Эволюциямотоциклетные рамыКаждое изобретение находит применение лишь тогда, когда появляется соответствующая технология. И эволюция мотоциклетной рамы подтверждает этот тезис.СВАРИВАТЬ ИЛИ ЗАКРУЧИВАТЬ?текст Александра ВОРОНЦОВА, фото из архива редакцииДжеймс Уатт, создатель парового двигателя, в письме к приятелю хвастался: «Мне удалось настолько точно подогнать поршень к цилиндру, что между ними не проходит и мелкая монетка…» Понятно, что при таком уровне развития технологии изготовление, скажем, ДВС было невозможно.Столь же примитивной была на рубеже XVIII и XIX веков технология изготовления шасси. Первый прообраз велосипеда – «целорифер», созданный графом Меде де Сивраком в 1791 году, представлял собой просто деревянный брус, к которому через деревянные же вертикальные стойки кре-пились колеса. Да что там говорить – деревянную раму имел и первый в мире мотоцикл с ДВС, построенный Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом в 1885 году. Но такая «ходовая часть» была анахронизмом уже в те времена. К концу XIX века в велосипедной промышленности уже была отработана технология сборки металлической рамы на пайке. Стальные трубы круглого сечения соединялись муфтами, кованымиили отлитыми из чугуна, медным или латунным припоем. В массовом производстве обычно проводили предварительную сборку, закладывая припой в щели между муфтами и трубами и предварительно соединяя детали друг с другом на штифтах, а окончательный процесс пайки происходил в газовой печи при нагреве до 900°. Рама, собранная на пайке, достаточно прочна и легка. Но сколь же трудоемок сам процесс!  Рама первого в мире мотоцикла с ДВС – Daimler Reitwagen 1885 года – плод  труда не металлиста, а столяра. А вот ее конфигурация – почти как у современных  диагональных рам.  Немецкий мотоцикл Allright 1908 года с рамой, собранной  на пайке. 680‑кубовая V‑образная «двойка» замыкает раму  в ее нижней части.64moto.zr.ru август 2011 Соеди­ нительные­муфты­зачастую­получали­дорогостоящим­ способом­литья­по­выплавляемым­ моделям,­а­сборка­рамы­перед­ пайкой­требует­высокой­квалификации.­Да­и­времени­уходит­немало.­Поэтому,­когда­производство­ мотоциклов­стало­массовым,­инженеры­начали­искать­новые­технологии. Уже­в­начале­ХХ­века­создатели­ мотоциклов­стали­встраивать­силовые­агрегаты­в­силовую­структуру­рамы,­соединяя­их­с­трубами­ или­муфтами­болтами.­А­затем­ конструкторов­озарило:­ведь­можно­и­всю­раму­собрать­на­болтах.­ Такой­подход­стал­доминирующим­ уже­в­20‑е­годы­ХХ­века.­Тем­более­ что­инженеры­вскоре­выяснили:­таким­образом­можно­соединять­не­ только­трубы,­но­и­штампованные,­ кованые­и­даже­катаные­детали.­ Что­в­массовом­производстве­здорово­снижало­себестоимость­узла.­То,­что­в­эксплуатации­собранные­на­болтах­рамы­требовали­постоянного­контроля­и­подтяжки­–­это,­как­говорится,­проблема­ уже­потребителя. Для­сборки­рам­из­штамповок­ применялся­и­другой­высокопро-вал­признания­в­производстве­ рам.­Нет­отчетливых­преимуществ,­которые­могут­привести­ к­широкому­распространению­ этой­технологии».оторванном­от­газовых­сетей­ (именно­светильный­газ­служил­ источником­энергии­при­пайке).­ Прочность­и­масса­собранных­ на­болтах­рам­его­не­устраивала,­К мотоциКлетным рамам предъявляются три основных требования: они должны быть прочными, легКими и... дешевыми в производствеизводительный­способ­–­клепка.­ Особенно­охотно­применяли­этот­ процесс­немецкие­инженеры.­ Склепанные­рамы­хотя­бы­не­требовали­такого­постоянного­контроля,­как­собранные­на­болтах. Как­ни­странно,­но­электросварку­производители­мотоциклов­долго­не­могли­освоить.­Еще­ в­1932­году­такой­авторитетный­ журнал,­как­английский­Motor­ Cycling,­сообщал:­«Хотя­метод­ сварки­признан­прекрасным­для­ таких­мелких­элементов­конструкции,­как­багажники,­он­не­завоеМежду­тем­ко­времени­написания­этих­строк­английская­же­ компания­SOS­уже­пять­лет­успешно­строила­мотоциклы­с­рамами,­элементы­которых­были­соединены­электросваркой.­Ее­ основатель,­Ли­Вейл‑Онзлоу­ (кстати,­название­его­фирмы­расшифровывается­как­Super­Onslow­ Special,­а­вовсе­не­как­сигнал­ бедствия),­пошел­на­технологический­прорыв­не­от­хорошей­ жизни:­помещение­для­фабрики­ по­сходной­цене­он­нашел­лишь­ в­маленьком­городишке­Хэллоу,­ поэтому­он­обратился­к­компании­ Accles­&­Pollock,­занимавшейся­ производством­сварных­рам­для­ авиадвигателей.­Так­авиационные­ технологии­сработали­на­благо­ наземного­транспорта. Англичане­стали­пионерами­ в­применении­сварных­рам­для­мотоциклов,­но­в­широкую­практику­ этот­процесс­ввели­немцы­–­уже­ в­середине­30‑х­годов.­Собранные­ при­помощи­электросварки­рамы­ отличались­легкостью,­прочностью­ и­технологичностью.­Главное­–­отпала­необходимость­в­тяжелых­  Раму мотоцикла  Francis-Barnett составляли  шесть пар прямых труб,  соединенных болтами.  Рама BMW R11 (1929 год)  собрана из штампованных  элементов, соединенных  заклепками и сваркой.  Как и у этого Л-300, практически у всех советских  довоенных мотоциклов рамы были собраны из штампованных  деталей на болтах. Такой способ позволял снизить затраты,  а главное – не требовал высокой квалификации сборщика.август 2011 moto.zr.ru65 ЭВОЛЮЦИЯМОТОЦИКЛЕТНЫЕ РАМЫНа мотоциклах BSA 30-х годов основу рамы составляла мощная кованая хребтовина, к которой болтами крепились трубы. Рама мотоцикла Coventry Eagle Pullman 1935 года изготовлена из труб и штампованных деталей.и сложных в производстве муфтах: теперь трубы можно было стыковать непосредственно с рулевой колонкой и кронштейнами крепления оси маятника. Впрочем, новшество не всем пришлось по вкусу: консерваторы пеняли на то, что теперь уже нельзя с легкостью открутить дефектный элемент для правки или замены. Тем не менее после Второй мировой войны сварка стала главным технологическим процессом при изготовлении рам – хотя некоторые компании придерживались сборки на болтах или пайки до 60-х годов.Долгое время камнем преткновения оставалась сварка легированных сталей – легирующие добавки просто выгорали, контактируя с содержащимся в воздухе кислородом. Проблему пытались обойти, используя так называемую пайку-сварку – газовая горелка плюс присадочный материал на основе бронзы. Именно так братья Мак-Канд лесс делали знаменитые рамы Featherbed для гоночных мотоциклов Norton, собранные из труб Reynolds 531 (сталь с высоким содержанием марганца и молибдена). Но подлинным решениУ BMW R71 1938 года (прототипа нашего М-72) трубы рамы соединены электросваркой.ем стала сварка в среде инертного газа – так делают (и ремонтируют) высококачественные стальные рамы современных мотоциклов. Издавна конструкторов привлекали и материалы более легкие, чем сталь. Есть примеры удачных мотоциклетных рам даже из стеклопластика! Но самым популярным альтернативным материалом стал алюминиевый сплав. Первыеопыты с использованием алюминия в мотоциклетных рамах относятся еще к 20-м годам ХХ века, но первой удачной в коммерческом отношении конструкцией стала рама итальянского скутера Rumi Formicchino 1954 года. Ее образовывали несколько литых алюминиевых деталей (алюминиевыми отливками были и крылья), соединенные с помощью болтов, причем центральным несущим и связующим элементом выступал силовой агрегат. Стоит отметить и мотоциклы английскойЗнаменитая рама Norton Featherbed – одна из первых мотоциклетных рам из легированной стали.66moto.zr.ru август 2011 Для сборки современных мотоциклетных рам из легированной стали применяется электросварка в среде инертного газа.Рама итальянского скутера Rumi Formicchino 1954 года изготовлена из алюминиевых отливок, причем в центре конструкция замкнута на силовой агрегат.Suzuki GSX-R1100 первой серии, 1986 год: рама традиционной дуплексной конфигурации, но трубы квадратного сечения изготовлены из алюминиевого сплава.Диагональная рама спортбайка Honda VTR1000 SP: боковые элементы, изготовленные методом экструдирования, соединены электросваркой с литыми и коваными деталями.Один из самых ранних примеров использования алюминиевого сплава в конструкции мотоциклетной рамы – немецкий Ardie Silberadler 1930 года. Рама из отливок и дюралюминиевых профилей собрана на болтах и клепке.компании Greeves с рамами смешанной конструкции: стальные трубы плюс передняя часть, представлявшая собой отливку из алюминиевого сплава. Но «всерьез и надолго» алюминиевые сплавы пришли в конструкцию мотоциклетных рам лишь в 80-е годы, когда на них обратили внимание создатели спортивных мотоциклов. Поначалу такие рамы сохраняли конфигурацию стандартных дуплекс-ных, лишь вместо стальных труб использовались алюминиевые. Но уже в середине 80-х получили распространение диагональные рамы – с мощными диагональными элементами, идущими от рулевой колонки к оси маятника задней подвески. Причем составные элементы рамы получают различными способами – корпус рулевой колонки литой, детали крепления маятника кованые, а диагональные элементы изготовлены мето-август 2011 moto.zr.ru67 Эволюциямотоциклетные рамыПайка-сварка. Чем отличается пайка от сварки? В первом случае температура нагрева (до 900 °С) недостаточна для того, чтобы расплавить сталь составляющих деталей рамы. Плавится лишь припой – бронза или латунь. Благодаря капиллярному эффекту припой хорошо заполняет швы, обеспечивая прочное соединение. еще одно достоинство пайки – возможность соединения разнородных деталей, например, из стали и чугуна. При сварке плавится сам металл основных деталей. различают два вида электросварки: плавящимся электродом (тогда его состав должен соответствовать материалу деталей рамы) и неплавящимся электродом, с подачей присадочной проволоки или без нее. Врожденный недостаток сварки (и местной, не в печи, пайки) – сильный нагрев деталей в районе сварочного шва, что приводит к возникновению местных напряжений, а в худшем случае – к короблению рамы. лечится отпуском и нормализацией – общим нагревом в печи с последующим охлаждением, но поскольку процесс занимает много времени, то применяется лишь для самых ответственных рам – например, гоночных мотоциклов.Английская компания SOS одной из первых стала применять при сборке рам электросварку.Редчайший пример дорожного мотоцикла с рамой из углепластика – Bimota DB7 Oronero.Литая рама из алюминиевого сплава применяется на родстере Yamaha FZ6.дом экструзии (алюминий в момент застывания выдавливается через профилированное отвер­ стие, что улучшает его структуру и повышает прочность). Затем детали соединяют электросваркой в среде защитных газов. Рамы, изготовленные таким способом, чрезвычайно хороши по своим свойствам, но довольно дороги в производстве. Поэтому технологи все чаще обращаются к самому высокопроизводительному способу получения деталей: литью. Беда в том, что при обычных способах литья в детали образуются пузыри воздуха, и в отливке значительных размеров снижение прочности из­за этого становится критическим. Самый распространенный способ борьбыс этой напастью – так называемое вакуумное литье, когда воздух откачивается из формы перед ее заполнением. Кроме того, расплав подается в форму под давлением, что повышает плотность материала. Широкое распространение этой технологии в последние десятилетия способствовало массовому применению рам из алюминиевых сплавов. Интересно, что зачастую они состоят из нескольких отливок, соединенных болтами – развитие технологий идет по кругу. Композитные материалы в теории обладают еще более ска­ зочными преимуществами: в со­ отношении прочность/масса соперников углепластику прак­ тически нет. Но на практике реа­лизация этих «плюсов» упирается в еще большие «минусы»: астрономическая цена материалов и оборудования, длинный цикл «выпекания» деталей, полная невозможность ремонта. Даже изготовители гоночных мотоциклов, плотно поработав с этой технологией в 90­е годы, в конце концов от нее отступились. Возможно, конструкторы вернутся к композитным материалам, используя новые технологии, опять­таки применяемые сегодня в авиации: мелко нарезанное углеволокно заливается связующим материалом. Хотяполученные таким образом детали из­за отсутствия ориентации волокон и проигрывают традиционным «карбоновым», по соотношению прочность/масса опережают металлические. А если учесть, что процесс поддается автоматизации, а время изготовления детали сокращается в разы, то перспективы у него неплохие. Когда­то Архимед заявил: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Современный конструктор может утверждать: «Дайте мне технологию, и я сотворю чудо­байк!»68moto.zr.ru август 2011