Принцип работы рамы. Рама – это навсегда: почему автомобили с несущим кузовом никогда не вытеснят рамные. Чем различаются кузовные и рамные внедорожники
Рамный автомобиль - однозначный выбор большинства автолюбителей. Чем привлекателен рамный автомобиль? Виды рам, их достоинства и недостатки. Ну а если, кто не знаком, что такое рама на автомобиле и для чего она нужна особенно внимательно читайте эту статью. Это важная характеристика автомобиля и это надо знать!
Какие бывают виды рам автомобилей.
Каждый автомобиль является совокупностью механических узлов и агрегатов, прикрепленных к несущей части. У некоторых автомобилей несущей конструкцией (основой) является кузов , у других - рама или подрамник .
На заре автомобилестроения рамную конструкцию применяли на всех типах автомобилей. Позже, когда выяснилось, что установка рамы неоправдана из-за большого веса и дороговизны изготовления на легковых авто стали использовать в качестве основания несущий кузов.
На грузовиках, автомобилях с высокой проходимостью и сегодня устанавливают рамную конструкцию.
Преимущество рамы в том, что она обеспечивает наилучшую жесткость и прочность конструкции на разрыв, скручивание, растяжение по сравнению с другими видами несущей части. Этот фактор напрямую влияет на грузоподъемность автомобиля, его внедорожные качества.
Основные типы рам автомобилей:
- Хребтовая;
- Лонжеронная рама
Эти типы имеют свои разновидности. Например, вильчато-хребтовая относится к хребтовым рамам, периферийная – к лонжеронной.
Лонжеронная рама
Самая распространенная конструкция рамы на сегодня.
Такая рама имеет два лонжерона, расположенных продольно, и несколько поперечин. Изготавливаются лонжероны из П-образного профиля (швеллера). Чем выше нагрузка, тем больше высота и толщина профиля.
Поперечины имеют различные конструктивные особенности. Бывают Х- и К-образные поперечины, а также прямой формы. Чтобы установить механизмы и агрегаты автомобиля на лонжероны и поперечины используют различные крепления и кронштейны. Для скрепления частей рамы используют заклепочные, болтовые, сварные и другие соединения.
Периферийная рама
Отличается от обычной лонжеронной тем, что при изготовлении лонжероны сгибали, чтобы между ними было наибольшее расстояние. Это делается для того, чтобы днище автомобиля располагалось как можно ниже. Такие рамы делались и устанавливались на американские автомобили до 60-х годов XX века.
Хребтовая рама
В середине 20-х годов прошлого века чехословацкая фирма «Татра» разработала хребтовую раму.
Несущая часть изготовлена из трубы, внутри которой располагались все элементы трансмиссии. С помощью этой трубы двигатель соединялся с трансмиссией. Силовой агрегат, коробка передач и главная передача, сцепление входят в состав элементов рамы. Все эти элементы жестко закреплены на раме.
С помощью карданного вала, расположенного внутри трубы, двигатель передает крутящий момент узлам трансмиссии. Только при обеспечении всех колес независимой подвеской, возможно, установить раму на автомобиль.
Вильчато-хребтовая рама
Была также изобретена в «Татры». Инженеры этой компании отказались от жесткого крепления трансмиссии и двигателя к несущей центральной трубе, как это было реализовано на хребтовой раме. В новой конструкции с обеих сторон несущей трубы появились специальные вилки, на которые устанавливается двигатель с трансмиссией.
Основные преимущества рамной конструкции перед другими:
- высоком уровне комфортабельности (малые шумы и вибрации),
- высокая грузоподъемность, простота конструкции
- легкость ремонта и технического обслуживания, дешевизна деталей.
Недостатки :
- уменьшается объем салона авто,
- больший вес машины (увеличивается расход топлива)
- низкая пассивная безопасность (из-за невозможности программирования зон деформации)
- увеличение общей цены за счет стоимости рамы.
В настоящее время легковые авто делаются с несущим кузовом, а настоящие (не паркетники) внедорожники - на раме.
При покупке внедорожника можно ориентировочно определить класс машины по наличию или отсутствию рамы.
Многолетние исследования показали, что во время движения автомобиля на кузов воздействуют неуправляемые силы, пропорциональные массе автомобиля в данный момент и его скорости, которые действуют в трех направлениях — вертикальном, горизонтальном и фронтальном - и вызывают такие виды деформации элементов кузова, как сгибание, сжатие, скручивание. Задачей ремонтных работ является восстановление запроектированной выносливости составных элементов кузова согласно установкам производителя. Технология ремонтных работ должна быть такой, чтобы выносливость отремонтированных частей соответствовала неремонтированным частям автомобиля.
У автомобилей с несущим кузовом функции рамы либо выполняет сам кузов, либо рама (или заменяющие ее подрамники) конструктивно объединена с кузовом и не может быть от него отделена без нарушения структурной целостности. Обычно кузов крепится к раме при помощи кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, служащими для уменьшения уровня вибраций.
К раме автомобиля крепятся все агрегаты: двигатель, трансмиссия, мосты, подвески. Вместе они образуют шасси. Рамное шасси представляет собой законченную конструкцию, которая может существовать и передвигаться отдельно от кузова.
В настоящее время рамные шасси применяют главным образом на тракторах и грузовых автомобилях, но в прошлом многие легковые автомобили также имели рамное шасси. Отдельную раму часто имеют и «жесткие» внедорожники.
Различают следующие виды рам: лонжеронные, периферийные, хребтовые, вильчато-хребтовые, несущее основание, решетчатые (они же трубчатые).
Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной
Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин, называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов.
Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны, как правило, в сечении представляют собой швеллер, причем длина сечения обычно меняется: в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена. Они могут располагаться и параллельно, и под некоторым углом друг относительно друга.
Периферийные рамы
Иногда рассматриваются как разновидность лонжеронных. У такой рамы расстояние между лонжеронами в центральной части увеличено настолько, что при установке кузова они оказываются непосредственно за порогами дверей. Так как в местах перехода от обычного расстояния между лонжеронами к увеличенному рама ослабляется, в таких местах добавляют специальные коробчатые усиления, в англоязычных странах называемые термином torque box.
Это решение позволяет существенно опустить пол кузова, разместив его полностью между лонжеронами, а следовательно - уменьшить общую высоту автомобиля. Поэтому периферийные рамы широко применялись на американских легковых автомобилях начиная с шестидесятых годов. Кроме того, расположение лонжеронов непосредственно за порогами кузова весьма способствует повышению безопасности автомобиля при боковом ударе.
Хребтовые рамы
Главным конструктивным элементом такой рамы является центральная трансмиссионная труба, жестко объединяющая картеры двигателя и узлов силовой передачи - сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, главной передачи (или главных передач - на многоосных автомобилях), внутри которой расположен тонкий вал, заменяющий в этой конструкции карданный. Необходима независимая подвеска всех колес.
Преимущество такой схемы - высокая крутильная жесткость; кроме того, она позволяет легко создавать модификации автомобилей с различным количеством ведущих мостов. Однако ремонт заключенных в раме агрегатов крайне затруднен. Поэтому такой тип рамы применяется очень редко, а на легковых автомобилях совершенно вышел из употребления.
Вильчато-хребтовые рамы
Разновидность хребтовой рамы, у которой передняя, иногда задняя части представляют собой вилки, образованные двумя лонжеронами и служащие для крепления двигателя и агрегатов.
В отличие от хребтовой рамы, картеры узлов силовой передачи как правило (но не всегда) выполняются отдельными, при необходимости в нем используется обычный карданный вал. Такую раму имели в числе прочих представительские автомобили «Татра» от Т77 до Т613.
К этому же типу часто относят и Х-образные рамы, которые некоторыми источниками рассматриваются как разновидность лонжеронных. У них лонжероны в центральной части очень сильно приближены друг к другу и образуют закрытый трубчатый профиль. Такая рама использовалась на советских автомобилях «Чайка» ГАЗ-13 и ГАЗ-14 высшего класса.
Несущее основание
Эта рама объединена с полом кузова для повышения жесткости.
Такую конструкцию имели в числе прочих «Фольксваген Жук» и автобус ЛАЗ-695. В настоящее время эта схема считается достаточно перспективной благодаря возможности на одном и том же несущем основании строить самые разные автомобили, как на платформе.
Решетчатые
Также называются трубчатыми (tubular frame) или пространственными (spaceframe).
Решетчатые рамы имеют вид пространственной фермы, обладающей очень высоким отношением крутильной жесткости к массе (то есть они легки и очень прочны на кручение).
Такие рамы применяют либо на спортивных и гоночных автомобилях, для которых важна малая масса при высокой прочности, либо на автобусах, для угловатых кузовов которых она очень удобна и технологична в производстве.
Когда же заходит речь о технологии ремонта, нередко возникает вопрос о том, как ремонтировать или менять элемент, являющийся по своим конструктивным особенностям несущим. Например, рассмотрим фронтальную под углом деформацию передней части автомобиля, при которой деформированы передняя панель, капот, крыло, брызговик и лонжерон. Из них в данном узле можно выделить два съемных элемента - крыло и капот – и три или более сварных – рамка радиатора, брызговик, лонжерон. Во время проведения ремонтных работ деформированных элементов необходимо обеспечить функции, заложенные производителем (симметрия конструкции, симметрия формы кузова и его элементов, безопасность пассажиров во время движения и прочее).
Поэтому, если принимаем ремонт брызговика и крыла, тогда капот, рамка радиатора и лонжерон должны быть заменены. При замене капота есть возможность контроля за отремонтированной поверхностью крыла в месте примыкания к капоту, контроля расположения рамки радиатора при ее замене и примыкания к ней отремонтированного брызговика. При замене рамки радиатора существует возможность контроля геометрии проема капота, правильности примыкания брызговика к верхней части.
При замене лонжерона надо обеспечить прочность данного узла, ослабленного ремонтом брызговика и крыла. В этом случае необходимо учитывать, что условно к крылу и брызговику будет применен ремонт без нагревания и сваривания. В случае если к одному из ремонтируемых элементов будет применено нагревание для усадки металла или сваривание разрыва или технологического разреза, то другой элемент должен быть заменен новым. В данном случае наиболее целесообразно с экономической точки зрения выполнить замену крыла. Если же принимается решение о ремонте лонжерона в сборе, то есть самого лонжерона П-образной формы с незначительным подогревом, то при правке должен быть заменен усилитель, будь то отдельный усилитель, являющийся усилителем брызговик или иной элемент.
Необходимо также помнить, что хотя заводом-производителем конструкционная выносливость элементов кузова запроектирована на коэффициент безопасности n = 1,3–1,5, а для краев корпуса, которые поддаются совокупному действию турбулентных сил, образованных коробкой передач и колесами во время движения, коэффициент безопасности равен даже 1,5–2,0, не имея надлежащего оснащения, технологических карт и диаграмм распределения нагрузок при ДТП, мы не можем определить, как фактор ремонта повлияет на безопасность пассажиров при деформации в дальнейшем.
Учитывая, что технология ремонтных работ должна привести выносливость отремонтированных частей автомобиля в соответствовие с неремонтированными, идеальным вариантом ремонта данного узла будет замена всех элементов, которые невозможно исправить без применения нагревания или сваривания технологических разрезов.
Пример ремонта лонжерона на рамном автомобиле
Правый лонжерон под полом пассажирского сиденья поражен сквозной коррозией до такой степени, что кронштейны рычагов переднего моста не только не способны выполнять свои функции, но и отрываются.
Для ремонта куплен б/у лонжерон с брызговиком, из которого были вырезаны нужные части.
Для того чтобы надежно поставить подпорку под порог, его пришлось заменить, а также частично заменить пол.
После этого снимаются рычаги переднего моста, поврежденная часть лонжерона вырезается и заменяется. Работа это непростая, потому что вырезы для распределения нагрузки сделаны сложными, иногда доступ к ним для сварки затруднен, а накладывать швы необходимо с обеих сторон.
На фото показан усилитель пола, на который приваривается накладка, привариваемая к лонжерону.
Привариваем ремонтные части к полу, защищаем швы герметиком со всех сторон.
На все ремонтируемые места наносим антигравийное покрытие, проводим внутреннюю антикоррозионную обработку порога и лонжерона и получаем результат ремонта.
Если результатом столкновения автомобиля стала значительная деформация, сначала необходимо снять механические агрегаты – только так можно тщательно выправить складки и заменить детали, которые ремонту не подлежат. Кроме того, это позволит снять остаточные напряжения, которые могут возникнуть и оставаться после правки. При движении автомобиля остаточные напряжения могут вызвать напряжения в креплениях амортизаторов и втулок, а иногда и их разрывы.
Но в некоторых случаях предварительное выпрямление кузова с установленными механическими агрегатами может облегчить доступ к агрегатам, подлежащим снятию, например к двигательному агрегату у автомобилей с передним приводом, к переднему или заднему мосту. В данном случае необходимо позаботиться о замене крепежных болтов и амортизаторов. Эту операцию выполняют на стенде.
Если удар в передний или задний полумост вызвал деформацию основания кузова, можно также произвести выпрямление кузова, фиксируя (зацепляя) механизм растяжки за механические агрегаты, как, например, обода колес или рычаги подвесок, получившие деформацию. Правка производится в направлении, прямо противоположном удару. Выполнение такой операции возможно лишь в том случае, когда удар пришелся непосредственно в передний или задний полумост, и его замена необходима.
Также обязательно надо заменить шаровые опоры и рулевые тяги. Правка с помощью домкрата или иного гидравлического механизма применяется для восстановления формы или выпрямления деформированной детали. Однако, приступая к работе, не стоит забывать, что при очень резкой правке детали кузова может произойти деформация соседней зоны. Поэтому при растяжении, т. е. одновременно с действием домкрата, рекомендуется сопровождать восстановление линейности кузова выстукиванием складок. А после проведения вытяжки с помощью домкрата необходимо снять все внутренние напряжения посредством выстукивания (с помощью рихтовочного молотка) всего участка, подвергшегося правке.
Чтобы быть уверенным в том, что впоследствии не произойдут обратные перемещения выправленных участков кузова, обусловленных остаточными напряжениями, выстукивание поверхности производят через деревянную подкладку в направлении удара. Если при этом выпрямленный кузов не изменяет свою форму, то операция правки выполнена правильно. В противном случае следует снова произвести правку до получения геометрии в пределах допусков, установленных изготовителем автомобиля.
Если автомобиль получил боковой удар, это вызывает деформацию основания кузова, сопровождающуюся уменьшением длины кузова со стороны поврежденной поверхности, которую легко определить. При правке на стенде исполнитель должен учесть это обстоятельство. На практике правка осуществляется растяжкой в двух направлениях одновременно: боковой и продольной, что обеспечивает возможность восстановления первоначальной геометрии основания кузова.
Примером восстановления боковой поверхности является выправка средней стойки, которую обматывают тянущей цепью. Для предохранения стойки от повреждения и равномерного распределения усилия между стойкой и цепью прокладывают деревянную планку.
Продольное растяжение, выполняемое одновременно с боковым, может производиться различными способами. Если деформация сосредоточена в нижней части кузова, производят непосредственную выправку основания, закрепляя зажимы за отбортовку порогов. Домкрат помещается между двумя зажимами и под давлением перемещает их в продольном направлении по мере осуществления одновременной боковой растяжки. Если деформация сосредоточена в верхней части кузова, растяжка производится в продольном направлении с передней и задней частей кузова.
Работы по выправлению и проверке новых лонжеронов обязательно должны быть произведены на точном оборудовании, которое имеется только в мастерских.
В любом случае диагностику геометрии лучше всего производить на хорошем оборудовании, о выборе которого речь пойдет в следующем номере.
При подготовке статьи использованы материалы из открытых источников в соответствии с GNU Free Documentation License.
Полученная конструкция называется шасси. Рамное шасси в большинстве случаев может даже перемещаться по дороге отдельно от . История рамного шасси уходит корнями к самому началу развития автомобилестроения. Отдельная рама представляла собой полностью автомобильное решение . Конструкторы автомобилей заимствовали эту идею у железнодорожного транспорта. Первые рамы выполнялись из твердых пород дерева. Кроме того, материалом для рам в те годы служили круглые металлические трубы.
В начале двадцатого столетия большой популярностью пользовались рамы с конструкцией из штампованных профилей, имеющих прямоугольное сечение. Ближе к 30-м годам XX века многие компании-производители легковых транспортных средств отказались от использования рам в пользу самонесущего кузова. В наши дни рамные шасси используются в основном на машинах с грузовой платформой и тракторах, однако зачастую рамными конструкциями оборудуются многие внедорожники и лимузины. Последние нуждаются в установке рамы, потому что несущий кузов при такой солидной длине машины оказывается переутяжеленным.
Любой автомобильной раме присуща отличительная особенность с точки зрения конструкции. Она заключается в разделении функций несущих деталей кузова и его панелей, имеющих декоративное значение. Декоративные панели также могут быть оснащены усиливающим каркасом. Такой каркас может располагаться, к примеру, в районе дверных проемов, однако в этом случае он не принимает участия в восприятии силовых нагрузок, которые дают о себе знать во время движения машины. Наиболее распространенной является классификация автомобильных рам в зависимости от используемой несущей структуры. Существуют лонжеронные, хребтовые, периферийные, вильчато-хребтовые, решетчатые рамы, а также несущие конструкции, интегрированные в кузов.
В состав лонжеронной рамы входят несколько поперечин, которые иногда называют «траверсами», пара продольных лонжеронов (так называют главный силовой элемент несущей конструкции, представляющий собой короб сложной формы, выполненный из металла), кронштейны и крепления, предназначенные для установки на них кузова автомобиля и различных агрегатов. Как поперечины, так и лонжероны могут отличаться по конструкции и форме. Выделяют X-образные, К-образные, а также трубчатые поперечины. Их назначение заключается в придании конструкции максимально возможной жесткости. Для изготовления траверс обычно используется гнутый металлический профиль. Для лонжеронов наиболее характерным является переменное по длине П-образное сечение (швеллер). В самых нагруженных участках высоту сечения швеллера увеличивают.
Лонжероны могут располагаться параллельно относительно друг друга или под определенным углом. Кроме того, лонжероны могут устанавливаться изогнутыми в вертикальной либо горизонтальной плоскости. Параллельное расположение используется главным образом на грузовых транспортных средствах. Остальные схемы неплохо подходят для внедорожников – автомобилей, обладающих повышенной проходимостью. За счет установки лонжеронов под углом можно добиться получения максимального угла, на который поворачиваются управляемые . Изгибы в вертикальной плоскости выполняются для снижения центра тяжести. Вместе с этим становится ниже и уровень пола в машине. Благодаря изгибу лонжеронов в горизонтальной плоскости кроме понижения уровня пола достигается существенное повышение уровня пассивной безопасности в случае возможного бокового столкновения.
Для соединения деталей, входящих в состав рамы, между собой используются болты, заклепки. Широкое распространение нашли и сварные соединения. Рамы на заклепках чаще используют в конструкциях грузовых автомобилей, а сварные рамы – при изготовлении легковых машин и самосвалов с большой грузоподъемностью. Болты нашли применение в малосерийном производстве. Лонжеронными рамами оснащаются почти все грузовые машины и внедорожники. Именно популярностью таких конструкций обусловлено то, что под понятием «рама» чаще всего подразумевается как раз лонжеронная несущая система.
Разработка хребтовой рамы была осуществлена чехословацкой компанией «Татра» в 20-х годах прошлого столетия. Именно такими рамными шасси тогда оборудовались многие автомобили, выпускаемые этим предприятием. Основной конструктивный элемент хребтовой рамы – это центральная трансмиссионная труба, на которой объединяются картеры силового агрегата и таких узлов, как , .
Установке такой рамы сопутствует необходимость в оборудовании автомобиля независимой подвеской всех колес, что в большинстве случаев реализуется путем крепления по бокам к хребту пары качающихся (на каждой из них присутствует по одному шарниру). Главным достоинством данной схемы является высокий показатель крутильной жесткости. К тому же, становится возможной беспроблемная разработка всевозможных модификаций автомобилей с разным числом ведущих мостов. Основной недостаток – это сложность ремонта агрегатов, которые жестко закреплены на раме. С этим и связана невысокая популярность хребтовых рам в современном автомобилестроении.
Вильчато-хребтовые рамы
Своего рода разновидностью рассмотренного выше типа рамы является вильчато-хребтовая конструкция. Здесь передняя, а иногда – и задняя части выполняются в виде вилок, образованных парой лонжеронов, служащих для крепления силовой установки и агрегатов трансмиссии. Такая рама отличается от обычной хребтовой тем, что картеры узлов силовой передачи изготовляются отдельно. Многие специалисты относят сюда и так называемые Х-образные рамы, которые иногда называют разновидностью лонжеронных установок.
Периферийные рамы
Периферийная рама также часто рассматривается в качестве разновидности конструкции лонжеронного типа. В центральной части периферийной рамы расстояние между парой лонжеронов делают настолько большим, что после монтажа кузова лонжероны можно обнаружить прямо за дверными порогами. «Ахиллесова пята» такой рамы – это места, где осуществляется переход от увеличенного расстояния между лонжеронами к нормальному. В этих местах монтируются специальные коробчатые усиления, аналоги которым нередко встречаются в машинах с несущим кузовом. Результатом применения периферийной конструкции становится значительное понижение пола кузова, который целиком размещается между лонжеронами, что в итоге обеспечивает уменьшение общей высоты транспортного средства.
Решетчатые рамы иногда называют пространственными или трубчатыми. Такая система представляет собой пространственную ферму, для изготовления которой используются относительно тонкие трубы. Эти трубы выполняются из легированных сталей, отличающихся высокой прочностью. Кроме того, этот материал должен быть легким и прочным на кручение. Трубчатые конструкции нашли применение в гоночных и спортивных машинах, ведь для них одним из важных параметров является минимальная масса при максимальной прочности. Интегрированная в кузов рама конструктивно не имеет существенных отличий от обычной, однако она соединяется с кузовом при помощи сварки.
К главным преимуществам рамных конструкций автомобиля относятся: простота, довольно низкая стоимость, возможность унификации базовых моделей транспортных средств, восприятие серьезных нагрузок при езде, повышение комфортабельности, обеспечение лучшей шумоизоляции. Кроме того, ремонт автомобиля с рамой после дорожно-транспортного происшествия значительно легче, нежели ремонт машины, имеющей несущий кузов. Недостатками рам являются увеличение массы автомобиля (если сравнивать с несущим кузовом), а также худшая пассивная безопасность, связанная с трудностями, возникающими при создании зон запрограммированной деформации.
К тому времени у многих марок стали появляться массовые модели, производство которых стремились удешевить и упростить в числе прочего и за счет снижения материалоемкости и упрощения технологии сборки. Распространенные тогда конструкции с рамным шасси и кузовами на деревянном каркасе к этому не располагали, и, несмотря на более высокую цену стали, кузовостроение переориентировалось с древесины на металл.
Кузова стали варить из штампованных металлических деталей. Конструкторам, получившим в свое распоряжение технологии штамповки каркасных деталей нужного профиля и прочности, оставалось лишь усилить пространственную конструкцию кузова до той степени, чтобы она могла нести на себе узлы и агрегаты всего автомобиля.
Методики расчета и технологии металлообработки к тому времени достигли того уровня, когда стало возможным при массовом производстве достигать небольшого веса и достаточной жесткости трехмерной системы.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
Lancia Lambda Torpedo 4 Series 1922-1924
1 / 3
2 / 3
3 / 3
Opel Olympia 1935-1937
Так, собственно, и родился несущий кузов автомобиля. Первые безрамные серийные легковушки - итальянская Lancia Lambda (1922 г.) с открытым кузовом "торпедо". Потом были компактный седан Opel Olympia (1935) и ставший впоследствии легендарным переднеприводный Citroen 7 Traction Avante (1934). Они показали, что рама для массовой легковой машины вовсе необязательна. Но эти автомобили были сродни сегодняшней Tesla или BMW i8. О них знали все, но имели очень немногие.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
Перелом
К середине ХХ столетия обозначилось еще одно существенное преимущество цельнометаллического несущего кузова перед рамной конструкцией. Общественность начала заботиться о пассивной безопасности транспортных средств. Краш-тесты показали, что машины с лонжеронной рамой опасны при самых распространенных столкновениях - фронтальных.
Слишком жесткая рама не позволяла "передку" автомобиля деформироваться и в нужной степени поглотить энергию удара, в итоге пассажиры в салоне получали смертельно опасные травмы от удара о детали интерьера.
У безрамного автомобиля оказалось гораздо проще рассчитать зоны деформации для самых "популярных" типов столкновений и обеспечить сохранность "обитаемой капсулы". Несущий кузов также позволял конструкторам при его существенном смятии от лобового удара направить тяжелый силовой агрегат под днище, а не в салон, как нередко происходило у рамной конструкции, закрытой снизу жесткими лонжеронами.
Таким образом, сформировался целый комплекс причин, приведших к отходу от широкого применения рамных конструкций:
1. Появление технологий производства несущих кузовов небольшой массы и достаточной жесткости;
2. Борьба за облегчение автомобилей;
3. Стремление увеличить полезный объем кузова;
4. Желание улучшить управляемость автомобиля за счет снижения центра тяжести;
5. Повышение требований к пассивной безопасности автомобиля.
Автомобиль Nash 1942 г. На рисунке выделены усилители кузова.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
Ford Crown Victoria police interceptor
По указанным причинам рамные конструкции продержались в американском автопроме вплоть до 2011 года, когда был закрыт завод, выпускавший последнего из полноразмерных могикан - Ford Crown Victoria, который мы все знаем по американским боевикам 1990-х и 2000-х годов как основной транспорт полиции.
Машина была прочной, выносливой и комфортабельной, хотя по нынешним меркам при существенных габаритах (5,4 х 2,0 х 1,5 м) не могла похвастать соответствующим пространством в салоне. Следующий полицейский Ford - седан Taurus Police Interceptor (о нем мы писали в статье про ) - выполнен уже по цельнонесущей схеме.
А как же офф-роуд?
Не так все просто сложилось в сообществе автомобилей-внедорожников: лишить их рамы без существенных потерь оказалось сложнее. Как минимум потому, что езда по плохим дорогам или бездорожью так или иначе предполагает частое "вывешивание" машины - ее диагональный перекос.
Чтобы обеспечить при этом сохранение геометрии несущего кузова, необходимо значительно усиливать его за счет дополнительных косынок, распорок, более мощных балок. В противном случае неизбежны перекосы проемов с невозможностью открыть или закрыть дверь, а то и усталостные трещины в самых нагруженных местах. Ситуация усугубляется тем, что большинство внедорожников имеют крупные пятидверные кузова, обеспечить пространственную жесткость которых еще труднее.
В общем, полностью "забрать" раму у больших внедорожников конструкторы не смогли - ее сделали интегрированной. Иначе говоря, облегченные части обычной рамы встроили в силовой каркас кузова. В первую очередь это были продольные лонжероны, развитые до трехмерной формы в определенных "районах" кузова. Так сделали создатели третьего поколения Land Rover Discovery (2004 г.) или Suzuki Grand Vitara (2005 г.) второй генерации.
Suzuki Grand Vitara и Land Rover Discovery
А одним из пионеров интегрированной рамы среди бескомпромиссных внедорожников был . При рождении в 1966 г. "Волынянка" получила легкий открытый кузов, в днище которого была вварена лонжеронная рама из продольных и поперечных балок. Подробно об истории этого удивительного автомобиля мы уже писали.
Следует отметить, что лишаясь рамы, представители славного племени суровых "проходимцев" рискуют потерять возможность иметь много близких "родственников" - определенное количество вариаций кузовов и моделей. Ведь именно рамное шасси облегчает создание "
) внедорожников свойственна рамная конструкция кузова. А вы знаете, что это такое? И чем скажем кузов на раме, отличается от кузова обычного рядового автомобиля? Если нет, тогда сегодняшняя статья именно для вас …
Как обычно начнем с определения.
– строение автомобиля, при котором все важные технические узлы и элементы крепятся на определенную жесткую раму. К таким элементам можно отнести – части подвески, двигатель, трансмиссию, мосты (передний и задний) и собственно сам кузов (он также крепится на раму).
Простыми словами, рама здесь как ключевой соединяющий элемент всех узлов (если хотите как скелет человека), также она принимает на себя всю нагрузку при езде автомобиля. Если на раму не одевать кузов, а на ней будут закреплены все основные узлы, то она запросто может передвигаться. Например на наших УАЗ именно так и реализовано.
Для чего нужна рамная конструкция кузова?
Рама кузова — как правило, самый прочный элемент, автомобиль с таким строением может выдерживать большие нагрузки (как в грузоподъемности, так и в проходимости). Вот почему такую конструкцию кузова имеют в основном «тяжелые» внедорожники, грузовые автомобили, микроавтобусы и некоторые большие автобусы. Внедорожникам рама нужна для того, чтобы преодолевать очень плохие дороги, высокие подъемы и болотистую местность. Грузовикам и автобусам — для большей грузоподъемности.
Устройство рамы кузова
Если утрировать, то строение простое до безобразия. Две продольные металлические балки, которые соединяются поперечными. Обычно продольных балок всего две, а вот поперечных может быть значительно больше. Раньше продольные балки шли практически параллельно друг другу, но скоро выяснилось, что такое строение не очень то удобное, потому как двигатель который закрепляли на раме был очень высоко посажен. Поэтому позже переднюю часть расширили (чтобы двигатель крепился между продольными балками), а заднюю часть сузили, особенно в строениях грузовых автомобилей (также жесткость рамы увеличивается, соответственно увеличивается и грузоподъемность).
Нужно отметить что рама — это самая тяжелая часть кузова, около 20 % общей массы автомобиля. Но разработчики бьются над более легкими и прочными материалами, ведь чем меньше масса, тем меньше расход топлива.
По изготовлению рамы можно подразделить:
— НА клепанные (самый распространенный вид), элементы рамы присоединяются друг к другу при помощи клепок
— НА болтах, более трудозатратен, а поэтому менее распрастранен. Элементы соединяются болтами и гайками
— Сварная рама, самый редкий вид. В основном используют для тяжелой спец. техники. Элементы привариваются друг к другу.
Основные виды рам кузова
Есть несколько основных видов:
«Лестничная» или лонжеронная . Как понятно из названия, похожа на обычную лестницу. Тут нет слабых мест все элементы очень прочные, поэтому такие виды устанавливаются в основном на грузовой коммерческий транспорт. Посмотрите пример видео
Переферийные или «кузовные» . Передняя и задняя части узкие, а вот центральная часть (которая находится под большой частью кузова) расширена. Это делают для того чтобы опустить в эту часть кузов, тем самым сделав автомобиль намного ниже, что благоприятно сказывается на аэродинамике.
Хребетная . Усиленная центральная часть рамы, представляет из себя трансмиссионную трубу. Основное применение в автомобилях, где независимая подвеска как спереди, так и сзади. Очень прочная на кручение, однако используется редко из-за сложного строения и трудного ремонта.
«Гоночная», решетчатая или трубчатая . Представляет из себя — не только раму, но и практически полный каркас автомобиля, строится из тонких (но прочных и легких) труб. Используются на спортивных автомобилях (отсюда и название), наверное все видели обвязку спортивных авто, это именно рамное спортивное строение кузова.
Плюсы и минусы
НУ и в заключении давайте поговорим о плюсах и минусах рамной конструкции кузова
1) Большинство рам имеют простую конструкцию
2) Легкий ремонт
3) Простая сборка (особенно если собрана на клепках)
4) Улучшенная проходимость автомобилей
5) Улучшенная грузоподъемность
1) Из-за того, что разделяют раму и кузов, увеличивается масса автомобиля
2) Меньше простора в салоне. Из-за того, что кузов устанавливается между продольными направляющими
3) Автомобиль на раме намного жестче. Как правило, подвеска используется с применением рессор, и редко пружин. Потому как рессоры могут нести большую массу.
4) Сложная посадка. Автомобили высокие, если нет ступенек, забраться не просто.
5) Хуже пассивная безопасность. Кузов просто срывает с рамы при сильном ударе.
Как видите — рамный кузов автомобиля создан в основном для сложных дорожных условий, либо для перевозки больших грузов. Для обычного комфортного передвижения по городу «рама» не пригодна, лучше смотреть в сторону автомобиля с несущим кузовом, но это совсем другая история.
Сейчас небольшое видео рамы кузова в сборе, смотрите для лучшего понимания.
НА этом все, читайте наш АВТОБЛОГ
Статьи по теме
