stringtranslate.com

Рама мотоцикла

Triton: двигатель Triumph в трубчатой ​​стальной раме Norton Featherbed

Рама мотоцикла — это основная структура мотоцикла . Она поддерживает двигатель, обеспечивает место для рулевого управления и задней подвески , а также поддерживает водителя и любого пассажира или багаж. Также к раме прикреплены топливный бак и аккумулятор. В передней части рамы находится рулевая колонка , которая удерживает поворотную переднюю вилку , а в задней части находится точка поворота для движения подвески маятника . Некоторые мотоциклы [1] включают двигатель в качестве несущего напряженного элемента; в то время как некоторые другие мотоциклы не используют одну раму, а вместо этого имеют передний и задний подрамники, прикрепленные к двигателю. [2]

Материалы

В ранние дни мотоциклы были немногим больше, чем моторизованные велосипеды , и, следовательно, рамы были трубчатыми из стали . Хотя использование стальных труб по-прежнему распространено, в наше время используются другие материалы, такие как титан , алюминий , магний и углеродное волокно , а также композиты из этих материалов. Поскольку разные мотоциклы имеют различные параметры конструкции (такие как стоимость, сложность, распределение веса , жесткость, выходная мощность и скорость), не существует единой идеальной конструкции рамы, и конструкторы должны принять обоснованное решение об оптимальном выборе. [3]

Сталь

В Европе и США стальные трубы были материалом по умолчанию до недавнего времени. Все основные производители (AJS, Ariel, BSA, Matchless, Norton, Sunbeam, Triumph, Velocette, BMW, DKW, Ducati, Moto-Guzzi, Harley-Davidson и Indian) использовали стальные трубы.

Примеры

Алюминий

В отличие от развития велосипедных рам, где на смену трубчатым стальным рамам пришли рамы, сваренные из круглых или овальных алюминиевых труб, в мотоциклетных рамах алюминий почти всегда сваривается в более угловатых формах и часто образует монококовую раму.

Примеры

Углеродное волокно

В 1983 году компания Armstrong Motorcycles выпустила мотоцикл Grand Prix объемом 250 куб. см с революционной рамой из углеродного волокна . [4] Следуя технологии, используемой в индустрии Формулы-1 , дизайнеры Armstrong Майк Итоу и Барри Харт создали первый мотоцикл с рамой из углеродного волокна для участия в гонках Grand Prix. [4]

Примеры

Магний

Elf 5 с магниевой рамой
Примеры

Титан

Примеры

Композитный

Гривс 250DCX Sportsman 1962
Примеры

Типы

Позвоночник или позвоночник

Двигатель мотоцикла подвешен на одном хребте. Хребет может быть прочной конструкцией.

Примеры

Одинарная люлька

Двигатель мотоцикла удерживается в единой раме с одним хребтом.

Примеры

Полудуплексная или двойная подставка

Двигатель мотоцикла закреплен в двойной раме с одним хребтом и одной нисходящей трубой.

Примеры
Двойная рама-люлька на Honda CB750

Полнодуплексная подставка

Двигатель мотоцикла удерживается на месте в паре отдельных опор. Рама Norton Featherbed была классическим примером, но многие «дуплексные» рамы на самом деле имеют один позвоночник под баком.

Примеры

Периметр

Также называется балкой или двойным лонжероном , две балки охватывают двигатель, чтобы соединить рулевую колонку и маятниковый рычаг на максимально коротком расстоянии для лучшей жесткости. Балки обычно изготавливаются из прессованного металла (сталь/алюминий). Решетчатая рама использует ту же концепцию, но вместо прессованного металла использует сварные элементы для формирования решетки.

Антонио Кобасу приписывают создание современного шасси с алюминиевой периметральной рамой, которое сейчас используется на многих современных гоночных и серийных мотоциклах. [7] В 1982 году Cobas разработал более прочное и легкое алюминиевое двухбалочное шасси для замены стальных хребтовых рам. [7] Технология была скопирована крупными производителями мотоциклов, и к 1990-м годам все основные гоночные команды в соревнованиях Гран-при использовали конструкцию алюминиевой рамы, впервые разработанную Cobas. [8]

Примеры

Нажатый

Штампованная стальная рама на Ariel Arrow

Рама прессуется или штампуется из листового металла, образуя полумонокок автомобильного типа . Одним из самых ранних примеров был мотоцикл 965cc, произведенный Луи Жануаром в 1920 году, в котором для рамы, заднего маятника и передней вилки использовалась штампованная сталь. Рама может быть полностью прессованной (Ariel Arrow) или иметь только прессованную заднюю часть, соединенную с рулевой колонкой обычным стальным трубчатым хребтом (Honda Super Cub). И Super Cub, и Arrow также имеют штампованные стальные вилки вместо обычных телескопических вилок .

Примеры

Монокок

Более распространенная в мире автомобилей, монококовая рама представляет собой конструкцию, где нагрузки поддерживаются ее внешней оболочкой. На мотоциклах они используются почти исключительно на гоночных мотоциклах.

Французский промышленник и инженер Жорж Руа в 1920-х годах попытался усовершенствовать рамы мотоциклов, вдохновленные велосипедами, которым не хватало жесткости. Это ограничивало их управляемость и, следовательно, производительность. Он подал заявку на патент в 1926 году и на Парижском автосалоне 1929 года представил свой новый мотоцикл, Majestic 1930 года в стиле ар-деко. Его новый тип монококового кузова решил проблемы, которые он решал, и вместе с лучшей жесткостью он выполнял двойную функцию, поскольку рама и кузов обеспечивали некоторую защиту от непогоды. Строго говоря, это был скорее полумонокок, поскольку он использовал коробчатую раму из штампованной стали с двумя боковыми направляющими, склепанными вместе с помощью поперечин, вместе с днищем и задними и передними переборками. [12]

Гонщик Гран-при Оссы 1968 года, 250 куб.см.

Легкий скутер Piatti выпускался в 1950-х годах с использованием монококовой полой оболочки из листовой стали, сваренной вместе, в которую снизу устанавливались двигатель и трансмиссия. Машину можно было опрокинуть на бок, опираясь на привинченные подножки для механического доступа. [13]

Мотоцикл с монококовой рамой был разработан испанским производителем Ossa для сезона мотогонок Гран-при 1967 года . [14] Хотя одноцилиндровый Ossa имел на 20 лошадиных сил (15 кВт) меньше, чем его конкуренты, он был на 45 фунтов (20 кг) легче, а его монококовая рама была намного жестче, чем обычные мотоциклетные рамы, что давало ему превосходную маневренность на гоночной трассе. [14] Ossa выиграли четыре гонки Гран-при с монококовым мотоциклом, прежде чем их гонщик погиб после аварии во время гонки 250 куб. см на острове Мэн TT 1970 года , в результате чего завод Ossa отказался от участия в гонках Гран-при . [14]

Известные дизайнеры, такие как Эрик Оффенштадт и Дэн Ханебринк, создали уникальные конструкции монокока для гонок в начале 1970-х годов. [15] Соревнование F750 на гонках Isle of Man TT 1973 года выиграл Питер Уильямс на John Player Special с монококовой рамой, который он помог спроектировать на основе Norton Commando . [16] [17] Honda также экспериментировала с NR500 , гоночным мотоциклом Гран-при с монококом в 1979 году . [18] Мотоцикл имел и другие инновационные особенности, включая двигатель с цилиндрами овальной формы, и в конечном итоге уступил проблемам, связанным с попыткой разработать слишком много новых технологий одновременно. В 1987 году Джон Бриттен разработал Aero-D One, отличающийся композитным монококовым шасси, которое весило всего 12 кг (26 фунтов). [19]

Алюминиевая монококовая рама впервые была использована на серийном мотоцикле с 2000 года на Kawasaki ZX-12R , [20] их флагманском серийном спортбайке, нацеленном на то, чтобы быть самым быстрым серийным мотоциклом . Cycle World в 2000 году описал его как «монококовый хребт...единая балка большого диаметра» и «изготовленный из комбинации литья и штамповки листового металла». [21]

Цельные рамы велосипедов из углеродного волокна иногда называют монококами; однако, поскольку большинство из них используют компоненты для формирования конструкции рамы (даже если они отлиты в виде единой детали), [22] это рамы, а не монококи, и производители педальных велосипедов продолжают называть их наборами рам.

Разрез ZX-14 2006 года, демонстрирующий его алюминиевую монококовую раму
Примеры

Полумонокок

Если рама «монокок» использует дополнительную поддержку, такую ​​как трубы или лонжероны, то раму правильнее называть «полумонокок». Примером может служить гоночный автомобиль Norton с полумонококовым кузовом Питера Уильямса .

JPS Norton с полумонококовой рамой

Треллис

Стальная решетчатая рама (красная) на Ducati Monster 1000. Двигатель является нагруженным элементом.

Решетчатая рама соединяет рулевую колонку с поворотным рычагом как можно более напрямую с помощью металлической трубы, расположенной в треугольной арматуре. Используя принципы решетчатой ​​балки , решетчатая рама обычно изготавливается из металлических трубчатых сегментов круглого или овального сечения, которые свариваются или спаиваются вместе. Хорошо спроектированная решетчатая рама должна обеспечивать прочную, легкую конструкцию, которая упрощает размещение двигателя и компонентов, а также обеспечивает хороший доступ для обслуживания. Хотя изготовление решетчатой ​​рамы требует более сложного процесса, чем, скажем, рама из сплава, для этого требуется только простое приспособление и опытный сварщик. Не требуется больших капитальных затрат, поэтому решетчатая рама идеально подходит для модели, которая может быть изготовлена ​​в относительно небольших количествах. По этой причине решетчатая рама снискала популярность у европейских производителей, и в частности у Ducati.

Некоторые мотоциклы, такие как Yamaha TRX850 , имеют гибридные рамы, в которых используются литые сплавы в области поворотного рычага. Другой вариант — подвесить двигатель на решетчатой ​​раме, но отлить поворотный рычаг в задней части двигателя.

Примеры

Двигатель как напряженный элемент

Harley-Davidson Model W с конструкционными трубами, прикрученными непосредственно к картеру двигателя, для завершения треугольника рамы

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

Вместо этого, если двигатель жестко закреплен на раме, вибрации передаются и рассеиваются через всю раму и гонщика. Жесткое крепление позволяет двигателю вносить вклад в общую жесткость рамы. Также становится возможным крепить маятник непосредственно к двигателю, а не к раме, избегая необходимости в элементах рамы, простирающихся вниз к оси маятника. Увеличивая количество точек крепления между двигателем и рамой, вибрации и напряжение могут лучше рассеиваться в раме, как правило, создавая треугольник между маятником сзади, головкой цилиндра вверху и нижней областью картера спереди. Если жестко закрепленный двигатель не только вносит вклад, но и имеет решающее значение для жесткости рамы и является неотъемлемой частью закрытия треугольника или решетчатой ​​структуры, которая передает усилие от передней бабки к маятнику до такой степени, что без двигателя рама была бы деформирована, двигатель называется напряженным элементом или поднятым двигателем . Распределение нагрузки между двигателем и рамой снижает общий вес мотоцикла. [3]

Двигатели с напряженными элементами были впервые использованы, по крайней мере, еще в 1916 году в гоночном мотоцикле Harley-Davidson с 8 клапанами и внедрены в серийную модель Harley-Davidson Model W к 1919 году. [23] Это называлось keystone, или алмазной рамой. [24] [25] Vincent Series B Rapide 1946 года был разработан с усовершенствованным шасси, названным «tour de force для своего времени», [26] которое включало двигатель с напряженными элементами. Во время ранних испытаний Kawasaki GPZ900R 1983 года были включены две нижние трубы, создающие полную раму, но было обнаружено, что нижние трубы несут небольшую нагрузку, поэтому их удалили, полагаясь исключительно на сочетание стального хребта и двигателя для жесткости шасси. [27] Двойные двигатели BMW серии R1100 1994 года полностью сняли нагрузку с рамы, при этом двигатель переносил всю нагрузку с передней вилки Telelever на заднюю Monolever . [28] [29]

Жесткость

Жесткость рамы является проблемой для конструкторов мотоциклов, как и для рам велосипедов , от которых произошли мотоциклы. [30] [31]

Изменение жесткости рамы, произведенной на заводе, может быть предпринято для улучшения характеристик управляемости. Это часто делается путем триангуляции заводской рамы. [30] [32] Триангуляция — это метод, используемый во многих инженерных приложениях для придания жесткости конструкциям. [33] Однако это также может иметь нежелательные последствия, если оно перегружает другие части рамы, поскольку гибкая рама действует как пружина, поглощая некоторые нагрузки. [34]

Боковая жесткость

В 21 веке такие достижения, как мощные двигатели, работающие на шинах с высоким сцеплением, [35] и более эффективные компоненты подвески, особенно вилки, [36] привели к тому, что потребителям стали доступны конструкции с повышенной общей жесткостью рамы. Аналитики расходятся во мнениях относительно того, желательна ли бесконечная боковая жесткость, [36] или предпочтительнее конечная степень встроенной гибкости. [37] [38]

Измерение рамы мотоцикла

MotoSmartLaser
Контроль деформации оси передних колес.

Если управление мотоциклом не соответствует требованиям, важно проверить деформацию геометрии рамы мотоцикла. Это измерение может быть важным после аварии или перед покупкой подержанного мотоцикла. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Примечание: ... например, Ducati 900 SS
  2. ^ Примечание: Примером может служить Vincent HRD.
  3. ^ abc Cocco 2004.
  4. ^ ab Клиффорд, Питер (1981), Motocourse 1983-1984 , Hazleton Publishing Ltd, ISBN 0-905138-18-X« Революционный» — часто употребляемое слово, но это был первый случай, когда рама из углеродного волокна была создана для участия в гонках Гран-при.
  5. ^ Кэткарт, Алан (январь 2008 г.), «ELF Racing — ELF Motorcycle Chassis Designs — Retrospective; Tracing A Decade Of Radical Racebike Experimentation», Motorcyclist , стр. 50(6), ISSN  0027-2205, архивировано из оригинала 26 мая 2011 г. , извлечено 26 февраля 2011 г.
  6. ^ "1971 Titanium Husqvarna; Мотоцикл, который так же хорош, как и они", American Motorcyclist , т. 60, № 11, Вестервилл, Огайо : Американская ассоциация мотоциклистов , стр. 75, ноябрь 2006 г., ISSN  0277-9358 , получено 26 февраля 2011 г.
  7. ^ ab "Framing the Future: The Legacy of Antonio Cobas". superbikeplanet.com. Архивировано из оригинала 2 сентября 2004 года . Получено 14 декабря 2010 года .
  8. ^ Уокер, Мик (2002). Мотоциклы Мика Уокера для гонок на японских Гран-при . Гейтсхед: Redline Books. стр. 66. ISBN 978-0-9531311-8-1.
  9. ^ «Дизайн мотоциклов во Франции», The Motor Cycle, 29 июля 1920 г., стр. 122–124.
  10. ^ "1963 Ariel Leader". Архивировано из оригинала 15 января 2009 года . Получено 24 ноября 2008 года .
  11. ^ Браун 1991.
  12. ^ Гарсон, Пол (май–июнь 2018 г.). «Ар-деко на колесах: 1930 Majestic». Motorcycle Classics . Получено 6 октября 2018 г. .
  13. ^ The Motor Cycle , двухстраничный дорожный тест, 7 марта 1957 г., стр. 298-299. Доступ 15 июня 2019 г.
  14. ^ abc Robinson, James (сентябрь 2001 г.). "Santiago Herrero – Spanish Flyer". Classic Racer (91): 35–40. ISSN  1470-4463.
  15. ^ "8W – Кто? – Эрик Оффенштадт". Forix.autosport.com . Получено 20 октября 2010 .
  16. ^ Результаты гонки F750 iomtt.com. Получено 27 декабря 2019 г.
  17. ^ "Motorcycle Technology – Future Perfect – Up To Speed". motorcyclistonline.com . Получено 17 декабря 2011 г. .
  18. ^ "Нетрадиционное: принятие рамы "Shrimp Shell"". Вызов духу Honda . Honda Motor Co., Ltd. Получено 26 декабря 2009 г.
  19. ^ "The Aero Bike". Britten Motorcycle Company. Архивировано из оригинала 15 июня 2009 года . Получено 19 июня 2009 года .
  20. ^ "Kawasaki Technology". Kawasaki Heavy Industries Motorcycle & Engine . Архивировано из оригинала 12 января 2017 года . Получено 18 декабря 2016 года .
  21. ^ Андерсон, Стив (январь 2000 г.). "MEAN GREENIES". Cycle World . стр. 34. Получено 27 декабря 2019 г.
  22. ^ "Carbon Fiber". Архивировано из оригинала 24 февраля 2013 года . Получено 16 февраля 2013 года ., Velocite-bikes.com
  23. ^ Рафферти 2001.
  24. ^ Хант и др. 2012.
  25. ^ Абдо 2012.
  26. ^ Филд 2002.
  27. ^ Уокер 2006.
  28. ^ Стермер 2006.
  29. ^ Кумбс и Шумарк 2002.
  30. ^ ab "Рамы мотоциклов: объяснение – игра с рамами", Super Streetbike , 18 сентября 2009 г.
  31. Дэймон Ринард, Шелдон Браун (ред.), Тест на прогиб рамки Ринарда, Harris Cyclery , получено 11 мая 2016 г.
  32. ^ Фоул 2006.
  33. ^ Энрайт 2015.
  34. Тони Фоул (ноябрь 1987 г.), Модификации рам, Tony Foale Designs , получено 11 мая 2016 г.
  35. Кевин Кэмерон (июнь 2004 г.), «Краткая история гибкости шасси», Cycle World , т. 43, № 6, стр. 18
  36. ^ Джеймс Паркер (3 августа 2011 г.), «Ducati Desmosedici RR: 85-процентное решение», Мотоциклист , Компоненты подвески, которые допускают меньшую деформацию и неконтролируемое движение колеса, нуждаются в меньшем количестве пластырей в виде компенсирующего движения в шасси.
  37. ^ Паркс 2015 «Инженеры мотоциклов проектируют шасси и шины с «настроенной» гибкостью. Это полезно, поскольку при максимальном наклоне рама и боковины шин находятся под лучшим углом для поглощения неровностей дороги, чем система подвески».
  38. Кевин Кэмерон (июль 2006 г.), «Горе Росси», Cycle World , т. 45, № 7, стр. 18, [Б]оковая гибкость теперь должна быть намеренно спроектирована в деталях шасси, чтобы дополнять действие подвески при большом угле наклона.

Источники