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 "
Внедорожники не боятся грязи, дождя и снега. Их владельцы называют дорогой любое место, где планируют проехать. Все потому, что имеют прекрасные параметры проходимости, обусловленные большим дорожным просветом, а также солидным расстоянием между кузовом (рамой) и землей.
Вероятно, поэтому в нашей стране, где одной из бед являются именно дороги, так велико число этих привлекательных машин с внушительными размерами. Как уже было отмечено, внедорожники бывают кузовными и рамными.
Чем различаются кузовные и рамные внедорожники?
В кузовных моделях роль несущего элемента выполняет, что понятно из названия, кузов. А конструктивная особенность рамных внедорожниковобусловлена наличием специальной рамы. Это остов машины, ее несущая система, на которую крепят важнейшие агрегаты (двигатель, мосты, трансмиссия, подвески) и кузов.
При этом шасси, представляющее собой сочетание перечисленных агрегатов в единой конструкции, может передвигаться независимо от кузова.
Существует несколько разновидностей рам:
- лестничная (или лонжеронная);
- периферийная;
- хребтовая;
- Х-образная (или вильчато-хреботовая);
- несущее основание;
- решетчатая (бывает трубчатой и пространственной).
Наиболее востребованными являются рамы лонжеронные. Именно они чаще всего используются конструкторами . Такие рамы выполняются из балок, которые имеют сечение с усилениями на участках, подвергающихся максимальным нагрузкам. Детали рамы соединяют при помощи сварки, заклепок или специальных болтов.
Какие преимущества дает рамная конструкция внедорожника
Количество положительных моментов достаточно велико. Отнесем к ним следующие:
1) пассажиры при поездке испытывают больший комфорт, чем в других автомобилях, так как вибрации и неприятные звуки в меньшей степени передаются на кузов от шин и агрегатов;
2) шасси рамных внедорожников отличается увеличенным ресурсом. Соответственно, машина более долговечна;
3) при прохождении бездорожья нагрузки равномерно распределяются на раму и кузов, потому автомобиль не испытывает кренов;
4) поскольку на такие машины обычно ставят двигатели с большим объемом, мощностью и крутящим моментом, они способны не подвести даже в самых сложных условиях без возникновения перегрузки;
5) рамная конструкция внедорожника делает процесс сборки машины в стенах завода более простым. Агрегаты крепятся на раму, отделка и салон устанавливаются в кузов. То есть выполняется раздельная работа. При сборке же кузовных моделей специалисты несколько раз перекладывают конструкцию набок и обратно;
6) независимая рама делает возможным видоизменение кузова. То есть можно менять дизайн или создавать несколько модификаций на базе одного и того же шасси. (Кстати, именно такая тенденция главенствовала в Соединенных Штатах Америки до 80-х гг. прошлого столетия);
7) рамные внедорожникидопустимо лифтовать. То есть на них можно устанавливать колеса несколько большего диаметра в целях увеличения дорожного просвета и, как следствие, проходимости. Данное мероприятие сопряжено с внесением изменений в конструкцию машины, однако на основные показатели это никак не влияет.
Особенности ремонта
Ремонт рано или поздно грозит каждому автомобилю. Однако специалисты отмечают, что деформации рамы, наличие трещин и коррозия – явления достаточно редкие. Они могут появиться лишь вследствие страшной аварии либо при чересчур неаккуратном эксплуатировании рамных внедорожников.
Поскольку рама имеет несложную конструкцию, в ходе ремонта добраться до деталей шасси можно без особых проблем. Если запланирован кузовной ремонт, ставший следствием , то процесс работы будет проще, чем в случае с несущим кузовом.
Все панели, которые отличаются сложностью, не являются в рамном кузове несущими, на них не крепят важные агрегаты. В ходе их восстановления нет необходимости точно соблюдать размерные допуски. Замена или восстановление такой рамы занимают меньше времени и требуют меньших трат. Можно считать, что и это обстоятельство – серьезное достоинство рамного внедорожника.
Их недостатки
Как говорится, у медали две стороны. И внедорожники рамной конструкции – не исключение. Они тоже обладают некоторыми недостатками (в сравнении с кузовными «собратьями»):
- Во-первых, имеют существенно увеличенную массу, так как рамы создаются из балок закрытого сечения. Управляемость тяжелым автомобилем осложнена такими моментами, как высокий центр тяжести и взаимно направленная деформация рамы и кузова. В связи с этим рамная конструкция уступает по показателям сопротивления на скручивание конструкции автомобилям, где роль несущего элемента выполняет кузов.
- Во-вторых, рамные внедорожникинуждаются в большем количестве топлива.
- В-третьих, полезный объем салона снижен.
- В-четвертых, рассматриваемые машины отличаются худшими показателями пассивной безопасности, которая обусловлена возможностью смещения кузова по отношению к раме и сложностью определения зон деформации.
Несмотря на наличие недостатков рамные внедорожники приобретают не только любители экстремальных видов спорта, рыболовы и охотники. Их предпочитают и : от солидных мужчин до хрупких женщин.
В чем феномен рамных внедорожников
Первое и самое основное, что дает владение большой рамной машиной, ощущение безопасности. Хороший обзор исключает аварийные ситуации. Например, сразу понятно, пройдет машина в какой-то зазор или нет, поскольку передние габариты видны водителю.
В свою очередь, большие колеса помогают с комфортом проезжать выбоины или срезанные участки асфальта, а высокий просвет не позволяет наезжать на бордюры. Когда водитель чувствует себя в безопасности, его поведение на дороге становится более спокойным, а поступки обдуманными.
Распространенные в РФ модели таких автомобилей
К числу наиболее доступных для жителей нашей страны внедорожников с рамной конструкцией можно отнести УАЗ Patriot, УАЗ Hunter. Спросом пользуются и китайские рамные внедорожники, так как их цена не слишком высокая, а проходимость удовлетворительная. Среди китайских моделей лидерами являются Hover H3 и Hover H5 от Great Wall. Среди «корейцев» можно выделить Ssang Yong Kyron, поскольку помимо отличной проходимости он покоряет оснащением.
Любителям престижных моделей подойдут Toyota Land Cruiser Prado, Nissan Patrol, Toyota Land Cruiser 200, Nissan Pathfinder, Land Rover Defender. Естественно, это далеко не полный список автомобилей, которые могут быть оценены любителями бездорожья.
Заключение
Как удалось выяснить, рамные внедорожники имеют целый комплекс отличий от машин кузовной конструкции. Одна группа отличий может быть причислена к достоинствам, другая – к недостаткам. Какая чаша весов перевешивает, решать каждому автомобилисту.
Несмотря на планомерное снижение доли рамных автомобилей в сегменте внедорожников и акцентирование внимания производителей на полунесущих и несущих кузовах, количество автомобилистов, чьи сердца навек отданы «раме», не уменьшается.
Такие машины солидно величают «вечными». И в данном определении есть доля правды, ведь рамные внедорожники, срок жизни которых перешел границу 10-15 лет, выглядят значительно привлекательнее других своих ровесников-автомобилей.
Рама автомобиля
Рама служит основанием, на котором укреплены все части и механизмы автомобиля и его кузов.
Раму имеют все грузовые автомобили. Рама состоит из двух продольных балок - лонжеронов, соединенных несколькими поперечинами - траверсами. Лонжероны изготовлены штамповкой из листовой стали и имеют корытиое или коробчатое сечение переменного профиля, наиболее усиленного в средней части. Части рамы скреплены при помощи угольщиков и косынок на заклепках или путем сварки.
Рис. 1. Рама грузового автомобиля
Передние поперечные балки служат для крепления двигателя. К лонжеронам прикреплены кронштейны для крепления деталей подвески.
У грузовых автомобилей в задней части рамы на специальных поперечных балках устанавливают буксирное устройство, включающее крюк с запором и амортизирующей пружиной или с резиновым амортизатором. Крюк предназначен для присоединения буксируемых автомобилем прицепов.
В передней части рамы закреплены два простых крюка, используемых для буксировки автомобиля при его неисправности, вытаскивания из грязи и т. д.
К передней части рамы прикреплен металлический упор - буфер. Рама со всеми собранными на ней частями опирается через детали подвески на оси с колесами.
Рамой оборудуются также легковые автомобили большой вместимости, имеющие значительное расстояние между осями колес («Чайка», ЗИЛ -111).
Рис. 2. Несущий кузов легкового автомобиля
Для получения необходимой прочности и устранения возможности деформаций кузова раму легковых автомобилей изготовляют специальной конструкции, обычно с Х-образной поперечной балкой и с балками, имеющими увеличенные сечения. К передней и задней частям рамы присоединяют буферы.
У легковых автомобилей малой и средней вместимости отдельная рама обычно отсутствует и вместо рамы используется жесткое основание кузова. Такой кузов называется несущим. Несущую конструкцию кузова имеют автомобили «Запорожец», «Москвич» и «Волга».
У легкового автомобиля с несущим кузовом раму заменяет жесткая конструкция каркаса кузова (рис. 2), состоящая из пола, усиленного балками, передней части, боковых стоек, крыши и задней части. Эти части снабжены усилителями и соединены сваркой. В передней части к полу кузова прикреплена болтами или с помощью сварки короткая (подмоторная) рама, служащая для установки силового агрегата и передней подвески автомобиля. Подкосы, приваренные к раме, крепятся болтами или привариваются к щитку кузова.
Рама автомобиля служит для крепления на ней двигателя, агрегатов шасси, кузова и, таким образом, является несущей конструкцией.
Рис. 3. Лонжеронная рама автомобиля ЗИЛ -130: 1 - буксирный крюк; 2 - буфер; 3 - кронштейн амортизатора; 4 - поперечина; 5 - лонжерон; 6 - буксирный прибор; 7 - кронштейны рессор; в - кронштейн опоры двигателя
Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили высокого класса и некоторые типы автобусов. По конструкции различаются рамы лонжеронные, центральные (хребтовые) и Х-образные (комбинированные).
Лонжеронная рама, получившая наибольшее распространение, состоит из двух лонжеронов (продольных балок), связанных между собой несколькими поперечинами (рис. 3). К переднему торцу рамы крепится буфер с двумя буксирными крюками, в задней части рамы установлен буксирный прибор. На лонжеронах крепятся кронштейны для амортизаторов, рессор, опор двигателя, кабины и платформы.
Лонжероны и поперечины штампуются из листовой стали и соединяются между собой заклепками. Сечение лонжеронов имеет корытообразный профиль с наибольшей высотой и жесткостью в средней, более нагруженной части рамы. Поперечины могут иметь специальную форму, необходимую для установки определенных узлов и агрегатов автомобиля.
Безрамная конструкция автомобиля предусматривает применение несущего кузова и используется в легковых автомобилях малого, среднего класса и некоторых типах автобусов. Это позволяет снизить вес легкового автомобиля примерно на 5%, автобуса - на 15%. Корпус кузова легкового автомобиля представляет собой жесткую сварную конструкцию, включающую в себя пол, усиленный лонжеронами и поперечинами, передок с двумя лонжеронами подмоторной рамы, заднюю часть с панелью, боковины со стойками, крылья и крышу.
Рама автомобиля при движении испытывает значительные вертикальные динамические нагрузки от сил инерции подрессоренных частей - самой рамы, двигателя, сцепления и коробки передач, кузова. Рама рассчитывается на прочность при изгибе, кручении и изготовляется из малоуглеродистых или малолегированных сталей с хорошей прочностью и пластичностью.
Рама автомобиля представляет собой остов, на котором укреплены все механизмы автомобиля. Рама должна обладать высокой прочностью и жесткостью, но в то же время быть легкой и иметь такую форму, при которой возможно более низкое расположение центра тяжести автомобиля для увеличения его устойчивости.
Существует три основных типа рам:
— лонжеронные, состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), соединенных поперечинами;
— центральные, имеющие в качестве хребта одну продольную балку или трубу;
— комбинированные, сочетающие в своей конструкции оба принципа (среднюю часть рамы выполняют как центральную, а концы делают лон-жеронными).
На грузовых автомобилях наибольшее распространение получили лонжеронные рамы, состоящие из двух продольных параллельных балок - лонжеронов, соединенных поперечинами (траверсами), с использованием сварки или заклепок. В зонах, подвергающихся наибольшим нагрузкам, лонжероны имеют более высокий профиль, а иногда усиливаются местными вставками. Материалом для лонжеронов служат стальные корытообразные профили (швеллеры). Лонжероны иногда делают выгнутыми в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Рис. 3. Автомобильные рамы: а и б - лонжеронные; в - центральные; г - комбинированные
К лонжеронам приклепывают или привертывают кронштейны для крепления рессор, подножек и запасного колеса, а также буфера и тягово-сцепное устройство. Буфера предохраняют кузов от повреждения при наездах, а тягово-сцепное устройство используют для буксирования прицепов.
Рама является основанием для крепления агрегатов, механизмов и кузова автомобиля.
Рама грузового автомобиля состоит из двух продольных балок - лонжеронов, и нескольких поперечин. Элементы рамы изготовляются штамповкой и соединяются между собой заклепками. Лонжероны по овоей длине имеют неодинаковое сечение; в средней части, а у трехосных автомобилей и в задней, они имеют большую высоту. Поперечины изготовлены такой формы, которая обеспечивает крепление к раме соответствующих механизмов.
В передней части рамы к лонжеронам крепятся буфер и буксирные крюки. Автомобили ЗИЛ на переднем буфере имеют откидывающуюся подножку. На задней поперечине устанавливаются буксирное устройство и съемные упругие буферы. На автомобилях ЗИЛ на задней поперечине имеются по два рым-болта для крепления аварийных цепей прицепа.
Буксирное устройство состоит из крюка с защелкой, резинового буфера с упорными шайбами, корпуса с кронштейном и колпаком. Защелка крюка удерживается в закрытом или открытом положениях собачкой. Для устранения самопроизвольного расцепления в отверстия защелки и собачки вставлен шплинт, прикрепленный к крюку на цепочке. Смазка трущихся поверхностей осуществляется через пресс-масленку. У буксирного устройства автомобиля «Урал-375Д» в качестве упругого элемента, используется пружина, а само устройство закреплено в специальной поперечине, которая снизу крепится к задним концам лонжеронов рамы.
Рис. 4. Рама автомобиля ЗИЛ
-131:
1 - передний буфер; 2 - буксирный крюк; 3 - кронштейн пусковой рукоятки; 4, 9, 12, 13, 14 - поперечины; 5 - брызговик; 6 - кронштейн задней опоры двигателя; 7 - верхний кронштейн амортизатора; .8-- кронштейн крепления электромагнитного клапана управления включением переднего моста; 10 - кронштейн задней подвески кабины; 11 - кронштейн крепления раздаточной коробки; 15 - рым цепи прицепа; 16 - буксирное устройство; 17 - кронштейны буферов задней рессоры; 18, 20 - кронштейны передней рессоры; 19 - лонжерон
Основными неисправностями рамы являются ослабление заклепок, появление в раме трещин и изломов. Ослабленные заклепки обнаруживаются по дребезжащему звуку, который они издают при простукивании молотком. Трещины и изломы определяются внешним осмотром. Ослабевшие заклепки следует заменить новыми или вместо них поставить болты с пружинными шайбами.
Вследствие высокой прочности и жесткости рама особого технического обслуживания не требует. Необходимо ежедневно очищать ее от грязи и пыли (снега), производить мойку. При ТО-1 проверяют состояние заклепочных соединений и целостность отдельных элементов рамы. Необходимо следить за состоянием окраски рамы и своевременно подкрашивать места, где окраска нарушена.
Рама автомобиля должна отличаться высокой прочностью и жесткостью. Рама должна быть легкой и иметь такую форму, которая обеспечивала бы возможность более низкого расположения центра тяжести автомобиля, что увеличивает его устойчивость.
Рис. 5. Рамы:
а - с параллельными лонжеронами; б - с суживающимися лонжеронами; в - с изогнутыми лонжеронами; 1 - лонжерон; 2 - поперечина
Лонжеронные рамы получили свое название от составляющих их основу продольных балок-лонжеронов, соединяемых между собой поперечинами с помощью сварки или клепки. В местах, подвергающихся наибольшим нагрузкам, лонжероны имеют более высокий профиль, а иногда усиливаются местными вставками. Лонжероны часто делают выгнутыми в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Чтобы защитить от повреждений.радиатор и крылья, на переднем конце рамы устанавливаются буферы в виде поперечных балок, воспринимающих удары при наезде автомобиля на препятствие.
Передняя поперечина рамы имеет форму, специально приспособленную для установки двигателя. Для усиления поперечин иногда в местах их крепления к лонжеронам накладываются косынки и угольники.
В автомобилях с несущими кузовами рама отсутствует, но имеется подрамник для крепления двигателя и передних колес к кузову.
На рис. 6 показана рама грузового автомобиля, состоящая из двух лонжеронов, имеющих профиль швеллера переменного сечения, и поперечин. Лонжероны и поперечины изготовляются из листовой малоуглеродистой стали.
Передний буфер и буксирные крюки крепятся к лонжеронам спереди с помощью кронштейнов и болтов.
Для крепления радиатора и передних опор двигателя служит передняя поперечина, приклепанная к лонжеронам. Задними опорами для двигателя являются кронштейны.
Передние рессоры крепятся к кронштейнам. Резиновые буферы предотвращают удар рессор о лонжерон. Задние рессоры крепятся к кронштейнам. У груженого автомобиля концы подрессорников (дополнительных рессор) опираются на опорные площадки.
На левом лонжероне- установлены гнездо для аккумуляторных батарей и кронштейн крепления картера рулевого механизма. На правом лонжероне имеется кронштейн 6 крепления запасного колеса.
Промежуточная опора карданного вала укреплена снизу второй поперечины, к верхней части которой крепится задняя опора кабины.
Тягово-сцепной прибор крепится распоркой и растяжками к задней поперечине. На заднем конце правого лонжерона помещается кронштейн указателя поворота, а на заднем конце левого лонжерона - кронштейн заднего фонаря.
Рис. 6. Рама автомобиля ЗИЛ
-130:
1 - передний буфер; 2 - кронштейн крепления буксирного крюка; 3 - буксирный крюк; 4 - кронштейн крепления двигателя; 5 - усилитель лонжерона; 6 - кронштейн крепления запасного колеса; 7 - кронштейн указателя поворота; 8 - растяжка; 9 - буксирное устройство; 10, 13, 16, 17 и 24 - поперечины; 11 - кронштейн заднего фонаря; 12 - распорка крепления тягово-сцепного прибора; 14 - кронштейн крепления задней рессоры; 15 - опорные площадки подрессорника; 18 - кронштейн крепления платформы; 19 - лонжерон; 20 - гнездо аккумуляторных батарей; 21 - кронштейн крепления картера рулевого механизма; 22 - кронштейн крепления передней рессоры; 23 - резиновый буфер; 25 - кронштейн для направления пусковой рукоятки
Кронштейны служат для крепления платформы, а кронштейн - для направления пусковой рукоятки.
Для повышения жесткости и прочности рамы к ее лонжеронам крепятся усилители.
При буксировке автомобиля используются крюки.
Рама является основанием грузового автомобиля и служит для установки на нее всех агрегатов. Чтобы обеспечить правильное взаимодействие агрегатов, рама должна иметь высокую жесткость. Рама состоит из двух продольных балок-лонжеронов, имеющих сечение швеллера, и нескольких поперечных балок-траверс. Балки рамы изготовляются из полосовой стали методом горячей штамповки. Для лонжеронов применяют низколегированную сталь, а для траверс-углеродистую. По длине лонжероны имеют переменное сечение - большее в средней части и меньшее по обоим концам. К ним приклепаны кронштейны рессор, боковых опор двигателя, гидроусилителя рулевого управления и др.
атегория: - Ходовая часть автомобиляПолученная 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.
Рама – разновидность несущей системы транспортного средства, она держит в целости всё содержимое автомобиля и не даёт всему конструктору рассыпаться на мелкие детали. На раму устанавливается всё техническое оборудование автомобиля, и уже готовая рамная конструкция называется рамным шасси. К законченному рамному шасси крепится сам кузов. Рама занимает примерно 15% от всего веса автомобиля, то есть это самая тяжёлая его часть.
1. Роль рамы в общей конструкции автомобиля
Автомобили, построенные с помощью рамной конструкции, рассчитаны на высокие нагрузки. Такие автомобили должны быть способны перевозить большой груз и легко преодолевать тяжёлую дорогу. Поэтому к рамному производству довольно высокие прочностные требования. Она должна быть стойкой к колебаниям на дорожных неровностях.
2. Основные виды рам кузова
2.1 Лонжеронные рамы
Такие рамы состоят из двух металлических продольных балок, проходящих через всю длину кузова. Их ещё называют лонжеронами, отсюда рама получила своё название. Лонжеронная рама своим видом напоминает лестницу. Балки соединяются между собой траверсами – поперечинами, придающими такой раме жёсткости. А сами элементы рамы соединяются между собой сваркой или заклёпками. Это самый распространённый вид автомобильных рам.
Машины с лонжеронными рамами характеризуются достаточно опущенным полом, большим весом и громоздкостью. Эти особенности и являются главными недостатками такой рамы. Лонжеронные рамы чаще используют при построении грузовиков и внедорожников, в местах большей нагрузки делают уплотнения металла.
2.2 Хребтовые рамы
Состоят из одной продольной балки (или трубы), внутри которой размещаются трансмиссионные валы, и которая соединяет картер заднего ведущего моста с силовым агрегатом и трансмиссией. Автомобили с хребтовыми рамами преобладают меньшим весом над автомобилями с лонжеронными рамами, а также большей крутильной жёсткостью.
Но большим минусом такой конструкции является сложность ремонта машины, так как требуется разбирать её полностью, чтобы устранить даже маленькую неполадку. Такого вида рамы использовались в изготовлении автомобилей чешской компанией Tatra.
2.3 Вильчато-хребтовые рамы
Это подвид хребтовых рам, и его главной особенностью является то, что и передняя, и задняя части представляют собой трезубцы, основой которых есть центральная труба каркаса, а от неё уже отходят два , которые используют для крепления узлов и агрегатов. В них используется обычный карданный вал, а картеры мостов и двигателя не являются единым целым с центральной трубой. Главный недостаток таких машин – неважная управляемость из-за расположения мотора сзади. В наше время такой вид рамной конструкции в автомобилестроении уже не используется.
Разновидность лонжеронных рам, которую начали массово применять на крупных европейских легковых авто и американских «дредноутах» в 60-х годах. В этих рамах лонжероны размещены так широко сзади, что при установке кузова находятся у порогов, что позволило значительно повысить уровень пола и уменьшить саму высоту автомобиля. Большие плюсы такого авто в том, что он максимально приспособлен к боковым ударам, но и минус немаленький есть – кузов автомобиля должен быть более прочным и жёстким, так как рама неспособна выдержать большую нагрузку.
2.5 Пространственные рамы
Эти наиболее сложный вид рамной конструкции, который используется в производстве спортивных авто. Это конструкция из тонких легированных труб, которым несвойственно кручение. Трубные конструкции плохо переносят испытание на изгиб. И сегодня они уступили место в автомобилестроении монококам, но получили применение в автобусостроении.
3. Преимущества и недостатки рамных конструкций
Благодаря раме транспортное средство гораздо легче ремонтировать, а также собирать на заводе. Рамная конструкция тем и отличается от кузовной, что все её поломки можно исправить с помощью хорошего мастера и материала. Также важным преимуществом рамной конструкции машины является то, что у такого автомобиля после долгих путешествий по плохим дорогам не будет перекосов дверных проёмов и трещин стоек лобового стекла, более долговечная ходовая. Ещё у рамного автомобиля склонность к опрокидыванию немного ниже, чем у кузовного.
Как видим, у рамных автомобилей есть множество достоинств, но недостатки дают возможность кузовным конструкциям преобладать в производстве легковых машин. Первый недостаток – значительно увеличенная масса автомобиля при отделении функций кузова от функций рамы, а при увеличении массы автомобиля повышается и его расход топлива. Второй – это то, что лонжероны под кузовом занимают много места, и это затрудняет посадку в автомобиль и забирает значительную часть пассажирского салона.
Также низкий уровень пассивной безопасности, так как возможно смещение рамы относительно кузова при ударе. По этим причинам несущий кузов стал незаменим для легкового автомобиля. А рамные конструкции прекрасно справляются с трудными условиями передвижения грузовиков.
4. Область применения рамных конструкций
Рамные конструкции используют, в основном, в производстве внедорожников и грузовых машин, так как рамная конструкция способна принимать большую нагрузку. Ещё раму имеют легковые автомобили премиум-класса и некоторые автобусы.
За всю историю виды рам менялись не один раз, сначала их делали клёпаными и литыми. Клёпаные рамы – самые распространённые, самые простые в производстве и технологичны.
Клёпаными и литыми способами, в основном, делали легковые авто. Литые машины – сильно затратные по времени изготовления и являются довольно дорогим удовольствием. Поэтому сварные конструкции рам вошли в историю легко и остались там надолго.
Сварную технологию применяют и в наше время, потому что это просто, надёжно и недорого. А также этот способ одинаково прекрасно подходит для изготовления как легковых авто, так и грузовиков. Заключается этот метод в том, что отдельные детали выливают, а потом сваривают между собой.
Ну и напоследок, несколько примеров автомобилей с рамной конструкцией :
UAZ Patriot (улучшенная версия УАЗ 3160);
Внедорожники от Great Wall;
Haval H3, Haval H5;
Внедорожники от SsangYong;
Actyon i Actyon Sports;
Флагман Rexton.