Типы мотоциклетных рам

Рама мотоцикла чрезвычайно важна в конструкции этого транспортного средства. Это основа, которая держит мотоцикл под контролем, поэтому она должна быть чрезвычайно прочной. Как совместить прочность с малым весом, что крайне важно в случае с мотоциклом? Какие бывают мотоциклетные рамы?

Каждый гонщик знает о важности рамы в конструкции мотоцикла. Она несет на себе вес встроенных агрегатов во время движения, а также водителя и пассажира, сидящего на мотоцикле, и их возможный багаж. Рама также подвергается воздействию различных сил во время движения — поэтому она должна обладать особой прочностью. Как совместить прочность с малым весом, что крайне важно в случае с мотоциклом? Это задача для инженеров и дизайнеров. Теоретически такого эффекта можно добиться, минимизируя используемые элементы, но не теряем ли мы тогда мощность? Как устроены рамы мотоциклов? Смотрим на их виды и направления дизайна.

Дизайн мотоциклетных рам

Когда в 2003 году Yamaha представила открытую боковую алюминиевую раму Deltabox III для YZF-R6, которая состояла из двух частей, соединенных между собой всего двумя сварными швами (ранее их было шестнадцать), все были удивлены. Сделать это оказалось возможным благодаря использованию передовых технологий литья. Жесткость рамы и, следовательно, сопротивление кручению уменьшились вдвое по сравнению с предыдущей моделью. Кроме того, вес уменьшился на полкилограмма. Дельтабокс был сварен из алюминиевых полых профилей с внутренними ребрами жесткости. Самая ответственная его часть, т.е. оголовок рамы , представляла собой монолитную отливку, что положительно сказывалось на жесткости конструкции. Также подседельный штырь на болтах был изготовлен методом точного вакуумного литья. Yamaha установила новые стандарты конструкции рамы, и вскоре их можно было найти и у других производителей.

В настоящее время наиболее популярны конструкции, состоящие из ферм из труб или секций, но они трудоемки. Это не сулит им светлого будущего, ведь при массовом производстве мотоциклов изыскиваются финансовые резервы, поэтому выигрышные решения дешевы, просты и быстры в установке. Новейшие конструкции рамы сварены всего из двух алюминиевых поковок, хотя эту концепцию также можно упростить, скрепив болтами две отливки из алюминиевого сплава спереди и сзади. К таким выводам инженеры Yamaha пришли при проектировании моделей MT-01 и FZ6, где многие несущие функции взял на себя двигатель, а рама была выполнена по технологии литья под давлением. В некоторых случаях блок двигателя поддерживает коромысло, а элементы подвески имеют все меньше общих деталей с рамой. В МТ-01 также достигнут беспрецедентный эффект отсутствия сварных швов. Секрет еще и в новом способе отливки элементов. Скорость впрыска в форму увеличилась на 500%, что позволяет получать очень точные отливки сложной формы. Аналогичная технология используется в Suzuki GSR600 и SV (правда, здесь рама сварная). Преимуществом такого решения является возможность придания любой формы поверхностям рамы, что прекрасно может быть использовано кузовщиками.

Рама мотоцикла должна вмещать двигатель и все приводные приспособления

В мотоциклах BMW K1200S и K1300R облегченная рама изготавливалась точными роботами и весила всего 11,5 кг. Это был тип открытой рамы из алюминиевых профилей, т. е. такой, в которой неотъемлемым элементом, хотя в данном случае и не несущим, является также двигатель или другие устройства. Двигатель крепился к нему в шести точках и служил элементом жесткости, но не выполнял несущей функции. Задняя рама состояла из сваренных вместе квадратных алюминиевых профилей и крепилась болтами к базовой раме в четырех точках. Сзади профили рамы располагались очень близко друг к другу, что обеспечивало водителю удобное узкое расстояние между коленями. Центральным несущим элементом была основная рама с мостовой конструкцией. Большой наклон двигателя позволил направить профили основной рамы выше головки блока цилиндров так, чтобы их ход не зависел от ее ширины. Благодаря этому рама имела узкий силуэт, а ее низкая конструкция вместе с подвеской передних колес способствовали благотворному действию сил, а значит, малой нагрузке на конструкцию рамы.

Сталь или легкие сплавы?

В настоящее время более 80 проц. Все рамы, устанавливаемые на мотоциклы, — стальные изделия, а следующие несколько процентов — алюминиевые. Сталь используется в различных конфигурациях для снижения веса. Это могут быть пространственные системы в виде оболочек, сварные профили или трубчатые фермы. Успех стали также демонстрируется ее высокой прочностью. Динамические нагрузки на конструкцию мотоцикла непостоянны и имеют большую разрушающую силу. Алюминий же выдерживает только определенное количество таких нагрузок, а затем начинает трескаться без превышения предельных значений. Это еще одна причина утолщения рам из легкого сплава и, следовательно, снижение веса при использовании более легкого материала. Сталь подходящего качества может выдерживать практически бесконечные нагрузки, пока не превышены их предельные значения. Также стоит упомянуть, что сталелитейная промышленность не сказала последнего слова о весе, а благодаря использованию высокопрочных сплавов сталь можно сделать очень легкой. В автомобильной промышленности, например, появились стальные диски легче алюминиевых.

При проектировании рамы мотоцикла чрезвычайно важна легкость несущей системы.. Каждый уменьшенный килограмм означает лучшую динамику и производительность, а также меньший расход топлива. Конструкторы используют сплавы легче стали. Однако так ли уж значительна потеря веса? Из-за толщины алюминиевых профилей, которые должны быть намного больше стальных, алюминиевый каркас не может заменить стальной в соотношении 1:1. Примером могут служить современные рамы для кроссовых мотоциклов. Алюминиевая рама мотоцикла класса 125 куб.см легче своего стального предшественника на 1,8 кг, а у мотоциклов среднего класса эта разница составляет 3-4 кг. Однако для более тяжелых мотоциклов, таких как Yamaha TT 600R, была выбрана цельная рама, сваренная из стальных труб. Он имеет открытую конструкцию, его нижнее закрытие представляет собой мощный блок двигателя.. Его геометрия смоделирована по образцу высокопроизводительных моделей, поэтому он обеспечивает высокий дорожный просвет и высокую жесткость, необходимые в полевых условиях. Как и в моделях WR и YZ, задняя часть, являющаяся опорой дивана и крыла, съемная. Так стоит ли ради этих нескольких килограммов отказываться от прочного материала? В случае с гоночными мотоциклами да, а вот спортивно-туристическими или более тяжелыми? Это основная причина, по которой стальные рамы до сих пор хорошо себя зарекомендовали и до сих пор используются не в спортивных, а в более туристических мотоциклах.

Серийное производство мотоциклетных рам должно быть быстрым и относительно дешевым

Курьезы и тренды среди каркасников

Из-за цены никакой революции в конструкции рамы и используемых материалах ожидать не стоит. Однако уже были представлены другие идеи. Некоторое время назад Yamaha доказала на своих прототипах, что будущее рам легких мотоциклов и скутеров может заключаться в широком использовании армированного пластика. В свою очередь, итальянский производитель Benelliв сотрудничестве с исследовательским центром CERG спроектировал несущую систему для модели Tornado с использованием углеродного волокна (это была ограниченная серия). Поскольку этот материал уже не так дорог, как раньше, можно попробовать производить его даже небольшими сериями. Время является фактором, тормозящим развитие этой технологии, ведь процесс изготовления одного экземпляра такой рамы занимает три дня. Американский Buell приближает эту концепцию к повседневной жизни , рассматривая раму как топливный бак . До сих пор случалось, что в раме помещался масляный резервуар . Рама Buella представляет собой тонкостенную легкую конструкцию, а введение в нее бензина позволяет уменьшить вес двухколесного транспортного средства (на место бака был установлен пластиковый манекен) и понизить центр тяжести.

Так или иначе, не только технологические, но и финансовые вопросы стоят на пути нестандартных решений...