Рама мотоцикла - Motorcycle frame

Тритон: Двигатель Triumph в стальной трубе Norton Каркас перины

А рама мотоцикла это основная структура мотоцикла. Он поддерживает двигатель, обеспечивает место для рулевого управления и задняя подвеска, и поддерживает водителя и любого пассажира или багаж. К раме также прикреплены топливный бак и аккумулятор. В передней части рамы находится рулевое управление. головная труба который держит поворот передняя вилка, а сзади есть точка опоры для маятник движение подвески. Некоторые мотоциклы[1] включить двигатель как несущий напряженный элемент; в то время как некоторые другие велосипеды не используют единую раму, а вместо этого имеют передний и задний подрамники, прикрепленные к двигателю.[2]

Материалы

Раньше мотоциклы были не более чем моторизованными. велосипеды, следовательно, рамы были трубчатыми. стали. Хотя использование стальных труб по-прежнему широко распространено, в наше время используются другие материалы, такие как титан, алюминий, магний, и углеродное волокно наряду с композитами из этих материалов сейчас используются. Поскольку разные мотоциклы имеют разные конструктивные параметры (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]

Стали

В Европе и США до недавнего времени по умолчанию использовались 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

Алюминий

Примеры

Углеродное волокно

В 1983 г. Мотоциклы Армстронг произвел 250cc Гран При мотоцикл с использованием революционного углеродное волокно Рамка.[4] Следуя технологии, используемой Формула один индустрии, дизайнеры Armstrong Майк Итоу и Барри Харт создали первый мотоцикл с каркасом из углеродного волокна для участия в гонках Гран-при.[4]

Примеры

Магний

Эльф 5 в магниевой рамке
Примеры

Титан

Примеры

Композитный

Greeves 250DCX Sportsman 1962 г.
Примеры
  • Бимота SB8K состоит из двух балок из алюминиевого сплава и пластин из углеродного волокна
  • MV Agusta F4 750 Serie Oro, магний и алюминий
  • Greeves 250DCX Sportsman с литой нижней трубкой, стальным стальным подрамником и полумонококовой стойкой.

Типы

Позвоночник или позвоночник

Двигатель мотоцикла подвешен на цельном стержне. Позвоночник мог быть прочной структурой.

Примеры

Одиночная колыбель

Двигатель мотоцикла удерживается в единой люльке с одним хребтом.

Примеры

Полудуплексная подставка или двойная подставка

Двигатель мотоцикла удерживается в двойной люльке с одинарным стержнем и одинарной нижней трубой.

Примеры
Двойная рама люльки на Honda CB750

Полнодуплексная подставка

Двигатель мотоцикла удерживается на месте в паре отдельных опор. Нортон Каркас перины был классическим примером, но у многих «дуплексных» рам на самом деле есть один стержень под баком.

Примеры
Двухбалочная рама на Кавасаки ZX-10R
Рама из алюминиевой балки на Buell Молния

Периметр

Также называемый Луч или же двойной лонжерондве балки охватывают двигатель, чтобы соединить рулевую колонку и поворотный рычаг на кратчайшем расстоянии для большей жесткости. Балки обычно изготавливаются из штампованного металла (сталь / алюминий). Решетчатая рама использует ту же концепцию, но использует сварные элементы для формирования решетки вместо прессованного металла.

Антонио Кобас ему приписывают новаторство в создании современного шасси с алюминиевой рамой по периметру, которое сейчас используется во многих современных гоночных и серийных мотоциклах.[7] В 1982 году Cobas разработала более прочное и легкое алюминиевое двухбалочное шасси для замены стальных каркасов.[7] Технология была скопирована крупными производителями мотоциклов, и к 1990-м годам все основные гоночные команды в соревнованиях Гран-при использовали алюминиевую конструкцию рамы, впервые разработанную Кобасом.[8]

Примеры

Прессованный

Штампованная стальная рама на Ariel Arrow

Рама прессованный или штампованный из листового металла для формирования полуавтомобилямонокок. Одним из первых примеров был мотоцикл объемом 965 куб. Луи Жануар в 1920 году, в котором использовалась штампованная сталь для рамы, заднего качающегося рычага и передней вилки. Рама может быть полностью прессованной (Ariel Arrow) или иметь только прессованную заднюю секцию, соединенную с рулевой колонкой с помощью обычного стального трубчатого стержня (Honda Super Cub). И Super Cub, и Arrow также имеют стальные вилки из штампованной стали вместо обычных. телескопические вилы.

Примеры

Монокок

Основная статья: Монокок

Более распространенная в автомобильном мире рама монокока представляет собой конструкцию, в которой нагрузки поддерживаются внешней обшивкой. На мотоциклах они используются почти исключительно на гоночных мотоциклах.

Французский промышленник и инженер Жорж Рой попытался в 1920-х годах 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, а на Парижской автомобильной выставке 1929 года представил свой новый мотоцикл Majestic 1930 в стиле ар-деко. Его новый тип монококового корпуса решил проблемы, которые он решал, и, наряду с большей жесткостью, он выполнял двойную функцию, поскольку рама и кузов обеспечивали некоторую защиту от элементов. Строго говоря, это был скорее полумонокок, поскольку в нем использовалась рама коробчатого сечения из штампованной стали с двумя боковыми направляющими, склепанными вместе поперечинами, а также днища днища, а также задние и передние переборки.[12]

Гонщик Гран-при Ossa 250 cc 1968 года

А Пьятти свет скутер был произведен в 1950-х годах с использованием цельной полой оболочки из сваренных вместе стальных штамповок, в которую снизу устанавливались двигатель и трансмиссия. Машину можно было опрокинуть на бок, опираясь на прикрученные подножки для механического доступа.[13]

Монокок в обрамлении мотоцикл разработан испанским производителем Осса для Сезон гонок на мотоциклах Гран-при 1967.[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 несущая рама была намного жестче, чем у обычных мотоциклов, что придавало ему превосходную маневренность на гоночной трассе.[14] Осса выиграла четыре Гран-при на байке-монококе, прежде чем их гонщик погиб в результате аварии во время гонки 250 куб. 1970 Остров Мэн TT, в результате чего фабрика Ossa вышла из Гран При конкуренция.[14]

Известные дизайнеры, такие как Эрик Оффенштадт и Дэн Ханебринк, создали уникальные конструкции монококов для гонок в начале 1970-х годов.[15] В F750 мероприятие на 1973 Остров Мэн TT гонок выиграли Питер Уильямс на монококовом каркасе John Player Special, который он помог спроектировать на основе Norton Commando.[16][17] Honda также экспериментировал с NR500, монокок гоночный мотоцикл Гран-при в г. 1979.[18] У мотоцикла были и другие новаторские особенности, в том числе двигатель с цилиндрами овальной формы, и в конечном итоге он уступил проблемам, связанным с попытками одновременно разработать слишком много новых технологий. В 1987 г. Джон Бриттен разработали Aero-D One с композитным монококовым шасси, которое весило всего 12 кг (26 фунтов).[19]

Алюминиевая рама-монокок впервые была использована на серийном мотоцикле с 2000 года на Kawasaki. ZX-12R,[20] их флагманский серийный спортбайк, призванный стать самый быстрый серийный мотоцикл. Это было описано Велосипедный мир в 2000 г. как «несущий каркас ... единая балка большого диаметра» и «Изготовлен из комбинации отливок и штамповки из листового металла».[21]

Цельный углеродное волокно велосипедные рамы иногда описываются как монококи; однако, поскольку в большинстве случаев используются компоненты для формирования каркасной конструкции (даже если они отлиты в виде единой детали),[22] это рамы, а не монококи, и индустрия педальных велосипедов продолжает называть их комплектами фреймов.

2006 ZX-14 в разрезе, демонстрирующий его алюминий монокок Рамка
Примеры

Полумонокок

Основная статья: Монокок

Если рама «монокок» использует дополнительную опору, такую ​​как трубы или лонжероны, раму правильнее называть «полумонококом». Примером является Питер Уильямс полумонокок гонщик Нортон.

JPS Norton с полумонококовой рамой

Решетка

Стальная решетчатая рама (красная) на Ducati Monster 1000. Двигатель - напряженный элемент.

Решетчатая рама соединяет рулевую головку с маятник повернуть как можно более прямо, используя металл трубка организовано в триангулированный армирование. С помощью решетчатая ферма Принципиально решетчатая рама обычно состоит из металлических трубчатых сегментов круглого или овального сечения, которые сваренный или же припаянный вместе. Хорошо спроектированная решетчатая рама должна обеспечивать прочную и легкую конструкцию, которая упрощает размещение двигателя и компонентов и обеспечивает удобный доступ для обслуживания. Хотя конструкция решетчатой ​​рамы требует более сложного процесса, чем, скажем, рамы из легированной балки, она требует лишь простого джиг и грамотный сварщик. Не требуется больших капитальных затрат, поэтому решетчатая рама идеально подходит для модели, которая может быть произведена в относительно небольших количествах. 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 сплав отливки в зоне поворота маятника. Другой вариант - подвесить двигатель на решетчатой ​​раме, но маятник шкворень отлит в задней части двигателя.

Примеры

Двигатель как напряженный элемент

Дальнейшая информация: Двигатель под напряжением
Харлей-Дэвидсон Модель W со структурными трубками, прикрученными непосредственно к картеру двигателя, чтобы завершить треугольник рамы

Для удобства водителя двигатель мотоцикла можно установить на резиновых втулках, чтобы изолировать вибрацию от остальной части машины. Эта 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 под напряжением.[3]

Вместо этого, если двигатель жестко закреплен на раме, вибрации передаются и рассеиваются через всю раму и гонщика. Жесткое крепление позволяет двигателю вносить свой вклад в общую жесткость рамы. Также становится возможным установить маятник непосредственно на двигатель, а не на раму, что позволяет избежать необходимости в том, чтобы элементы рамы проходили вниз к оси поворота маятника. За счет увеличения количества 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 жесткости рамы, но и имеет решающее значение для нее, и является неотъемлемой частью закрытия треугольной или решетчатой ​​конструкции, которая передает усилие от передней бабки на маятник до такой степени, что без двигателя рама будет деформирована, двигатель называется напряженный член, или поднятый двигатель. Распределение нагрузки между двигателем и рамой снижает общий вес мотоцикла.[3]

Двигатели, работающие под напряжением, были впервые применены, по крайней мере, еще в 1916 году на 8-клапанной гоночной машине Harley-Davidson 1916 г. Харлей-Дэвидсон Модель W к 1919 г.[23] Это называлось краеугольным камнем или ромбовидной рамкой.[24][25] 1946 год Винсент серии B Rapide был разработан с усовершенствованным шасси, получившим название «образец силы своего времени»,[26] это включало нагруженный двигатель члена. Во время ранних испытаний 1983 г. Кавасаки GPZ900R Были включены сдвоенные нижние трубы, создавая полноценную опору, но оказалось, что они несут небольшую нагрузку, поэтому их сняли, полностью полагаясь на комбинацию стального каркаса и двигателя для обеспечения жесткости шасси.[27] BMW с R1100 серии близнецы 1994 года полностью сняли нагрузку с рамы, так как двигатель несет всю нагрузку спереди Telelever вилка назад Монолевер.[28][29]

Жесткость

Жесткость рамы является проблемой для конструкторов мотоциклов, как и для мотоциклистов. велосипедные рамы что мотоциклы потомки.[30][31]

Можно изменить жесткость рамы заводского изготовления 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 перегрузка других частей рамы, поскольку гибкая рама действует как пружина, поглощая некоторые нагрузки.[34]

Боковая жесткость

В 21 веке такие достижения, как двигатели большой мощности, 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 увеличенной общей жесткостью рамы. Аналитики расходятся во мнениях относительно того, желательна ли бесконечная боковая жесткость,[36] или предпочтительна ли конечная степень встроенной гибкости.[37][38]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Примечание: ... например, Ducati 900 SS
  2. ^ Примечание. Примером является Винсент HRD
  3. ^ а б c Cocco 2004.
  4. ^ а б Клиффорд, Питер (1981), Мотокурс 1983-1984 гг., Hazleton Publishing Ltd, ISBN  0-905138-18-X, Революционный - это часто используемое слово, но это был первый случай, когда рама из углеродного волокна была построена для соревнований в классе Гран-при.
  5. ^ Кэткарт, Алан (январь 2008 г.), "ELF Racing - конструкции мотоциклетных шасси ELF - ретроспектива; следы десятилетия радикальных экспериментов с гоночными мотоциклами", Мотоциклист, стр.50 (6), ISSN  0027-2205, заархивировано из оригинал на 2011-05-26, получено 2011-02-26
  6. ^ «Титановый Husqvarna 1971 года; мотоцикл, на который они способны», Американский мотоциклист, Вестервиль, Огайо: Американская ассоциация мотоциклистов, т. 60 ч. 11, стр. 75, ноябрь 2006 г., ISSN  0277-9358, получено 2011-02-26
  7. ^ а б «Обрамление будущего: наследие Антонио Кобаса». superbikeplanet.com. Архивировано из оригинал 2 сентября 2004 г.. Получено 14 декабря 2010.
  8. ^ Уокер, Мик (2002). Гоночные мотоциклы Гран-при Японии Мика Уокера. Gateshead: Redline Books. п. 66. ISBN  978-0-9531311-8-1.
  9. ^ «Дизайн мотоциклов во Франции», «Мотоцикл», 29 июля 1920 г., стр. 122–124.
  10. ^ «1963 Ариэль Лидер». Архивировано из оригинал на 2009-01-15. Получено 2008-11-24.
  11. ^ Коричневый 1991.
  12. ^ Гарсон, Пол (май – июнь 2018 г.). "Ар-деко на колесах: Величественный 1930". Классика мотоциклов. Получено 6 октября, 2018.CS1 maint: формат даты (связь)
  13. ^ Мотоцикл, двухстраничный дорожный тест, 7 марта 1957 г., стр. 298–299. Доступ 15 июня 2019 г.
  14. ^ а б c Робинсон, Джеймс (сентябрь 2001 г.). «Сантьяго Эрреро - испанский летчик». Классический гонщик (91): 35–40. ISSN  1470-4463.
  15. ^ «8W - Кто? - Эрик Оффенштадт». Forix.autosport.com. Получено 2010-10-20.
  16. ^ Результат гонки F750 iomtt.com. Проверено 27 декабря 2019 г.
  17. ^ «Мотоциклетные технологии - будущее совершенное - на высоте». motorcyclistonline.com. Получено 17 декабря 2011.
  18. ^ "Нетрадиционное: использование рамы" из панциря креветок ". Вызов духа Honda. Honda Motor Co., Ltd. Получено 2009-12-26.
  19. ^ "Аэробайк". Бриттен мотоциклетная компания. Архивировано из оригинал на 2009-06-15. Получено 2009-06-19.
  20. ^ "Кавасаки Технологии". Мотоциклы и двигатели Kawasaki Heavy Industries. Архивировано из оригинал 12 января 2017 г.. Получено 18 декабря, 2016.
  21. ^ Андерсон, Стив (январь 2000 г.). "ЗЕЛЁНЫЕ". Велосипедный мир. п. 34. Получено 27 декабря 2019.
  22. ^ «Углеродное волокно». Архивировано из оригинал 24 февраля 2013 г.. Получено 16 февраля, 2013., Velocite-bikes.com
  23. ^ Рафферти 2001.
  24. ^ Hunt et al. 2012 г..
  25. ^ Абдо 2012.
  26. ^ Поле 2002.
  27. ^ Уокер 2006.
  28. ^ Штермер 2006.
  29. ^ Кумбс и Шумарк 2002.
  30. ^ а б «Объяснение рамы мотоцикла - игра в фрейм», Супер стритбайк, 18 сентября 2009 г.
  31. ^ Дэймон Ринард, Шелдон Браун (ред.), Тест на прогиб рамы Ринарда, Харрис Циклери, получено 2016-05-11
  32. ^ Жеребенок 2006.
  33. ^ Enright 2015.
  34. ^ Тони Фоул (ноябрь 1987 г.), Моды рамок, Тони Фоул Дизайн, получено 2016-05-11
  35. ^ Кевин Кэмерон (Июнь 2004 г.), «Краткая история гибкости шасси», Велосипедный мир, 43 (6), стр. 18
  36. ^ 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, нуждаются в меньшем количестве пластырей в виде компенсации движения в шасси.
  37. ^ Парки 2015 «Инженеры [M] otorcycle проектируют с учетом« настроенного »количества шасси и гибкости шин. Это полезно, потому что при максимальном наклоне рама и боковины шин находятся под лучшим углом для поглощения ударов на дороге, чем система подвески».
  38. ^ Кевин Кэмерон (Июль 2006 г.), "Горе Росси", Велосипедный мир, 45 (7), стр. 18, [L] Атеральная гибкость теперь должна быть специально разработана в частях шасси, чтобы дополнять работу подвески при большом угле наклона.

Источники