Czy istnieje coś takiego jak awaria ramki?

Kilka ogólne pytania zostały poproszone dotyczące jak długo rower lub rower rama będzie „ ostatni ”, a sedno odpowiedzi wydaje się, że rower może trwać dość długo, jeśli wymienne elementy są wymienione, a rower jest dość dobrze utrzymany.

A co z nieodłączną integralnością strukturalną samej ramy? Czy istnieje ryzyko nagłej awarii ramy lub rozpadu po pewnym użyciu? Czy motocykle kiedykolwiek się rozpadają lub narażają na ryzyko złamania lub złamania wzdłuż słabych punktów? Jeden z moich motocykli ma na nim więcej mil niż samochód, w którym się oddaję - i zastanawiam się nad integralnością samochodu !

Tak, klatki zawodzą, nawet jeśli nie są rozbite lub nie są zbyt mocno używane. Jedynym sposobem na złagodzenie tego problemu jest regularna kontrola ramy podczas konserwacji i czyszczenia. Poszukaj pęknięć. Podczas jazdy zwracaj uwagę na skrzypienie i piski i zawsze znajdź przyczynę (może to być pęknięcie).

Weź pod uwagę, że:

• Zła spoina może wytrzymać wiele lat, zanim się rozpadnie.

• Niesprawdzona rdza może przenikać przez stalowe rury, zarówno z zewnątrz, jak i od wewnątrz. Gdy się zacznie, musisz nad nim panować, bo w końcu przejmie ramkę. Wydaje się, że rdza ma również „dobry gust” w rurkach, preferując ładne włoskie produkty, powiedzmy, schwinn z rur gazowych.

• Metalowe zmęczenie może tworzyć pęknięcia, które rosną powoli, aż rama nagle się zatrzaśnie (widziałem to osobiście, gdy łańcuch dolny spotyka się z hakiem i na ramionach korby).

Aluminium jest najgorszym przyczyną pęknięć zmęczeniowych. Aluminiowe sztyce i rury sterowe mają również tendencję do powstawania wykwitów tlenku glinu, które mogą trwale zakleszczyć sztycę / rurę sterową w ramie.

Węgiel zazwyczaj nie przetrwa wystarczająco katastrofalnego wypadku. Słyszałem o problemach z długoterminowym rozwarstwieniem, ale nigdy nie widziałem osobiście. AFAIK każda rama karbonowa „umiera” w wypadku lub nieszczęśliwym wypadku, który uszkadza ramę do tego stopnia, że ​​właściciel już jej nie ufa. Czy ktoś ma opowieści o tym, co dzieje się z węglem, który nie jest rozbity?

Dla konkretnego przykładu poniżej moja własna porażka sprzed kilku lat. Stało się tak, gdy szczyłem bardzo strome wzgórze. Usłyszałem głośny „trzask” i nie zdawałem sobie sprawy z tego, co się stało, dopóki nie rozejrzałem się dookoła i nie widziałem tylnego trójkąta oddzielającego się od haka przy każdym pociągnięciu pedału. Jest to rower ze stali i był całkowicie do naprawy, BTW. W rezultacie nie upaść (ale też nie jechałem szybko). Zwróć uwagę na odrobinę rdzy widoczną u góry szczeliny. Wskazuje, że pęknięcie istniało przez pewien czas przed całkowitą awarią.

To, o czym mówisz, jest czasami nazywane katastrofalną awarią , gdy rama ulega awarii pod obciążeniem. Chociaż zdarza się to od czasu do czasu, jest to stosunkowo rzadkie. Są opowieści o uszkodzonych ramach z włókna węglowego, które zawodzą spontanicznie podczas jazdy, ale zawsze wydają się być opowieściami o przyjacielu. Większość ramek, które „zawodzą”, robią to z powodu wypadków drogowych lub innych szkód. I, jak podkreśla Gary , dolny wspornik (i oczka montażowe) są prawdopodobnie obszarami do noszenia.

Materiał ramy również odgrywa w tym rolę. Konwencjonalna mądrość w kołach rowerowych głosi, że stal jest najbardziej trwała - można ją wygiąć z powrotem do kształtu, a nawet ponownie spawać. Aluminiowe ramy nie mogą. A ramy z włókna węglowego mają reputację delikatności; jeśli któryś z nich się zepsuje, wyrzucisz go i zdobędziesz nowy, ponieważ wszelkie poprawki będą zawodne.

Chociaż jest w tym trochę prawdy, stal może zostać uszkodzona do tego stopnia, że ​​naprawienie i ponowne użycie byłoby niebezpieczne. Włókno węglowe jest trwalsze niż przypuszczają ludzie. Ale ocena uszkodzonej ramy jest często większym problemem niż zwykła wymiana. Są profesjonaliści, którzy potrafią dokonać tego rodzaju oceny w oparciu o doświadczenie, ale bez przepuszczania ramy przez urządzenie rentgenowskie, czy naprawdę możesz definitywnie powiedzieć, że rama jest bezpieczna do obciążenia po zgięciu i ponownym zespawaniu ?

Zasadniczo tak, rama jest najtrwalszą częścią roweru. Ale to też może zostać uszkodzone nie do naprawienia.

Tak - ramy podlegają zużyciu, rozdarciu, starzeniu i zmęczeniu. Podstawowym obszarem niepokoju lub awarii w większości ram jest dolny wspornik. Zarówno w metalowych, jak i karbonowych ramach jest to punkt wysokiego naprężenia i elastyczności. Ale każda spoina lub złącze podlega naprężeniom i może z czasem ulec uszkodzeniu.

Należy okresowo sprawdzać całą ramę, zwracając szczególną uwagę na miejsca spawania lub połączenia. Przyjrzyj się uważnie, czy nie ma śladów pęknięć farby lub spoiny, a także rdzy na stalowych ramach. Najlepszym sposobem na to jest ręczne mycie ramy i sprawdzanie jej podczas pracy. Jeśli chcesz, aby trwało to jeszcze dłużej, nałóż warstwę wosku rowerowego lub samochodowego co sześć miesięcy. Wosk utrudnia przywieranie brudu i błota do ramy i ułatwi następne czyszczenie.

To powiedziawszy, jeśli przyzwyczaisz się czyścić i sprawdzać ramę, jesteś „przeciętnym” jeźdźcem (nie jest zbyt ciężki lub agresywnie zjeżdża ze skoków i spadków), przechowuj prawidłowo rower i dbaj o to, abyś mógł przeżyć.

Widziałem kilka starych stalowych ram, które zawiodły. W jednym przypadku dolna rura pękła na dwie części w miejscu, w którym przymocowano manetki zamontowane na dolnej rurze. W innym przypadku pęknięcie było na styku dolnej rury i wspornika dolnego. Widziałem też, że siedziska są oddzielone od rury podsiodłowej.

Ale wszystkie te awarie miały miejsce na motocyklach, które były oczywiste pozostawione na deszczu przez lata (jeśli nie dekady), a wszystkie z nich nadal jeździły, nawet z uszkodzoną ramą . Tradycyjna stalowa rama „diamentowa” jest wyjątkowo wytrzymała.

Kilka uwag na temat zauważania pęknięć w metalowych ramach:

Poszukaj pęknięć w farbie. Mogą być na przykład dość małe, nawet ~ 5 mm.

Spójrz na punkty naprężenia spoiny - zwykle na krawędzi spoiny, gdzie metal jest najcieńszy. Dolne wsporniki najbardziej obciążają rower, ale rzadko zawodzą, ponieważ są najbardziej podparte. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​wypadki są najczęstszymi obszarami awarii w czasie. Większość wypadków ma miejsce z przodu i pojawia się w widelcu lub tam, gdzie główka styka się z rurą dolną. To są miejsca do spojrzenia.

Aluminium może nagle pęknąć. Tak się stało na kierownicach. Zwykle stal zgina się, zanim pęknie, i jest o wiele bezpieczniejsza pod tym względem. Ludzie, którzy mówią o trwałości węgla, są fanboyami lub sprzedawcami. Wszyscy wiedzą, że węgiel może dramatycznie pęknąć.

Przednie haki, korona widelca i kierownica są naprawdę najlepszymi punktami kontroli bezpieczeństwa do oglądania. niepowodzenia tam mogą zabić. Zerwanie tylnych haków będzie złe, ale zwykle nie jest bardzo niebezpieczne.

Najbardziej podatne są fantazyjne lekkie rowery szosowe. Awaria ramy na stalowym rowerze miejskim zwykle dzieje się długo po tym, jak rower został zepsuty z innych powodów. Jeśli naprawdę martwisz się awarią ramy, obejrzyj ten przód, nie używaj aluminium ani karbonu, a będziesz dobrze jeździć nawet na starożytnych rowerach.

Czasami nieco większe lub cięższe osoby> 200 kg będą miały więcej problemów ze zmęczeniem ramy niż reszta z nas, ponieważ większość rowerów jest przeznaczona dla mniejszych rowerzystów.

Kilka tygodni temu rama mojego Wielkiego Odkrywcy uległa nagłej katastrofalnej awarii. Rama duraluminium rozdzieliła się na dwie części bez ostrzeżenia na obu rurach podczas zsiadania, a dwa koła całkowicie się rozdzieliły. Ma zaledwie 9 lat, kupiłem go nowy, nikt nigdy nie jeździł na nim i nie został źle potraktowany. Będąc typem roadstera z wbudowanym bagażnikiem, powinien być przystosowany do przenoszenia ładunku. Ma wiele zastosowań, ale tylko na drogach i ścieżkach rowerowych, głównie na zakupy, podróże i dla przyjemności. Rurki pękły w wyraźnie słabym punkcie, w którym kable weszły do ​​rur. Powinno to być ostrzeżeniem dla innych właścicieli tego modelu, aby sprawdzali ramę w tym obszarze, zwłaszcza dolną rurkę. Miałem stosunkowo niewielkie obrażenia, ale mogło być znacznie gorzej, nawet śmiertelnie,

Udało mi się rozbić stalową ramę około 2 lata po jej zakupie. To wiązało się z awarią rok po jej posiadaniu, a następnie doprowadzeniu do zniszczenia. Zauważyłem po zderzeniu (do rowu), że geometria wydawała się krótsza i ciaśniejsza. Po prostu jechałem dalej. Patrząc z tyłu, być może nie była to najinteligentniejsza rzecz.

Widziałem trzy rowery z pęknięciami naprężeniowymi u dołu rury podsiodłowej i u góry skorupy suportu. Przyjaciel nakrętki rowerowej z większą wiedzą metalurgiczną niż ja mówi mi, że jest to spowodowane utwardzaniem podczas pracy - to samo powoduje, że spinacz do papieru staje się kruchy po wielokrotnym zginaniu. Teraz, gdy stało się to z moją wierną, chromianą ramą Fuji Gran Touer SE po ponad 20 latach codziennego użytkowania, podejrzewam, że nawyk montowania i zjeżdżania z lewego pedału podczas toczenia jest czymś, co prawdopodobnie wiąże się z dużą ilością dodatkowy nacisk / flex na tym stawie.

Pozwól, że spróbuję pójść nieco dalej niż inne dotychczasowe odpowiedzi. Moja zdolność do wyjaśnienia tego dobrze może być ograniczona faktem, że nie jestem inżynierem. Z zadowoleniem przyjmuję wszelkie poprawki.

Czas życia związany ze zmęczeniem

W tym rozdziale opisano żywotność ramy w odniesieniu do zmęczenia, tj. Po wielokrotnym normalnym użytkowaniu bez awarii lub uszkodzeń. Powszechnie wiadomo, że stal i tytan są najtrwalszymi materiałami ramy, np. [Ta odpowiedź] na powiązane pytanie 1 . Wymaga to rozpakowania. Wiele materiałów ulega zmęczeniu po wielokrotnych obciążeniach (np. Ruchy pedałów). Przytoczmy na ten temat Wikipedię:

W inżynierii materiałowej zmęczenie to osłabienie materiału spowodowane cyklicznym obciążeniem, które powoduje postępujące i zlokalizowane uszkodzenia strukturalne oraz wzrost pęknięć. Po zainicjowaniu pęknięcia, każdy cykl ładowania powiększy pęknięcie w niewielkiej ilości, zwykle wytwarzając prążki na niektórych częściach powierzchni pęknięcia. Pęknięcie będzie rosło, dopóki nie osiągnie krytycznego rozmiaru, co ma miejsce, gdy współczynnik intensywności naprężenia pęknięcia przekracza wytrzymałość materiału na pękanie, powodując szybkie rozprzestrzenianie się i zwykle całkowite pęknięcie struktury.

Stal i tytan mają jednak limit zmęczeniowy . Oznacza to, że każde obciążenie poniżej określonej wartości krytycznej w ogóle nie spowoduje zmęczenia. Nie jestem jednak pewien, jaka jest krytyczna ilość dla każdego materiału i nie jestem pewien, jakie uderzenia by go przekroczyły (np. Podejrzewam, że wiele uderzeń pojazdów przekracza ten limit dla obu metali). Aluminium ( link do Lennarda Zinna ) nie ma limitu zmęczeniowego. Każda ilość ładunku osłabi metal, a ostatecznie zmęczy i pęknie.

Przypomnijmy jednak, że wykonują samoloty z aluminium, a samoloty mogą być użytkowane przez dziesięciolecia. Tak więc, w zależności od jakości konstrukcji, możemy oczekiwać, że aluminiowe ramy będą miały bardzo długą żywotność. Rzeczywiście, strona Sheldona Browna zawiera link do testu z 1997 r. 12 klatek autorstwa Tour Magazine (przetłumaczonego z niemieckiego przez Damona Rinarda). Test obejmował 4 aluminiowe ramy (np. Cannondale CAAD 3), 4 stalowe ramy (np. Wzmocniony De Rosa SLX, spawany Fondriest), trochę węgla (np. Trek OCLV monocoque, Time Helix z rurkami węglowymi w aluminiowych łapach) i trochę tytanu (np. droga zespołu Merlin).

To były wysokiej klasy ramy i mogły się pochylić w kierunku lekkich, cienkich rurek. Jednak jedna rama z włókna węglowego i dwie aluminiowe (Trek OCLV, CAAD3 i Principia RSL) dotarły do ​​końca testu, podczas gdy żadna z wybranych ram stalowych tego nie zrobiła. Tak więc aluminium może mieć teoretyczną granicę, ale rowerzyści amatorzy mogą mieć trudności z jej przekroczeniem w praktyce.

Nie jestem pewien, co konkretnie słyszałem o włóknie węglowym i zmęczeniu na początku mojej kariery. Włókno węglowe może w rzeczywistości nie być bardzo podatne na zmęczenie. W tym artykule Cyclingtips kilku inżynierów kompozytów rowerowych twierdzi, że nie męczy się w omawianym powyżej znaczeniu. Ramy z włókna węglowego mogą trwać przez całe życie, wykluczając uszkodzenia. Przemysł lotniczy coraz częściej przestawia się na części węglowe i znowu nie zrobiliby tego, gdyby węgiel był kruchy. Samoloty muszą mieć wieloletnią żywotność, ponieważ są niezwykle drogie.

Proces produkcji

Ponownie nie jestem inżynierem materiałowym, ale wiele ram w tym teście z 1997 r. Zawiodło na połączeniach, np. Na występach lub w strefach spawania. W przypadku tytanu spoiny należy wykonywać w atmosferze gazu obojętnego. Jeśli jakikolwiek tlen lub azot dostanie się do spoiny, może to spowodować, że materiał będzie kruchy i pęknie . Nie jestem pewien, jakie są problemy chemiczne dla stali i aluminium, ale podejrzewam, że zanieczyszczenie spoin jest również możliwe. Cytując Zinna ponownie:

Gdybyście mieli stalową lub tytanową ramę, nie potrafiłbym przewidzieć takich uszkodzeń zmęczeniowych. Dzieje się tak, ponieważ jeśli projektant ramy wybiera rury stalowe lub tytanowe, których wytrzymałość na rozciąganie i wymiary (grubość ścianki, średnica i kształt) są takie, że naprężenia widoczne podczas jazdy nigdy nie przekroczą - powiedzmy, 40 procent wytrzymałości na rozciąganie w cieple - dotknięte strefy (tj. spoiny) - wtedy rama będzie trwać w nieskończoność przy braku awarii. Oczywiście wycięcia lub wgniecenia lub słabe spoiny (lub, w przypadku stali, rdza) obniżą tę granicę (a także obniżą wytrzymałość na rozciąganie) i spowodują brak zmęczenia przy mniejszym naprężeniu lub niższej liczbie cykli.

Zinn nawiązuje również do stref wpływu ciepła w stali lub tytanie. Uważam, że oznacza to, że z powodu intensywnego ciepła podczas spawania rama jest słabsza w strefach dotkniętych przez ciepło. Myślę, że jest to jeden z powodów, dla których lutowanie srebrne lub występy były potencjalną alternatywą dla spawanej stali, ponieważ procesy te są wykonywane w niższej temperaturze. Jednak test Tour pokazuje, że zgrubna stal może również pękać na połączeniach. Może to być spowodowane zanieczyszczeniem występów. Oczywiście nie wiemy dokładnie, dlaczego ramy w teście Tour się zepsuły, ale czytając tabelę awarii na stronie Browna, wiele z nich wydawało się być na styku. To sprawia, że ​​uważam, że były to błędy procesów produkcyjnych.

O ile mi wiadomo, ramy węglowe są zwykle wykonane ze wstępnie uformowanych arkuszy węglowych ułożonych w formie. Następnie dodaje się żywicę i pieczą ramki. Uważam, że zazwyczaj przednie i tylne trójkąty są wytwarzane osobno, a następnie łączone ze sobą. Ramy węglowe mogą mieć inne problemy niż obróbka cieplna. Raoul Luescher ma kanał na Youtubegdzie tnie rozbite ramy węglowe, które są mu wysyłane do oceny. Często znajduje puste miejsca (tj. Dziury) w węglu. Jest byłym inżynierem aeronautyki. Wydaje się wskazywać, że są to problemy, ale nie jestem pewien, czy widziałem szczegółowe wyjaśnienie. Podejrzewam, że puste przestrzenie mogą zachowywać się tak samo jak małe pęknięcia w metalowych ramach i że powtarzające się obciążenia mogą z czasem rozprzestrzeniać się (tj. Rozszerzać) pustkę i ostatecznie prowadzić do czegoś, co możemy postrzegać jako awarię zmęczeniową.

Ponadto włókno węglowe jest w rzeczywistości wykonane z wielu cienkich i bardzo mocnych włókien. W jednym podcastu dotyczącym niedawnej grupy awarii wideł karbonowych powiedział, że niektóre widelce zostały zaprojektowane z dość kwadratowymi narożnikami w rufie, aby pomóc w poprowadzeniu kabli przez ten obszar. Poinformował, że ostre zakręty są bardzo stresujące dla węgla i że może to być później punkt awarii. Pamiętam (nie mogłem znaleźć łącza) do filmu na Youtube, w którym omawiał kierownice z otworami do wewnętrznego prowadzenia kabli (dla elektronicznych układów napędowych) i powiedział, że te otwory mogą być punktem awarii, jeśli węgiel również obciąży. Zasadniczo, nie wspominając o wadach produkcyjnych per se, niektóre wybory projektowe mogą stworzyć punkty awarii, których inżynierowie firmy rowerowej nie oczekiwali z włókna węglowego.

Uszkodzić

Wracając do cytowanego fragmentu Zinn, wgniecenia mogą być początkowym punktem awarii w stalowych lub tytanowych ramach pomimo ich właściwości materiałowych. Oczywiście miałyby taki sam wpływ na aluminiowe ramy. Wielu z nas ma poczucie, że włókno węglowe jest kruche, a to prawdopodobnie wynika z jego znanego braku odporności na uszkodzenia uderzeniowe. Możesz uszkodzić ramę nawet przy stosunkowo niewielkich uderzeniach. To może nie spowodować natychmiastowej awarii, ale może ostatecznie spowodować awarię ramki. Stal może również rdzewieć. Uważam jednak, że ramy węglowe mogą również powodować korozję soli. Niemalowana aluminiowa puszka również.

TL; DR dla konsumentów

Wady i uszkodzenia procesu produkcyjnego są prawdopodobnie największymi zagrożeniami dla życia Twojej ramy. Założę się, że wszystkie ramki są prawdopodobnie zagrożone tymi problemami.

Zachowaj szczególną ostrożność, obchodząc się z każdą ramą z włókna węglowego i każdą ramą zbudowaną z bardzo lekkich rurek. Powszechną mądrością wśród forów internetowych, które często odwiedzam, jest sceptycyzm wobec każdego używanego węgla z tego powodu. Konsumenci mogą chcieć być sceptyczni wobec ram, które przesuwają granice wydajności materiału, np. Ramy z ultralekkimi rurkami. Konsumenci mogą chcieć popierać swój wybór w stosunku do producentów z dożywotnimi gwarancjami, chociaż zależy to od tego, czy producent przeżyje twoje życie, i od utrzymywania przez ciebie wystarczającej liczby dokumentów.

Teoretycznie konsumenci mogliby uniknąć producentów znanych z wad ram. Problem polega na tym, że nie jestem pewien, jak właściwie oceniłbyś to oprócz zbierania anegdot.

Przed laty miałem przerwę na stalowej ramie (Trek 700) na siedzeniu i opuszczaniu siedzenia. Myślę, że mogło to być spowodowane wyginaniem z powodu faktu, że moja tylna oś wcześniej się zepsuła. Rower był dobrze używany przez co najmniej dziesięć lat.

FWIW Raz też złamałem wrzeciono korbowe JIS, być może także z powodu niezwykłych sił z luźnej śruby mocującej korbę.

Jako student korzystałem ze stalowej ramy lutowanej na wskroś, która miała> 30 lat.

Ten rower miał szczególnie słabą geometrię ramy. Jego początki nie są mi znane - mój tata kupił go w pewnym momencie. Następnie wykorzystał go do celów rekreacyjnych, więc nie tyle odległość, ale leśne ścieżki plus trochę obciążenia (dziecko na tylnym siedzeniu). W pewnym momencie odziedziczyłem go jako rower wystarczająco stary, aby można go było zostawić na noc w mieście uniwersyteckim bez zbytniego niebezpieczeństwa kradzieży.

Nie powiodło się w tym sensie, że zaczął skręcać się z każdym pociągnięciem pedału, gdy pedałowałem mocno (po około 5 latach jako mój główny rower uniwersytecki). Podejrzewam występy / lutowanie. Ale tutaj nic nagłego.

Nie wiem, jak długo to trwało, dałem go komuś, kto szukał starego roweru do okazjonalnego lekkiego użytku i który nie dbał o wygięcie, ponieważ nie było jeszcze tak źle.