В основе любого велосипеда лежит рама. В зависимости от того, из какого материала она изготовлена, получается велосипед, предназначенный для того иного стиля катания.
В настоящее время рамы велосипедов изготовляют из железа (т.е. низкосортной стали), легированной стали, из алюминиевых сплавов, из титана, композитных сплавов и из других экзотических материалов.
Железные рамы
Велосипеды, предназначенные для прогулок, или же подделки под горные велосипеды, обычно изготавливают из низкоуглеродистой стали. Отличительной чертой таких велосипедов является их вес. Ни один из известных, уважаемых велобрендов не использует в технологии своего производства подобные материалы. Так что велосипеды, изготовленные из низкоуглеродистой стали, стоит искать среди производителей с малоизвестными именами или «маскирующимися» под имена известных брендов. Такие велосипеды очень любят изготовлять такие велосипеды в Китае и в Индии.
Стальные рамы
После того как технология обработки стали была доведена практически до совершенства, она дала возможность создавать практически любую форму труб, обеспечивая их высококачественную сварку, т.е. пайку. Именно поэтому многие фирмы-производители велосипедов дают пожизненную гарантию на рамы, изготовленные из стали. Кроме этого сталь обладает очень высокой усталостной прочностью. А это значит, что стальные рамы способны выдерживать сотни миллионов циклов нагрузки. Стальные трубы хороши тем, что в отличие от алюминиевых рам, которые лопаются внезапно, они как бы заранее предупреждают о том, что собираются разрушиться. Вначале такие трубы покрываются слоем трещин, которые со временам растут и затем постепенно приводят к разрушению всей рамы.
Все виды стали обладают высокой упругостью. Такой показатель при этом втрое больше, чем у алюминия и вдвое выше по сравнению с титаном. Упругость в сочетании с повышенной прочностью, позволяет проектировать даже сверх тонкие, но в тоже время, жесткие конструкции.
Еще одним плюсом стальных рам считается их способность гасить вибрации. Как правило, на таких велосипедах, вибрации ощущаются не слишком сильно. Таким образом. Высокая надежность и ремонтопригодность делают стальные рамы незаменимыми в условиях дальних поездок.
Алюминиевые рамы
Алюминиевые сплавы в настоящее время являются самым распространенным материалом для изготовления рам. Широкое распространение получили алюминиевые рамы, так как имеют низкую себестоимость, которая достигает около 25 долларов. К достоинствам рам из алюминия относят их высокую жесткость, возможность увеличения КПД велосипедиста, кроме того, на алюминиевых рамах легче ездить и разгоняться, низкий вес и цена. К явным недостаткам алюминиевых рам относят тряску, кроме того, как оказалось, такие рамы накапливают в себе усталость и разрушаются сразу же, без предупреждения и маленький срок жизни рам по сравнению со стальными рамами.
Алюминиевые рамы могут изготавливаться в различных формах. Связано это с тем, что производитель желает хоть как-то компенсировать негативные свойства жесткости алюминия без уменьшения прочности, а также уменьшить вес велосипеда. Однако в поперечном направлении жесткость, как это известно, является благом, а в вертикальном же положении жесткость является вредом. Именно таким образом и появляются трубы, выше или уже обычных труб, овальные либо даже прямоугольные в сечении. Очень часто используются также S-образные задние перья, которые несколько снижают вертикальную жесткость и увеличивают затор для грязи. Последним достижением в алюминиевом рамостроении являются гидроформованные трубы. Такая технология, базируемая на свойствах несжимаемой жидкости, позволяет сделать в раме самые экзотические выступы. До этого, для того, чтобы, к примеру, увеличить сечение трубы в напряженном месте использовали сварку, припаивая к трубе другой кусок для увеличения прочности.
На сегодня с помощью гидрофомования получают единую конструкцию необходимой формы. Такой технологический процесс позволяет получить единую конструкцию необходимой формы, повышает надежность рам и технологичность производства.
Титановые рамы
Достоинства алюминия и стали – это все титан. Рамы из титана весят на 40% меньше, чем весят стальные рамы. Кроме всего прочего этот материал на 100% устойчив от коррозии. Тем не менее, в производстве титановых рам большое значение играет не его прочность, а жесткость. У титана же жесткость вдвое меньше чем у стали. Следовательно, титановая трубка, имеющая такие же размеры, что и стальная трубка, будет на 40% легче, чем аналогичная стальная трубка, но при одинаковой нагрузке на них титановая трубка будет прогибаться в два раза больше. Для того чтобы титановой раме придать большую жесткость и прочность нужно просто увеличить размер труб. Это примерно, так же как и если использовать алюминий, то хороших результатов можно достичь при условии увеличения диаметра труб при одновременном увеличении толщины стенок труб. Кроме того, масса титана меньше стали примерно на 20%.
В настоящее время существует два вида «велосипедных» сплава, которые отличаются лишь процентным содержанием алюминия и ванадия в них: 3A1/2,5V и 6A1/4V. Сплав 6A1/4V легче и прочнее, но дороже первого сплава. Среди несомненных плюсов сплавов – почти 100% отсутствие коррозии, очень высокая прочность и относительная мягкость во время езды.
Титан, также как и сталь, прекрасно гасит вибрации, если титановая рама сделана хорошо, то она прослужит вам долго и верно.
Углепластиковые рамы
Такой материал как углепластик обладает очень высокими механическими свойствами. Так, при удельном весе всего в 1,76 г/см3 он впятеро легче стали и алюминия. Кроме всего прочего различные виды углепластика могут достигать жесткости, которая превосходит жесткость, стали втрое, а относительно прочности превосходит ее в семь раз. А в сочетании с высокими показателями по вибростойкости, углепластик становится практически идеальным материалом для изготовления рам для велосипедов. На самом деле рамы изготавливают из армированного углепластика. Так, волокна, которые располагаются в направлениях действующих будущих нагрузок, обволакивают специальным пластиком и всю конструкцию обрабатывают термическим образом до получения детали. А вот в направлениях, которые не совпадают с направлением его волокон, углепластик плохо воспринимает любые нагрузки. Карбоновые рамы являются менее долговечными, чем алюминиевые или титановые рамы, однако область их применения существенно расширяется.