Чи існує таке поняття, як збій кадру?

Було задано кілька загальних запитань щодо того, як довго буде « тривати » рама велосипеда або велосипеда , і, як видається, суть відповідей полягає в тому, що велосипед може прослужити досить довго, якщо заміняються змінні компоненти і велосипед належним чином підтримується.

Але як щодо властивої структурної цілісності самого кадру? Чи існує таке поняття, як ризик раптового виходу з ладу або розпаду кадрів після деякого рівня використання? Чи мотоцикли колись розпадаються, або виникають ризики розриву чи розриву вздовж слабких місць? Один з моїх велосипедів на ньому більше миль, ніж автомобіль, в який я повертаюсь, - і мені цікаво про цілісність автомобіля !

Так, кадри виходять з ладу навіть у тому випадку, якщо вони не зазнають аварійних збоїв або їзди надто різко. Єдиний спосіб пом'якшити цю проблему - регулярно оглядати раму під час обслуговування та чищення. Шукайте тріщини. Під час їзди зверніть увагу на скрипи та стиски та завжди знайдіть першопричину (це може бути тріщина).

Майте на увазі, що:

• Поганий звар може тривати штрафи роками, перш ніж розійтися.

• Неперевірена іржа може харчуватися через сталеві трубки, як зсередини, так і зсередини. Після того, як він запуститься, ви повинні тримати його над цим, інакше він з часом візьме кадр. Також іржа, здається, має "гарний смак" у трубопроводі, віддаючи перевагу симпатичним італійським речам, скажімо, газовим трубопроводам.

• Втома металу може утворювати тріщини, які повільно зростають, поки рама раптом не зачепиться (я особисто це бачив там, де ланцюжок зустрічається з падінням, і на кривошипних руках).

Алюміній - найгірший винуватець тріщин втоми. Алюмінієві крісла для сидінь та крутіші також мають тенденцію до розвитку цвіту оксиду алюмінію, який може назавжди застрягнути в рамі.

Вуглець, як правило, не переживе достатньо поганого аварії. Я чув про проблеми з довгостроковою відстрочкою, але особисто жодного разу не бачив. AFAIK кожен карбоновий каркас "гине" в результаті аварії або пошкодження, що пошкоджує кадр до тієї точки, коли власник більше не довіряє йому. У когось є історії про те, що відбувається з вуглецем, який не розбився?

На конкретний приклад, нижче - моя власна невдача з декількох років тому. Це сталося, коли я греблю дуже крутий пагорб. Я почув гучний "попс" і не усвідомив, що сталося, поки не озирнувся і не побачив, як ланцюжок відокремлюється від падіння з кожним ходом педалі. Це сталевий велосипед і повністю ремонтувався, BTW. Я не зазнав краху в результаті (але і не їхав швидко). Зверніть увагу на трохи іржі, видно вгорі тріщини. Це вказує, що тріщина була там деякий час до повного виходу з ладу.

Те, що ви маєте на увазі, іноді називається катастрофічним збоєм , коли кадр виходить з ладу під навантаженням. Хоча це трапляється час від часу, це відносно рідко. Існують казки про несправні карбонові рамки, які спонтанно виходять з ладу під час їзди, але вони, здається, завжди є друзями. Більшість кадрів, які не спрацьовують, роблять це через дорожньо-транспортні пригоди або іншу шкоду. І, як вказує Гарі , нижній кронштейн (і монтажні вушка), ймовірно, областять.

Матеріал рамки також відіграє певну роль у цьому. Звичайна мудрість в велосипедних колах полягає в тому, що сталь є найбільш міцною - її можна загнути назад у форму і навіть знову приварити. Рами з алюмінію не можуть. А карбонові волокна мають репутацію делікатного; якщо одна з цих ламається, викинете її і отримаєте нову, оскільки будь-які виправлення будуть недостовірними.

Хоча в цьому є деяка правда, сталь може бути пошкоджена до місця, коли це було б небезпечно виправити та повторно використовувати. А вуглецеве волокно міцніше, ніж вважають люди. Але оцінювати пошкоджений кадр часто є більшим клопотом, ніж просто замінити його. Є професіонали, які можуть проводити подібну оцінку на основі досвіду, але, не ставлячи кадр через рентгенівський апарат, ви можете дійсно, остаточно сказати, що кадр безпечний для нанесення ваги після того, як він був зігнутий і повторно зварений. ?

Загалом, так, рама - це найбільш довговічна частина велосипеда. Але це теж може бути пошкоджено після ремонту.

Так - рамки підлягають зносу, розриву, старінню та втомі. Основна проблема, яка викликає занепокоєння або збій у більшості кадрів, знаходиться в нижній дужці. Як на металевих, так і на вуглецевих каркасах - це велика напруга і згинання. Але будь-який зварювальний шар або з'єднання піддається напрузі і з часом може вийти з ладу.

Ви повинні періодично оглядати весь каркас, приділяючи особливу увагу і місцям зварювання або з'єднанням. Придивіться уважно до ознак розтріскування фарби або зварювання, а також до будь-якої іржі на сталевих рамах. Найкращий спосіб зробити це - вручну випрати раму і оглянути її під час руху. Якщо ви хочете, щоб він прослужив ще довше, нанесіть на велосипедний або автомобільний шар ваші рамки кожні півроку. Віск ускладнює прилипнення бруду та бруду до вашої рамки, а наступне очищення полегшить.

Це означає, що якщо ви звикли чистити та оглядати свій кадр, це "середній" гонщик (не надмірно важкий або їздить агресивно зі стрибків та падінь), зберігайте велосипед належним чином та доглядайте за ним добре, це могло б уявити, що вас переживе.

Я бачив кілька старих сталевих рамок, які не вдалися. В одному випадку нижня трубка тріснула надвоє в точці, де були прикріплені до упору встановлені вниз труби. В іншому випадку тріщина була на стику між нижньою трубкою та нижньою скобою. Я також бачив, як місце сидіння розділене у трубі сидіння.

Але всі ці збої траплялися на велосипедах, які цілком очевидно залишалися під дощем роками (якщо не десятиліттями), і всі вони все ще їхали, навіть зі зламаною рамою . Традиційний сталевий «алмазний» каркас надзвичайно міцний.

Лише кілька приміток щодо плямистості тріщин на металевих рамах:

Шукайте тріщини на фарбі. Наприклад, вони можуть бути дуже маленькими, навіть ~ 5 мм.

Подивіться на точки напруги зварного шва - тобто, як правило, біля краю зварного шару, де метал найтонший. Нижні кронштейни сприймають найбільше навантаження на велосипеді, але рідко виходять з ладу, оскільки вони найбільш підтримуються. Мої досвіду - це найчастіші випадки невдач. Більшість збоїв відбувається спереду і з’явиться у вилці або там, де головна трубка зустрічається вниз. Це плями, які слід подивитися.

Алюміній може заскочити раптово. У мене це траплялося на руль. Зазвичай сталь буде вигинатися до того, як вона зламається, і набагато безпечніше в цій якості. Люди, які говорять про міцність вуглецю, є або фанбоями, або продавцями. Всім відомо, що вуглець може кардинально руйнуватися.

Передні вивіски, коронка вилки та руль - це справді найвища безпека, яку слід спостерігати. невдачі там можуть вбити. Поломка задніх спадів буде поганою, але зазвичай не надто небезпечною.

Фантастичні легкі дорожні велосипеди є найбільш сприйнятливими. Поломка рами на сталевому велосипеді, як правило, трапляється задовго після того, як велосипед був зв'язаний з інших причин. Якщо ви справді переживаєте, що з ладу кадру слідкуйте за цим переднім кінцем, не використовуйте алюміній або карбон, і ви будете добре їздити навіть на старовинних велосипедах.

Іноді у трохи великих або важких людей більше 200 фунтів виникне більше проблем з втомою рами, ніж у всіх нас, оскільки більшість велосипедів розраховані на менших вершників.

Кадр мого гігантського дослідника стався раптовим катастрофічним збоєм пару тижнів тому. Рама з дюралюмінієм розділилася на дві частини без попередження по обидві трубки, коли я демонтував, причому ці два колеса повністю розділялися. Це всього 9 років, я купував його нове, ніхто більше ніколи його не їздив, і його жодним чином не ображали. Будучи дорожнім типом із вбудованим носієм, він повинен бути розроблений для перевезення вантажу. Він отримав неабияку користь, але лише на дорогах та велосипедних доріжках, і в основному для шопінгу, подорожей чи задоволення. Трубки розламувалися в явно слабкій точці, де кабелі потрапляли в трубки. Це має бути попередженням для інших власників цієї моделі перевірити раму в цій області, особливо нижню трубу. Я був лише відносно легко поранений, але це могло бути набагато гірше, навіть смертельно,

Мені вдалося зламати сталевий каркас приблизно через 2 роки після його придбання. Це спричинило крах через рік після володіння ним, а потім його до знищення. Я зауважив після краху (у кювет), що геометрія відчувала себе коротшою і жорсткішою. Я просто продовжував їздити на цьому хоч. Заднім поглядом, що, можливо, не було найрозумнішою справою.

Я бачив три велосипеди із зовнішніми переломами внизу трубки сидіння та в верхній частині корпусу нижнього кронштейна. Друг велосипедного горіха, який має більше металургійних знань, ніж я, каже мені, що це спричинено загартовуванням роботи - це те саме, що змушує скріпки для паперу стати крихкими після повторного розгинання. Тепер, коли це трапилось з моїм надійним хромовим монітором Fuji Gran Touer SE після 20+ років щоденного використання, у мене є підозра, що звичка встановлювати та демонтувати ліву педаль під час кочення - це те, що, ймовірно, ставить багато додаткове напруження / згинання на цьому суглобі.

Дозвольте спробувати піти трохи далі, ніж інші відповіді поки що. Моя здатність пояснити це добре може бути обмежена тим, що я не інженер. Я вітаю будь-які виправлення.

Життя, пов'язане з втомою

У цьому розділі детально описано термін служби у відношенні втоми, тобто після повторного нормального використання без збоїв або пошкоджень. Звичайна мудрість полягає в тому, що сталь і титан є найбільш міцними матеріалами каркасу, наприклад [ця відповідь] на відповідне питання 1 . Це вимагає деякого розпакування. Багато матеріалів відчувають втому після повторних навантажень (наприклад, удари педалями). Давайте просто цитуємо Вікіпедію на цьому шматочку:

У матеріалознавстві втома - це послаблення матеріалу, спричинене циклічним навантаженням, що призводить до прогресивних та локалізованих структурних пошкоджень та наростання тріщин. Після того, як тріщина ініціюється, кожен цикл навантаження збільшуватиме тріщину на невелику кількість, як правило, створюючи смуги на деяких ділянках поверхні розлому. Тріщина буде продовжувати зростати, поки не досягне критичного розміру, який виникає, коли коефіцієнт інтенсивності напруги тріщини перевищує в'язкість матеріалу при руйнуванні, спричиняючи швидке розповсюдження і, як правило, повний руйнування структури.

Однак сталь і титан мають межу втоми . Тобто, будь-яке завантаження нижче певної критичної кількості взагалі не викличе втоми. Однак я не впевнений, яка критична кількість для кожного матеріалу, і я не впевнений, які види ударів перевищуватимуть його (наприклад, я підозрюю, що багато транспортних впливів перевищують цю межу для обох металів). Алюміній ( посилання на Леннард Зінн ) не має межі втоми. Будь-яка кількість навантаження послабить метал, і він з часом втомиться і потріскається.

Однак пам’ятайте, що вони роблять літаки з алюмінію, і літаки можуть бути на службі десятиліттями. Отже, залежно від якості будівництва, ми можемо очікувати, що алюмінієві рами зможуть мати дуже довгий термін експлуатації. Дійсно, на сайті Шелдона Брауна є посилання на тест 1997 року на 12 кадрах журналу Tour (перекладений з німецької мови Деймоном Рінардом). Випробування містило 4 алюмінієві рами (наприклад, Cannondale CAAD 3), 4 сталеві рами (наприклад, затягнуті De Rosa SLX, зварений Fondriest), кілька вуглецю (наприклад, монокок Trek OCLV, Time Helix з вуглецевими трубками в алюмінієвих бочках), а також титан (наприклад, командна дорога Мерліна).

Все це були кадри високого класу, і вони, можливо, перекосилися до легкої тонкої трубки. Однак одна вуглецева та дві алюмінієві рами (Trek OCLV, CAAD3 та Principia RSL) зробили це до кінця випробування, в той час як жодна із вибраних сталевих рамок цього не зробила. Так, алюміній може мати теоретичну межу, але велосипедистам-любителям може бути важко перевищити його на практиці.

Я не впевнений, що, зокрема, я чув про вуглецеві волокна та втому раніше у своїй кар'єрі. Вуглецеві волокна можуть насправді не дуже сприйнятливі до втоми. У цій статті про Cyclingtips кілька інженерів з композитів для велосипедів говорять, що це не стомлює в тому сенсі, про який говорилося вище. Рами з вуглецевого волокна можуть тривати ваше життя, не даючи шкоди. Авіаційна промисловість все частіше переходить до вуглецевих частин, і знову ж таки, вони б цього не зробили, якби вуглець був неміцним. Літаки повинні мати термін служби багато десятиліть, оскільки вони надзвичайно дорогі.

Процеси виготовлення

Знову ж таки, я не інженер з матеріалів, але багато кадрів у тому випробуванні 1997 року не вдалося здійснити в місцях з'єднань, наприклад, на боках або в зонах зварювання. Для титану зварні шви потрібно робити під інертним газом. Якщо який-небудь кисень або азот потрапить до шва, він може зробити матеріал там крихким, і це трісне . Я не впевнений, які хімічні проблеми стосуються сталі та алюмінію, але я підозрюю, що також можливе забруднення швами. Знов цитую Зінн:

Якби у вас був сталевий або титановий каркас, я не міг би передбачати подібних невдач втомлення. Це тому, що якщо конструктор рами вибере сталеві або титанові труби, міцність і розміри яких на розрив (товщина стінки, діаметр і форма) такі, що напруження, що спостерігаються під час їзди, ніколи не перевищуватимуть - скажімо, 40 відсотків її міцності на розрив у його тепло- пошкоджені (тобто зварні) зони - тоді кадр прослужить нескінченно за відсутності аварії. Звичайно, виїмки або вм’ятини або погані зварні шви (або, у випадку зі сталі, іржа) знижують цю межу (а також знижують міцність на розрив) і спричинять збій втоми при меншому напруженні або меншій кількості циклів.

Зінн також натякає на зони, що впливають на тепло в сталі або титані. Я вважаю, що це означає, що через сильну спеку під час зварювання рама слабшає в зонах, на які впливає тепло. Я думаю, що це одна з причин того, що паяння срібла або шпильки були потенційною альтернативою звареній сталі, оскільки ці процеси здійснюються при більш низькій температурі. Однак тест Tour показує, що затягнута сталь також може зламатися на місцях стиків. Це може бути пов’язано із забрудненням в ушках. Ми, очевидно, не точно знаємо, чому зламалися кадри в тесті Tour, але, читаючи таблицю невдач на сайті Брауна, багато з них, здавалося, були на місцях стиків. Це змушує мене думати, що це були невдачі виробничих процесів.

Наскільки мені відомо, вуглецеві рамки, як правило, виготовляються з попередньо сформованих карбонових листів, розташованих у формі. Потім додається смола, і вони випікають рамки. Я вважаю, що зазвичай передній і задній трикутники складаються окремо, потім з'єднуються разом. Вуглецеві рамки можуть мати різні проблеми, ніж термічна обробка. У Рауля Люшера є канал на Youtubeде він розрізається на розбиті вуглецеві кадри, які надсилаються йому для оцінки. Він часто знаходить порожнечі (тобто отвори) у вуглеці. Він колишній інженер з аеронавтики. Він, схоже, вказує, що це питання, але я не впевнений, що бачив детальне пояснення. Я б підозрював, що порожнечі можуть діяти так само, як крихітні тріщини на металевих рамах, і що повторні навантаження можуть призвести до того, що порожнеча пошириться (тобто розшириться) з часом, і в кінцевому підсумку призведе до того, що ми можемо сприймати як збій втоми.

Також вуглецеве волокно насправді виготовляється з багатьох тонких і дуже міцних волокон. В одному подкасті про недавню групу відмов вуглецевих вилок він сказав, що деякі вилки були сконструйовані з досить квадратними кутами в кермі, щоб допомогти кабелю проходити через цю область. Він повідомив, що різкі вигини є дуже напруженими для вуглецю і що згодом це може бути крахом. Я пригадую (не в змозі знайти посилання) до відео на Youtube, де він обговорював руль з отворами для внутрішньої прокладки кабелю (для електронних проїзних поїздів), і він сказав, що ці отвори можуть стати пунктом провалу, якщо вуглець також сприймає навантаження. В основному, незважаючи на виробничі дефекти самі по собі, деякі варіанти дизайну можуть створити точки збою, яких інженери велосипедної компанії не очікували у вуглепласті.

Пошкодження

Повертаючись до цитованого проходу Зінна, вм’ятини можуть бути початковою точкою відмови в сталевих або титанових рамах, незважаючи на характеристики матеріалів. Очевидно, вони мали б однаковий вплив на алюмінієві рами. Багато хто з нас відчувають, що вуглецеве волокно є крихким, і це, ймовірно, випливає з відомої недостатньої стійкості до пошкодження ударами. Отже, ви можете пошкодити кадр навіть від відносно невеликих ударів. Це може не спричинити негайний збій, але в кінцевому підсумку може призвести до відмови кадру. Сталь може також іржавіти. Однак я вважаю, що вуглецеві рамки можуть також роз’їдати солі. Нефарбований алюміній також.

TL; DR для споживачів

Дефекти та пошкодження виробничого процесу, ймовірно, є найбільшою загрозою для життя вашого кадру. Я б загрожував, що всі кадри, можливо, загрожують цим питанням.

Будьте особливо обережні поводження з будь-яким карбоновим каркасом і будь-яким каркасом, побудованим з дуже легкої трубки. Загальноприйнята мудрість серед Інтернет-форумів, які я часто зустрічаю, - скептично ставитися до будь-якого використаного вуглецю з цієї причини. Споживачі можуть захотіти скептично ставитися до кадрів, які розсувають продуктивні межі відповідного матеріалу, наприклад, рами з надлегкою трубкою. Споживачі можуть захотіти ухилитись від їх вибору до виробників із гарантіями довічного користування, хоча це залежить від того, який виробник пережив ваше життя, і від того, щоб ви підтримували достатній облік.

Теоретично споживачі можуть уникнути виробників з репутацією дефектів рами. Проблема полягає в тому, що я не впевнений, як би ви оцінили це, окрім збирання анекдотів.

Роки тому у мене було перерва на сталевий каркас (Trek 700) під час перебування та випадання сидінь. Я думаю, це могло бути викликано згинанням через те, що моя задня вісь раніше зламалася. Велосипед добре використовувався принаймні десять років.

FWIW Я також одного разу зламав шпиндель колінчастого вала JIS, можливо, також через незвичні зусилля від болта кріплення легкого кривошипа.

Ще студентом я скористався покроковою паяною сталевою рамою, якій було> 30 років.

Отже, цей велосипед мав особливо слабку геометрію рами. Її початки мені невідомі - мій тато купував його в якийсь момент. Потім він використовував це для рекреаційних цілей, так що не стільки відстань, скільки лісові доріжки плюс деяке навантаження (дитина на задньому сидінні). У якийсь момент я успадкував його як велосипед, достатньо старий, що його можна було залишити зафіксованим на ніч в університетському місті, не надто багато небезпеки його вкрасти.

Не вдалося в тому сенсі, що воно почало крутитися з кожним ходом педалі, коли я сильно крутив педалі (приблизно через 5 років, як мій основний університетський велосипед). Я підозрюю, що легені / пайка. Тут нічого несподіваного.

Я не знаю, скільки часу це тривало, я подарував його тому, хто шукав старий велосипед для епізодичного використання світла і кому не було байдуже згинання, оскільки це ще не було таким поганим.