і Маневреність велосипед. Чим довша база велосипеда, тим більший радіус потрібен йому для повороту, відповідно нижче маневреність, але тим більша стійкість;
• S/T ang.- Кут між підсідельною трубою рами та її горизонталлю. Чим він більший, тим більше вертикальне положення приймає підсідельний штир. Впливає на зручність при педалюванні, розраховується з розміру рами і зазвичай дорівнює 73 градусам. Деякі фірми намагаються його змінювати для правильного розподілу ваги залежно від стилю катання. При зменшенні кута збільшується навантаження на заднє колесо (покращується зчеплення з дорогою), посадка витягується. Педалювання стає незручнішим, а при русі в гору є можливість перевернутися. Найголовніше цей кут втрачає значення у разі, коли велосипедист педалює стоячи;
• T/T h- Відстань від центру рульової склянки до центру підсідельної труби. Чим коротша ця відстань, тим більше вертикальна посадка буде у велосипедиста, відповідно, більш комфортна. База велосипедапри цьому також зменшується, а розподіл навантаженнязбільшується у бік переднього колеса. Однак при педалюванні стоячи, в кращому разі, коліна зачіпатимуть кермо, а в гіршому взагалі неможливо буде так їхати. Особливо якщо ця відстань зменшена за рахунок збільшення S/T ang.(кута підсідельного штиря). При їзді в гору, стоячи через зменшення цієї довжини, знижується навантаження на заднє колесо, погіршується динаміка, кермувати при навантаженому передньому колесі стає складніше. Через це на шосейних велосипедах цю довжину намагаються зробити більше (причому не за рахунок кута S/T ang.), що дозволяє спортсменам краще педалювати стоячи в гору - це запорука перемоги у змаганнях;
• T/T a- Довжина верхньої труби рами. Чим більше вона відрізняється від T/T hтим нижче вона опущена. Деякі виробники не вказують цей параметр або замінюють його на кут нахилу верхньої труби;
• H/T- Висота кермової склянки. Від цього параметра залежить те, наскільки рама потрібного розміру підходить вам (особливо при виборі невеликих розмірів). Так як довжина вилок для всіх розмірів рам однакова, а для збільшення безпеки необхідно робити раму якомога нижче, виходить, що цього можна досягти лише зменшенням параметрів S/T c-tі висоти склянки. Отже, вибираючи велосипед маленького розміру, зверніть увагу, щоб висота склянки була мінімальною;
• H/T ang.- Кут між вилкою і горизонталлю рами. Чим більший цей кут, тим більший вертикальний нахил у вилки. Цей параметр впливає практично на все:

1. Стійкість- що менше кут, то більша база велосипеда. При обертанні керма збільшується момент, що повертає у вертикальне положення велосипед. Зменшується ймовірність занесення переднього колеса;
   
2. Маневреність- зі збільшенням кута, зменшується база велосипеда. Велосипед легше проходить повороти, стиль їзди стає агресивнішим;
3. Накат, динаміка- при збільшенні кута, зменшується гальмуючий момент при крученні керма та амортизаційна вилка менше працює у вертикальному положенні;
4. Безпека- що менше кут, то краще велосипед тримає дорогу. Нижче опускається рульова труба і нижче стає рама. Виделка краще реагує на вибоїни і зменшується небезпека перелетіти через кермо;
5. Рівномірність розподілу ваги- чим більший кут, тим менше навантаження йде на переднє колесо;
6. Міцність рами- чим більше кут, тим більше навантаження йде на раму і менше на вилку і навпаки.

Два приклади:

Для шосейного велосипедана першому місці стоїть швидкість, накатистість і ККД – кут вилки дорівнює 73-74 градуси;

У велосипеді для даун-хіллаважлива максимальна стійкість, чіткість при проходженні віражів, безпека - кут вилки дорівнює 62-64 градуси.

• F/L- Довжина велосипеда. Практично у всіх виделок однакова;
• B/B- зазор між центром каретки та горизонталлю рами. Чим нижче знаходиться каретка, тим нижче центр тяжіння, тим легше їхати велосипедом. Однак з'являється небезпека зачепити педаллю за купину, знижується безпека;
• C/S- Довжина пера рами, впливає на розподіл ваги. Чим коротше перо, тим краще динаміка(незалежно від того, стоячи або сидячи педалює велосипедист) та зчеплення заднього колеса з дорогою. Однак при перевезенні вантажів на велосипеді з коротким пір'ям виникає небезпека перевернутися на підйомі;
• F/R- зазор між віссю обертання вилки та віссю колеса. Відповідає повернення колеса в початкове становище з допомогою енергії поступального руху. Що більше, то легше їхати без рук. Однакове практично для всіх виделок.

До підбору рами слід особливо уважно підходити до геометрії. Це та основа, яка дозволить вам досягати кращих результатів у вибраній дисципліні.