Жестко связать кузов с рамой

Несущая система

Несущая система — важнейший элемент любого ТС. Она воспринимает все нагрузки, действующие на машину. Кроме того, несущая система является остовом ТС, к ней скрепятся все основные агрегаты и узлы (двигатель, механизмы трансмиссии, движитель через подвеску и т. д.).

Несущая система любого ТС должна быть достаточно прочной и жесткой при наименьшей массе, обладать высокой надежностью и необходимой технологичностью в производстве, быть достаточно коррозионностойкой, способствовать повышению проходимости машины и понижению ее центра тяжести, позволять наиболее удобно и экономно размещать и закреплять все монтируемые на ней агрегаты и узлы, а также допускать значительные ходы подвески.

Несущие системы колесных машин должны также допускать поворот управляемых колес на большие углы. Кроме общих требований к несущим системам отдельных типов ТС могут предъявляться дополнительные (специальные) требования. Например, необходимо, чтобы кузова легковых автомобилей имели форму, создающую минимальное сопротивление воздуха во время движения, и способствовали обеспечению безопасности и комфорта для водителя и пассажиров, а корпуса военных бронированных машин были пуле- и снарядостойкими.

Различают следующие типы несущих систем ТС: рамы, корпуса, кузова, металлоконструкции прицепов и полуприцепов.

Рамы в качестве несущих элементов используются в основном на грузовых автомобилях общетранспортного и многоцелевого назначения, колесных тягачах и длиннобазных шасси, а также на тракторах и ТС со специальными движителями. Кроме того, рамы имеют некоторые автобусы, гусеничные транспортеры, тягачи и легковые автомобили высшего класса. Рамы относительно просты по конструкции, технологичны в производстве и ремонте, универсальны (например, на одну и ту же раму можно установить различные кузова).

По конструкции рамы подразделяются на три типа: лонжеронные, хребтовые и комбинированные.

Наиболее широко распространены лонжеронные рамы (рис. а—в), состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), нескольких поперечных балок (траверс), местных усилителей (там, где это необходимо) и переходных элементов (косынки, накладки и др.).

Лонжероны чаще всего представляют собой тонкостенные балки открытого поперечного сечения. Типичными сечениями являются швеллер (см. рис. а), двутавр и Z-образный профиль (рис. в). Иногда лонжероны имеют замкнутый профиль поперечного сечения (прямоугольник или квадрат). У наиболее распространенных лонжеронов швеллерного типа отношение высоты поперечного сечения к ширине полки составляет 2,8…3,5, а толщина стенки — 5… 10 мм. Балки лонжеронов обычно штампуют из стального листа, реже выполняют из стандартного проката.

Штампованные лонжероны легче и могут иметь переменный профиль по длине рамы (см. рис. а), благодаря чему достигается их повышенная равнопрочность. У большинства рам грузовых автомобилей наибольшее сечение лонжерона находится в средней части, а наименьшее — по краям.

Рис. Конструкции лонжеронных (а, в), хребтовых (г) и комбинированных (д, е) рам

Поперечины, соединяющие лонжероны друг с другом, перпендикулярны к ним (см. рис. а, в) или имеют в плане Х-образную форму (см. рис. б). Их сечения могут быть открытыми или замкнутыми. Как и лонжероны, поперечины обычно штампуют из стального листа и устанавливают по мере возможности регулярно в местах крепления кронштейнов рессор, двигателя и топливных баков, в местах установки оси балансирной тележки и т. д. В рамах автомобилей общетранспортного назначения высота профилей поперечин близка к высоте лонжеронов, что приближает эти конструкции к рамам плоского типа. С увеличением грузоподъемности ТС высота профилей лонжеронов существенно возрастает. Для установки агрегатов используются объемы, заключенные между лонжеронами в пределах их высоты. Поперечины в этом случае уже не выполняются равновысокими с лонжеронами. Размеры сечений поперечин существенно уменьшаются, а их число увеличивается (см. рис. в).

Лонжероны с поперечинами соединяются преимущественно с помощью клепки в холодном состоянии, реже — сварки. Сварные рамы более жесткие. Их недостатками являются сложность ремонта и наличие после сварки остаточных напряжений. Поперечины крепятся к полкам или стенкам лонжеронов. Возможно также их крепление и к полкам, и к стенкам одновременно.

Хребтовые рамы могут быть разъемными и неразъемными. Чаще всего применяются разъемные рамы. Они имеют одну центральную продольную балку, обычно трубчатого сечения (рис. г). Эта балка составлена из картеров агрегатов трансмиссии (коробка передач, главные передачи) и патрубков, соединяющих эти картеры. Патрубки и картеры соединяются друг с другом с большой точностью при помощи призонных шпилек и болтов. Кроме центральной продольной балки хребтовая рама имеет поперечно расположенные кронштейны с лапами, служащими опорами для крепления кабины, грузовой платформы, двигателя и других агрегатов.

Читайте также:  Порог кузова для уаз буханка

Хребтовые рамы имеют следующие преимущества по сравнению с лонжеронными: меньшая масса и материалоемкость машины, так как картеры агрегатов трансмиссии используются в качестве несущих элементов; более высокая крутильная жесткость, что особенно важно для эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях полноприводных многоосных автомобилей; возможность на основе одних и тех же агрегатов и узлов создавать автомобили с разным числом осей и различной базой. К недостаткам таких рам относятся затрудненный доступ к механизмам трансмиссии при обслуживании и ремонте, необходимость использования высокопрочных легированных сталей, повышенная коцструктивная сложность трансмиссии и подвески, высокие требования к точности изготовления и сборке.

Комбинированные рамы (рис. д, е) содержат элементы как лонжеронных, так и хребтовых рам, т. е. имеют центральную балку, лонжероны и поперечинй. Центральная балка обычно располагается в средней части рамы, а.лонжероны с поперечинами — по краям.

Корпуса в качестве несущих систем применяются чаще всего на гусеничных транспортерах и тягачах, бронированных колесных и гусеничных машинах, а также на .амфибийных машинах. Существует большое разнообразие конструкций корпусов. Они различаются по размерам, форме, применяемым материалам, способам соединения элементов корпуса и другим параметрам. Конструкция корпуса зависит от назначения машины, области ее применения, типов сухопутного и водоходного (у амфибийных машин) движителей и т. д.

Корпуса могут быть открытыми и закрытыми. У открытых корпусов профиль поперечного сечения открытый (корытообразный), у закрытых — замкнутый. По конструктивной схеме различают корпуса с несущей рамой и несущие.

Корпуса с несущей рамой применяются на колесных машинах, обладающих плавучестью. У них все основные нагрузки воспринимаются рамой (к ней крепятся все агрегаты и движители), а сам корпус, обеспечивая машине герметичность, плавучесть и остойчивость, испытывает лишь гидростатические и гидродинамические воздействия при движении по воде. Несущий корпус представляет собой единую пространственную несущую конструкцию, воспринимающую все нагрузки.

Несущие корпуса подразделяются на два типа:

Бескаркасные корпуса применяются там, где сама обшивка обеспечивает необходимую прочность и жесткость. Такие корпуса представляют собой жесткие сварные коробки из толстых стальных листов. Ими оборудуют бронированные, а также некоторые небронированные машины малой и средней грузоподъемности. Весьма перспективный материал для несущих бескаркасных корпусов — трехслойные панели типа «сандвич». Внешние, слои таких панелей образованы из тонких листов достаточно плотного материала (обычно алюминиевые сплавы или стеклопластик); внутренний, более широкий слой выполнен из материала с малой плотностью (пенополиуретан). Корпус, изготовленный из панелей типа «сандвич» и отличающийся малой массой в сочетании с высокой прочностью и жесткостью, способен эффективно уменьшать вибрацию и противостоять коррозии.

Несущий корпус каркасного типа включает в себя пространственный стержневой каркас и тонкую листовую обшивку. Каркас состоит из продольных и поперечных балок, вертикальных и наклонных стоек, раскосов и т.д. Элементы каркаса выполняются, как правило, из тонкостенных гнутых профилей и труб круглого или прямоугольного сечения. Листы обшивки приваривают снаружи к элементам каркаса, обеспечивая корпусу герметичность и необходимое водоизмещение (у амфибийных машин). Для увеличения местной жесткости обшивочные листы могут иметь зиги.

Кузова в качестве несущих систем применяются на легковых автомобилях и автобусах. Их конструкции весьма сложны и многообразны. Кузова, как правило, сочетают в себе пространственный каркас, выполненный из штампованных стальных элементов, и обшивку в виде тонкостенных разнопрофильных оболочек. Соединение элементов кузова осуществляется чаще всего с помощью точечной сварки.

По назначению кузова подразделяют на:

  • грузовые
  • пассажирские
  • грузопассажирские
  • специальные (для размещения различного мобильного оборудования)

По характеру воспринимаемых нагрузок различают следующие типы кузовов: несущие (без рамы), полунесущие (они жестко соединены с рамой и воспринимают часть нагрузки, действующей на ТС) и разгруженные (с рамой соединены не жестко, а через упругие прокладки).

В зависимости от типа ТС применительно к кузовам может использоваться и другая классификация. Например, по общей структуре и визуальному восприятию кузова легковых автомобилей могут быть одно-, двух- и трехобъемными.

Металлоконструкции прицепов и полуприцепов имеют сходство с рамами, У прицепов малой и средней грузоподъемности рамы, как правило, плоские. Прицепы, предназначенные для перевозки тяжеловесных грузов (трейлеры), имеют низкую грузовую платформу. Их металлоконструкции чаще всего выполняются пространственными. Полуприцепы имеют рамы глагольного типа (ступенчатые). Это связано с необходимостью понизить уровень грузовой платформы при относительно высоком расположении тягово-сцепного устройства.

Для изготовления рам используют в основном углеродистые и низколегированные стали. Они относительно дешевы и более технологичны в производстве, чем высоколегированные. Кроме того, эти стали легче поддаются гибке и холодной штамповке. Низколегированные стали свариваются хуже, чем углеродистые, и поэтому применяются главным образом в клепаных конструкциях.

Читайте также:  Как поднять кузов уаза 31514

Корпусные несущие системы изготавливают из разнообразных материалов, чаще всего из углеродистых сталей. Могут использоваться также легкие сплавы (например, алюминиевые) и пластмассы, которые, уменьшают массу корпуса и повышают его коррозионную стойвдсть.

Для изготовления кузовов легковых автомобилей и автобусов массовых моделей применяются в основном низкоуглеродистые специальные стали. Детали кузова (крылья, арки колес, днище), подверженные сильной коррозии, часто выполняют из оцинкованной стали. В последнее время для изготовления кузовов автомобилей все шире используютря алюминиевые сплавы и пластмассы.

Металлоконструкции прицепов и полуприцепов собирают преимущественно с помощью сварки, что обусловливает выбор материалов для их изготовления. В этом случае чаще всего используют углеродистые стали.

Источник

Рама против несущего кузова: что лучше?

Рамный внедорожник — это брутально и круто. Но без рамы, говорят, лучше рулится. В чем брутальность рамы и за счет чего достигается «рулежка» с несущим кузовом — знают далеко не все. И сегодня я предлагаю разобраться в данном вопросе подробно. Давайте рассмотрим конструкции всех трех типов (почему трех, а не двух — объясню далее) и опишем их типичные плюсы и минусы.

Начнем с рамы. Потому что, по-сути, все автомобили изначально строились на ней, и только потом научились строить на кузовах. Итак, если описать принципиальное отличие такой компоновки от несущего кузова, то рамная конструкция имеет возможность отделения кузова от самой рамы . Другими словами, кузов можно от нее открутить и поднять наверх вместе с салоном, как колпак с подноса перед подачей блюда на стол. При этом, рама так и останется стоять на земле: с подвеской, двигателем, трансмиссией и прочими основными узлами. Нет, конечно, всегда есть исключения, но именно такая «бутербродная» конструкция лежала в основе всех (и даже легковых) автомобилей вплоть до 60-70-х годов прошлого века. Сегодня модели настоящих «рамников» стремительно вымирают даже среди внедорожников, а про легковые автомобили и говорить нечего. Какие же преимущества и недостатки дает рамная схема?

  • Прежде всего, это крепость конструкции. Чтобы погнуть или, уж тем более, сломать нормальную раму — нужно хотя бы сбросить автомобиль с высоты пары метров, и желательно, чтобы вся масса пришлась при этом на одно или два колеса. Да, конечно, можно привести кучу примеров, когда рамы деформируются в не самых сильных ДТП, но автомобильные аварии — это вобще такая штука, где все подробности и обстоятельства знают только пострадавшие или очевидцы. Что же касается офицерского состава диванных войск всех рангов, по одному фото из интернета уже раскрывающих обстоятельства любого проишествия не хуже бывалого автоинспектора — сейчас не об этом.
  • Увеличенный дорожный просвет. Во-первых, ввиду того, что с рамой зачастую ставят мосты, которые уже предполагают повышенную проходимость и более совершенную для бездорожья геометрию подвески. А во-вторых, сам кузов элементарно находится выше над землей, так как установлен сверху.
  • Удобство в случае капремонта автомобиля. И снова пляшем от конструктива: сняли кузов, получили хороший доступ к «нутрам» машины, затем надели обратно. Да и кузов капиталить или менять значительно проще. Конечно, на словах всё легко, но если вы интересуетесь автомобилями, то наверняка видели проекты с переборкой старых внедорожников: отдельно стоит шасси, отдельно — кузов. Как ни крути, это удобно.
  • Масса. Да, настоящая стальная рама — это очень тяжелая штука. Отсюда — повышенный расход топлива, снижение динамических характеристик, высокая инерция всего автомобиля, и так далее.
  • Высокий центр тяжести. Очевидно, что такая «этажерка» из рамы и стоящего на ней кузова, сильнее раскачивается и более склонна к опрокидыванию или потере управляемости на скоростях. Сюда же — аэродинамические шумы из-за общей большой высоты автомобиля.
  • При движении вне дорог и на неровностях трясти будет сильнее, чем в кузовном автомобиле. Опять же, в связи с тем, что подвеска просто не может быть излишне мягкой — иначе, не выдержит массы всей конструкции, да и раскачка достигнет неприемлемых величин.

Несущий кузов

Теперь разберемся с обыкновенным несущим кузовом. Да в общем-то, потому и несущий, что несет на себе всю массу агрегатов автомобиля . В этом ему помогают такие детали как подрамники , к которым крепится подвеска, но они есть не всегда и не везде. Сам же кузов сохраняет необходимую жесткость благодаря лонжеронам — это короба закрытого профиля из высокопрочной стали, которые составляют «скелет» кузова и являются его неотъемлемой частью. Что касается эксплуатационных характеристик, то они практически диаметрально-противоположны тем, которые мы записали в минусы рам.

Читайте также:  Чем заделать дыры кузове 2109

К основным преимуществам несущего кузова относятся следующие моменты :

  • И снова масса. Только теперь она со знаком «плюс»: несущий кузов априори легче рамы. Получаем экономию топлива, шустрый разгон, небольшую инертность и прочие соответствующие плюшки.
  • Центр тяжести, по понятным причинам, ниже. А значит, вышеописанные плюсы меньшей массы только дополняются: предел боковых ускорений для заноса/сноса выше, а при сильных кренах склонность к опрокидыванию на порядок меньше.

В минусы запишем два основных нюанса:

  • Общая прочность всей силовой конструкции автомобиля несравнимо ниже, нежели у рамных тяжеловесов. Конечно, на легковушках прыгать по буеракам никто не заставляет, а если верить рекламе — то с каждым годом модели становятся все более и более жесткими на скручивание и делаются из всё более прочных сортов металла. Видимо, вот-вот — и приблизятся по этому параметру к граниту. Однако, на практике, даже самый крутой кузов лет через пять (а иногда — и сильно раньше) начинает сначала понемногу «поигрывать» на кочках уплотнителями дверей, или некоторыми деталями салона. А у 10-летней машины вполне реальна ситуация, когда встав парой диагонально-противоположных колес на кочки, багажник или двери начнут закрываться с трудом. Это к вопросу про усталостное снижение жесткости несущего кузова.
  • Прямая зависимость надежности кузова и безопасности машины от степени изношенности металла. Особенно актуально для нашей страны, где дороги зачастую сохранили следы бомбежек Великой отечественной, перепады сезонных температур велики, а дороги до сих пор поливают составами, по свойствам схожими с соляной кислотой. И если сквозные дыры на дверях и крыльях еще можно записать в «косметические недочеты», то прогнивший втихаря лонжерон или пол, при аварии может сыграть роковую роль. Согласен: современные автомобили уже изначально рассчитаны на эксплуатацию лет максимум в 15, но ведь есть владельцы, не желающие «просто так» менять свою машину. Да и просто малообеспеченные люди вынуждены «донашивать» автомобили преклонного возраста. И в этом аспекте рама смотрится более выигрышно: риск внезапно отгнившей на ходу от кузова подвески сводится к минимуму, как и вероятность сложиться при аварии «фольгой».

Интегрированная рама

И наконец, переходим к типу конструкции, которая на сегодняшний день практически безраздельно захватила рынок среди моделей повышенной проходимости. Так называемая интегрированная рама является неким гибридом рамы настоящей и обычного легкового несущего кузова . Если в двух словах: это кузов с усиленными лонжеронами под днищем, примерно повторяющими форму настоящей рамы. Такой «хребет» является частью кузова и неотделим от него (в абсолютном большинстве случаев — приварен на конвейере). По такой схеме делаются практически все современные «легендарные внедорожники» (с), которые, как правило, беспомощно буксуют в кучке снега у подъезда и взбираются на городские бордюры с крайней осторожностью, дабы ничем его не задеть и ничего себе не сломать. Такие времена, такие тенденции — ничего не попишешь. Но не об этом.

Я намеренно не буду сейчас выделять преимущества и недостатки такого конструктива. Потому как любое универсальное решение имеет свойство вбирать в себя и то и другое, причем, минусов на выходе обычно получается больше. Конечно, любой кроссовер нынче умеет ездить не хуже иной легковой машины, а вот что касается настоящего бездорожья — здесь плюсов почти и нет. Масса внушительная, но подвеска легковой конструкции. Мотор мощный, но нежная трансмиссия быстро перегревается. Дорожный просвет внушительный, но огромные свесы кузова сводят геометрическую проходимость на нет. Перечислять можно долго. Одним словом: тот случай, когда аспект «хочу быть внедорожником» остается по большей части в мечтах владельца и красивых фотографиях рекламных проспектов.

Так что же лучше: рама, несущий кузов или их гибрид?

А ответ будет, как всегда, на поверхности: не стоит путать кислое с солёным. Несущий кузов отлично подходит для классических легковых автомобилей. То есть для быстрого и комфортного передвижения по дорогам, а не направлениям. Хотите покорять пашни и леса без последствий для машины — купите внедорожник. На раме, с мостами, и нормальным полным приводом без вагона сложной и капризной электроники. Ну, а если мировоззрение строится по принципу «хороший понт дороже денег» — тогда, конечно, кроссовер. Модно, дорого, непрактично. Зато круто! Но всегда помните: съехав с асфальта, есть огромный шанс сесть в лужу. Во всех смыслах этого выражения. 🙂

Надеюсь, кому-то было полезно!
Всем крепких подвесок и поменьше дыр на кузове!

Источник

Поделиться с друзьями