Рама мотоцикла
Рама мотоцикла — это основная конструкция мотоцикла . Он поддерживает двигатель, обеспечивает место для рулевого управления и задней подвески , а также поддерживает водителя, пассажиров и багаж. К раме также прикреплены топливный бак и аккумулятор. В передней части рамы находится трубка рулевой колонки , которая удерживает поворотную переднюю вилку , а сзади находится точка поворота для движения подвески маятника . Некоторые мотоциклы [1] включить двигатель в качестве несущего нагруженного элемента; в то время как в некоторых других мотоциклах используется не одна рама, а вместо этого к двигателю прикреплены передний и задний подрамники. [2]
Материалы
[ редактировать ]Вначале мотоциклы представляли собой нечто большее, чем моторизованные велосипеды , и, следовательно, рамы были стальными трубчатыми . Хотя использование стальных труб по-прежнему широко распространено, в наше время теперь используются другие материалы, такие как титан , алюминий , магний и углеродное волокно , а также композиты из этих материалов. Поскольку разные мотоциклы имеют разные параметры конструкции (такие как стоимость, сложность, распределение веса , жесткость, выходная мощность и скорость), не существует единой идеальной конструкции рамы, и дизайнеры должны принять обоснованное решение об оптимальном выборе. [3]
Сталь
[ редактировать ]В Европе и США до недавнего времени стандартным материалом были стальные трубы. Все основные производители (AJS, Ariel, BSA, Matchless, Norton, Sunbeam, Triumph, Velocette, BMW, DKW, Ducati, Moto-Guzzi, Harley-Davidson и Indian) использовали стальные трубы.
- Примеры
- Каркас Norton Featherbed
- Большинство Ducati мотоциклов
- Хонда CB750
Алюминий
[ редактировать ]В отличие от развития велосипедных рам, где на смену трубчатым стальным рамам пришли рамы, сваренные из круглых или овальных алюминиевых трубок, алюминий в рамах мотоциклов почти всегда сваривается в более угловатых формах и часто образует несущую раму.
- Примеры
Углеродное волокно
[ редактировать ]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 Ито и Барри Харт создали первый мотоцикл с рамой из углеродного волокна для участия в гонках Гран-при. [4]
- Примеры
Магний
[ редактировать ]- Примеры
Титан
[ редактировать ]- Примеры
Композитный
[ редактировать ]- Примеры
- Bimota SB8K , состоящий из двух балок из алюминиевого сплава и пластин из углеродного волокна.
- MV Agusta F4 750 Serie Oro , магний и алюминий
- Greeves 250DCX Sportsman с нисходящей трубой из литого сплава, задним подрамником из стальных труб и полумонококовым позвоночником.
Типы
[ редактировать ]Позвоночник или позвоночник
[ редактировать ]Двигатель мотоцикла подвешен на одной опоре. Позвоночник может быть прочной структурой.
- Примеры
Одиночная колыбель
[ редактировать ]Двигатель мотоцикла удерживается в единой опоре с одной опорой.
Примеры
Полудуплексная или двойная подставка
[ редактировать ]Двигатель мотоцикла удерживается в двойной опоре содин позвоночник и одна нижняя труба.
- Примеры
Полнодуплексная подставка
[ редактировать ]Двигатель мотоцикла удерживается на месте в паре отдельных опор. Классическим примером была рама Norton Featherbed , но многие «дуплексные» рамы на самом деле имеют один стержень под резервуаром.
- Примеры
Периметр
[ редактировать ]Две балки, также называемые балкой или двойным лонжероном , охватывают двигатель и соединяются с рулевой головкой и поворотным рычагом на кратчайшем возможном расстоянии для большей жесткости. Балки обычно изготавливаются из прессованного металла (сталь/алюминий). В решетчатой раме используется та же концепция, но для образования решетки используются сварные элементы вместо прессованного металла.
Антонио Кобасу приписывают создание современного шасси с алюминиевой рамой по периметру, которое сейчас используется на многих современных гоночных и серийных мотоциклах. [7] В 1982 году компания Cobas разработала более прочное и легкое алюминиевое двухбалочное шасси для замены стальных хребтовых рам. [7] Эту технологию скопировали крупные производители мотоциклов, и к 1990-м годам все основные гоночные команды, участвовавшие в соревнованиях Гран-при, использовали конструкцию алюминиевой рамы, впервые разработанную Cobas. [8]
- Примеры
- 1885 года выпуска Даймлера Автомобиль
- Хонда CBR1000RR
- Ямаха ФЗР600
- Дукати Панигале V4
Прессованный
[ редактировать ]Каркас прессуется или штампуется автомобильного типа из листового металла с образованием полумонокока . Одним из самых ранних примеров был мотоцикл объемом 965 куб.см, произведенный Луи Жануаром в 1920 году, в котором для изготовления рамы, заднего поворотного рычага и передней вилки использовалась прессованная сталь. Рама может быть полностью прессованной (Ariel Arrow) или иметь только прессованную кормовую часть, соединенную с рулевой головкой обычным стальным трубчатым хребтом (Honda Super Cub). И Super Cub, и Arrow также имеют вилки из прессованной стали вместо обычных телескопических вилок .
- Примеры
- Луи Жануар , 1920 г., 965 куб.см, плоский твин [9]
- Ариэль Стрела [10]
- Хонда Супер Каб [11]
Монокок
[ редактировать ]Несущая рама, более распространенная в автомобильном мире, представляет собой конструкцию, в которой нагрузки воспринимаются через внешнюю обшивку. На мотоциклах их используют почти исключительно на гоночных мотоциклах.
Французский промышленник и инженер Жорж Рой в 1920-х годах попытался улучшить велосипедные рамы мотоциклов того времени, которым не хватало жесткости. Это ограничивало их управляемость и, следовательно, производительность. Он подал заявку на патент в 1926 году и на Парижском автомобильном салоне 1929 года представил свой новый мотоцикл Majestic 1930 года в стиле ар-деко. Его новый тип монококового кузова решил проблемы, которые он решал, и наряду с большей жесткостью выполнял двойную функцию, поскольку рама и конструкция кузова обеспечивали некоторую защиту от непогоды. Строго говоря, это был скорее полумонокок, поскольку в нем использовалась рама коробчатого сечения из прессованной стали с двумя боковыми направляющими, склепанными вместе через поперечины, а также поддоны пола, а также задние и передние переборки. [12]
скутер Piatti Легкий . производился в 1950-х годах с использованием монококового полого корпуса из сваренных вместе штамповок из листовой стали, в который снизу устанавливались двигатель и трансмиссия Машину можно было опрокинуть набок, положив на подножки с болтовым креплением для механического доступа. [13]
с монококовой рамой Мотоцикл был разработан испанским производителем Ossa для мотогоночного сезона Гран-при 1967 года . [14] Хотя у одноцилиндрового двигателя Ossa было на 20 лошадиных сил (15 кВт) меньше, чем у его конкурентов, он был на 45 фунтов (20 кг) легче, а его несущая рама была намного жестче, чем рамы обычных мотоциклов, что придавало ему превосходную маневренность на гоночной трассе. [14] Осса выиграл четыре гонки Гран-при на монококовом мотоцикле, прежде чем их гонщик погиб в результате аварии во время гонки объемом 250 куб. См на острове Мэн TT в 1970 году , в результате чего завод в Оссе отказался от участия в соревнованиях Гран-при . [14]
Известные дизайнеры, такие как Эрик Оффенштадт и Дэн Ханебринк, создали уникальные конструкции монокока для гонок в начале 1970-х годов. [15] Гонку F750 на гонках TT на острове Мэн в 1973 году выиграл Питер Уильямс на автомобиле John Player Special с монококом, который он помогал проектировать на основе Norton Commando . [16] [17] Honda также экспериментировала с NR500 , несущим гоночным мотоциклом для Гран-при В 1979 году . [18] Мотоцикл имел и другие инновационные особенности, в том числе двигатель с цилиндрами овальной формы, и в конечном итоге уступил проблемам, связанным с попыткой одновременно разработать слишком много новых технологий. В 1987 году Джон Бриттен разработал Aero-D One с композитным несущим шасси, которое весило всего 12 кг (26 фунтов). [19]
Алюминиевая несущая рама впервые была использована на серийном мотоцикле с 2000 года на Kawasaki ZX-12R . [20] их флагманский серийный спортбайк стремился стать самым быстрым серийным мотоциклом . описало его В 2000 году издание Cycle World как «монококовую основу… единую балку большого диаметра» и «Изготовленную из комбинации литья и штамповки из листового металла». [21]
Цельные из углеродного волокна велосипедные рамы иногда называют монококами; однако, поскольку в большинстве случаев для формирования рамной конструкции используются компоненты (даже если они отлиты как единое целое), [22] это рамы, а не монококи, и производители педальных велосипедов продолжают называть их наборами рам.
- Примеры
- 2000 Кавасаки Ниндзя ZX-12R
- 2006 Кавасаки Ниндзя ZX-14
- 2012 Дукати 1199
Полумонокок
[ редактировать ]Если в раме «монокок» используются дополнительные опоры, такие как трубы или лонжероны, то раму правильнее называть «полумонокок». Примером может служить Питера Уильямса гоночный полумонокок Norton .
Трельяж
[ редактировать ]Решетчатая рама маятника максимально напрямую соединяет рулевую головку с шарниром с помощью металлической трубы, расположенной в виде треугольной арматуры. Используя принципы решетчатых балок , решетчатая рама обычно состоит из металлических трубчатых сегментов круглого или овального сечения, которые сварены или спаяны вместе. Хорошо спроектированная решетчатая рама должна обеспечивать прочную и легкую конструкцию, упрощающую размещение двигателя и его компонентов и обеспечивающую хороший доступ для обслуживания. Хотя изготовление решетчатого каркаса требует более сложного процесса, чем, скажем, каркаса из балки из сплава, для него требуется лишь простой приспособление и грамотный сварщик. Никаких больших капитальных затрат не требуется, поэтому решетчатый каркас идеально подходит для модели, которую можно изготавливать в относительно небольшом количестве. По этой причине решетчатая рама завоевала популярность у европейских производителей, в частности у Ducati.
Некоторые мотоциклы, такие как Yamaha TRX850 , имеют гибридные рамы, в которых используется отливка из сплава в области поворота маятника. Другой вариант — подвесить двигатель на решетчатой раме, но шарнир маятника закрепить в задней части двигателя.
- Примеры
- Самый современный Дукати
- Сузуки Бандит 400 1989 года выпуска
- Хонда ВТР250
- КТМ 690 Эндуро
- КТМ 1290 Супер Дюк Р
Двигатель как нагруженный элемент
[ редактировать ]Для комфорта водителя двигатель мотоцикла можно установить на резиновые втулки, чтобы изолировать вибрацию от остальной части машины. Эта стратегия означает, что двигатель мало влияет на жесткость рамы, и поглощение, а не рассеивание вибрации может привести к повреждению рамы, выхлопных труб и других деталей под напряжением. [3]
Вместо этого, если двигатель жестко прикреплен к раме, вибрации передаются и рассеиваются по всей раме и водителю. Жесткое крепление позволяет двигателю способствовать общей жесткости рамы. Также становится возможным установить маятник непосредственно на двигатель, а не на раму, избегая необходимости в элементах рамы, идущих вниз к шарниру маятника. Увеличивая количество точек крепления между двигателем и рамой, можно лучше рассеивать вибрации и напряжения в раме, обычно создавая треугольник между маятником сзади, головкой блока цилиндров вверху и нижней частью картера спереди. Если жестко установленный двигатель не только способствует, но и имеет решающее значение для жесткости рамы, а также является неотъемлемой частью замыкания треугольной или решетчатой конструкции, передающей усилие от передней бабки к маятнику, до такой степени, что без двигателя рама будет деформирована, двигатель называется нагруженным элементом или поднятым двигателем . Распределение нагрузки между двигателем и рамой снижает общий вес мотоцикла. [3]
Двигатели с напряженными элементами были впервые применены, по крайней мере, на 8-клапанном гоночном мотоцикле Harley-Davidson 1916 года и были включены в серийную модель Harley-Davidson Model W. к 1919 году [23] Это называлось краеугольным камнем или ромбовидной оправой. [24] [25] 1946 года Vincent Series B Rapide был спроектирован с усовершенствованным шасси, названным «образцом силы своего времени». [26] это включало в себя двигатель с напряженным элементом. Во время ранних испытаний Kawasaki GPZ900R 1983 года были включены сдвоенные нижние трубы, образующие полноценную опору, но выяснилось, что нижние трубы несут небольшую нагрузку, поэтому их удалили, полностью полагаясь на сочетание стальной опоры и двигателя для обеспечения жесткости шасси. [27] Близнецы BMW серии R1100 1994 года полностью разгрузили раму: двигатель перенес всю нагрузку от передней вилки Telelever к задней Monolever . [28] [29]
Жесткость
[ редактировать ]Жесткость рамы является проблемой для конструкторов мотоциклов, как и велосипедные рамы , потомками которых стали мотоциклы. [30] [31]
Для улучшения характеристик управляемости можно изменить жесткость рамы заводского изготовления. Часто это 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 будет перегрузка других частей рамы, поскольку гибкая рама действует как пружина, поглощая некоторые нагрузки. [34]
Боковая жесткость
[ редактировать ]В 21 веке такие достижения, как мощные двигатели, приводящие в движение шины с высоким сцеплением, [35] и более эффективные компоненты подвески, особенно вилки, [36] привело к тому, что потребителям стали доступны конструкции с повышенной общей жесткостью рамы. Аналитики расходятся во мнениях относительно того, желательна ли бесконечная поперечная жесткость. [36] или предпочтительна ли конечная степень встроенной гибкости. [37] [38]
Измерение рамы мотоцикла
[ редактировать ]Если обращение с мотоциклом нецелесообразно, важно проверить деформацию геометрии рамы мотоцикла. Это измерение может оказаться важным после аварии или перед покупкой подержанного мотоцикла. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]- Велосипедная рама
- Очертания мотоциклов и мотоспорта
- Пространственная рамка § Транспортные средства
- Ходовая часть
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Примечание: ... например, Ducati 900 SS.
- ^ Примечание. Примером может служить Vincent HRD.
- ^ Jump up to: а б с Кокос 2004г .
- ^ Jump up to: а б Клиффорд, Питер (1981), Мотокурс 1983–1984 , Hazleton Publishing Ltd, ISBN 0-905138-18-Х «
Революционный» — часто используемое слово, но это был первый случай, когда рама из углеродного волокна была построена для участия в классе Гран-при.
- ^ Кэткарт, Алан (январь 2008 г.), «ELF Racing — конструкции шасси мотоциклов ELF — ретроспектива; прослеживание десятилетия радикальных экспериментов с гоночными велосипедами» , Мотоциклист , стр. 50 (6), ISSN 0027-2205 , заархивировано из оригинала 26 мая 2011 г. , получено 26 февраля 2011 г.
- ^ «Титановый Husqvarna 1971 года; мотоцикл на высоте» , American Motorcyclist , vol. 60, нет. 11, Вестервилл, Огайо : Американская ассоциация мотоциклистов , с. 75, ноябрь 2006 г., ISSN 0277-9358 , получено 26 февраля 2011 г.
- ^ Jump up to: а б «Формируя будущее: наследие Антонио Кобаса» . superbikeplanet.com. Архивировано из оригинала 2 сентября 2004 года . Проверено 14 декабря 2010 г.
- ^ Уокер, Мик (2002). Гоночные мотоциклы Мика Уокера на Гран-при Японии . Гейтсхед: Redline Books. п. 66. ИСБН 978-0-9531311-8-1 .
- ^ «Проектирование мотоциклов во Франции», The Motor Cycle, 29 июля 1920 г., стр. 122-124.
- ^ «1963 Ариэль Лидер» . Архивировано из оригинала 15 января 2009 года . Проверено 24 ноября 2008 г.
- ^ Браун 1991 .
- ^ Гарсон, Пол (май – июнь 2018 г.). «Ар-деко на колесах: величественность 1930-х» . Мотоциклетная классика . Проверено 6 октября 2018 г.
- ^ Мотоцикл , двухстраничные дорожные испытания, 7 марта 1957 г., стр. 298-299. По состоянию на 15 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с Робинсон, Джеймс (сентябрь 2001 г.). «Сантьяго Эрреро – испанский летчик». Классический гонщик (91): 35–40. ISSN 1470-4463 .
- ^ «8W – Кто? – Эрик Оффенштадт» . Forix.autosport.com . Проверено 20 октября 2010 г.
- ^ Результат гонки F750 iomtt.com. Проверено 27 декабря 2019 г.
- ^ «Мототехника – будущее идеальное – до скорости» . Motorcyclistonline.com . Проверено 17 декабря 2011 г.
- ^ «Нетрадиционное: использование каркаса из панциря креветки» . Вызов духа Хонды . Хонда Мотор Ко., Лтд . Проверено 26 декабря 2009 г.
- ^ «Аэробайк» . Мотоциклетная компания Бриттен. Архивировано из оригинала 15 июня 2009 года . Проверено 19 июня 2009 г.
- ^ «Кавасаки Технолоджи» . Мотоциклы и двигатели Kawasaki Heavy Industries . Архивировано из оригинала 12 января 2017 года . Проверено 18 декабря 2016 г.
- ^ Андерсон, Стив (январь 2000 г.). "ЗЛЫЕ ЗЕЛЕНИ" . Циклический мир . п. 34 . Проверено 27 декабря 2019 г.
- ^ «Углеродное волокно» . Архивировано из оригинала 24 февраля 2013 года . Проверено 16 февраля 2013 г. , Velocite-bikes.com
- ^ Рафферти 2001 .
- ^ Хант и др. 2012
- ^ Абдо 2012 .
- ^ Поле 2002 .
- ^ Уокер 2006 .
- ^ Стермер 2006 .
- ^ Кумбс и Шумарк 2002 .
- ^ Jump up to: а б «Объяснение рамы мотоцикла – игра с рамой» , Super Streetbike , 18 сентября 2009 г.
- ^ Дэймон Ринард, Шелдон Браун (редактор), Испытание на отклонение рамы Ринарда , Harris Cyclery , получено 11 мая 2016 г.
- ^ Фоул 2006 .
- ^ Энрайт 2015 .
- ^ Тони Фоул (ноябрь 1987 г.), Модификации рам , Tony Foale Designs , получено 11 мая 2016 г.
- ^ Кевин Кэмерон (июнь 2004 г.), «Краткая история гибкости шасси» , Cycle World , vol. 43, нет. 6, с. 18
- ^ Jump up to: а б Джеймс Паркер (3 августа 2011 г.), «Ducati Desmosedici RR: 85-процентное решение», Мотоциклист ,
Компоненты подвески, которые допускают меньшую гибкость и неконтролируемое движение колес, требуют меньше пластырей в виде компенсирующего движения в шасси.
- ^ Parks 2015 «Инженеры мотоциклов проектируют «настроенное» количество гибкости шасси и шин. Это полезно, потому что при максимальном наклоне рама и боковины шин находятся под лучшим углом, чтобы поглощать неровности дороги, чем система подвески. "
- ^ Кевин Кэмерон (июль 2006 г.), «Горе Росси» , Cycle World , vol. 45, нет. 7, с. 18,
[L]поперечная гибкость теперь должна быть намеренно заложена в детали шасси, чтобы дополнить работу подвески при большом угле наклона.
Источники
[ редактировать ]- Абдо, Эдвард (2012), Современные мотоциклетные технологии, 2-е изд. (2-е изд.), Cengage Learning, с. 382, ISBN 9781111640644
- Браун, Роланд (1991), Хонда: полная история , Кровуд, с. 22, ISBN 1-85223-544-6
- Кокко, Гаэтано (2004), Дизайн и технологии мотоциклов , Сент-Пол, Миннесота : Motorbooks Workshop/MBI, стр. 119–132, ISBN 0-7603-1990-1 , получено 26 февраля 2011 г.
- Кумбс, Мэтью; Шумарк, Пит (2002), Техническое руководство по основам мотоциклов (2-е изд.), Руководства Хейнса , стр. 9.6, ISBN 978-1-85960-515-8
- Энрайт, Грайн (2015), «Структуры» (PDF) , Сертификат технологии ухода , Дублин: Золотой ключ.
В структурном смысле триангуляция относится к методу, используемому в каркасных конструкциях для обеспечения дополнительной прочности и поддержки.
- Филд, Грег (2002), Classic Harley-Davidson Big Twins: Knucklehead, Panhead, Shovelhead , Motorbooks International, ISBN 9781610608817
- Фоул, Тони (2006), «Структурные соображения: триангуляция», Конструкция рамы и шасси мотоцикла: искусство и наука , Tony Foale Designs, ISBN 9788493328634
- Хант, Фил; Маккей, Малькольм; Уилсон, Хьюго; Робинсон, Джеймс (2012), Дакворт, Мик (редактор), Мотоцикл: окончательная визуальная история , DK Publishing , Penguin Group , стр. 310, ISBN 978-1-46540-088-8
- Паркс, Ли (2015), «Traction», Total Control: методы высокопроизводительной уличной езды (второе изд.), Motorbooks, ISBN 9780760343449
- Рафферти, Тод (2001), Иллюстрированный справочник мотоциклов Harley-Davidson , MotorBooks International, стр. 59, 64–67, ISBN 0-7603-1126-9
- Стермер, Билл (2006), Стритбайки: все, что вам нужно знать , Сент-Пол, Миннесота : Motorbooks Workshop/MBI, стр. 155, ISBN 0-7603-2362-3 , получено 26 февраля 2011 г.
- Уокер, Мик (2006), Мотоцикл: эволюция, дизайн, страсть , издательство Университета Джонса Хопкинса , стр. 174–175, ISBN 0-8018-8530-2