Содержание
Рамная конструкция кузова: типы и особенности
Сегодня мы узнаем, что называется рамной конструкцией кузова автомобиля, каким строением обладает и из каких материалов изготавливается несущий элемент
ЧТО ТАКОЕ РАМНЫЙ КУЗОВ АВТОМОБИЛЯ. ОСОБЕННОСТИ, СТРОЕНИЕ, ВИДЫ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ
Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется рамной конструкцией кузова автомобиля, каким строением обладает и из каких материалов изготавливается несущий элемент данного вида.
Кроме того, расскажем про особенности, основные технические характеристики, разновидности кузовов рамного типа, а также, почему такой несущей конструкцией в основном оснащаются внедорожники.
В заключении поговорим о том, какими преимуществами и недостатками обладает конструкция, из каких компонентов состоит, а также, в чем заключается различие рамного кузова от несущего.
Сразу заметим, что рамный кузов является основным несущим элементом того или иного транспортного средства, который зачастую предназначается для полноценных внедорожников, именно им свойственна конструкция такого типа.
Рамная конструкция разительно отличается от обычного несущего кузова.
Итак, дек что же называется автомобильным рамным кузовом? Рамная конструкция кузова — определенное строение транспортного средства, при котором все ключевые технические механизмы и узлы крепятся на специальную жесткую раму автомобиля.
К ключевым механизмам и узлам, как правило, относят элементы подвески, силовую установку, коробку передач, передний и задний мосты, а также сам кузов, который устанавливается на несущую раму машины.
ЧТО ТАКОЕ АНТИКОРРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА КУЗОВА
ЧТО ТАКОЕ ШУМОИЗОЛЯЦИЯ АВТОМОБИЛЯ?
Говоря простыми словами, рамный кузов представляет из себя основной или связующий элемент, который объединяет насебе все ключевые механизмы автомобиля.
Ярким примером может служить скелет человека, который играет роль своего рода каркаса, удерживающего на себе внутренние органы, мышцы и кожные ткани. Также и рамный кузов транспортного средства принимает на себя всю нагрузку от машины во время езды.
Справочно заметим, что в том случае, если на раму не устанавливать кузов, а только оставить закрепленные основные механизмы, на примере двигателя и трансмиссии, то машины все равно, без каких либо проблем сможет передвигаться, в отличие от автомобилей с несущим кузовом.
Ярким примером отечественного рамного транспортного средства является не стареющий УАЗ, Ульяновского автомобильного завода.
1. ОСОБЕННОСТИ, СТРОЕНИЕ И ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН РАМНЫЙ КУЗОВ
Перед тем, как приступать к рассмотрению рамного кузова, необходимо понять, для чего нужна такая конструкция. Сама по себе рама кузова считается самым прочным несущим элементом, который существует в автомобилестроении на сегодняшний день.
Транспортное средство с таким строением способно выдерживать высочайшие нагрузки, как по проходимости, так и по грузоподъемности.
Вот поэтому рамный кузов зачастую можно встретить на полноценных, то есть настоящих полноприводных внедорожниках.
Кроме того, рамой зачастую обладают грузовые машины, микроавтобусы и крупные автобусы.
Предназначением рамы является помощь в преодолении плохих дорог, высоких подъемов и местности, которую не смогут покорить простые автомобили.
Вот потому то и оснащают некоторые внедорожники такой конструкцией. Что касается автобусов и грузовиков, то им рама нужна для большей грузоподъемности.
Важное значение для понимания надежности и долговечности рамы кузова играет устройство несущего элемента. Сама по себе конструкция со строением рамного кузова очень простая. Как правило, строение основано на продольных металлических балках, которые соединяются при помощи поперечных элементов. Зачастую продольных балок в такой раме насчитывается только две, а поперечных компонентов может быть намного больше, все зависит от типа кузова машины.
Первоначально автопроизводители изготавливали продольные балки, которые шли рядом друг с другом, так сказать параллельно.
Однако, как выяснили позже инженеры, данное строение является не практичным для автомобиля, потому что силовая установка, которая крепится на раме садится на нее довольно высоко, что не есть хорошо.
Вот поэтому конструкторы совместно с инженерами решили доработать переднюю часть рамы и расширили ее, чтобы мотор смог крепится между продольных балок.
Что касается задней части рамы, то ее наоборот решили сузить, причем в грузовых автомобилях ее сделали особенно узкой, чтобы создать дополнительную жесткость несущего элемента и тем самым повысить грузоподъемность транспортного средства.
На сегодняшний день все рамные кузова по типу изготовления делятся на следующие виды:— Клепаные рамы:
считаются наиболее популярным видом несущей конструкции, в которых элементы крепятся между собой с помощью специальных заклепок;— Рамы на болтах: считаются менее востребованными среди автопроизводителей, так как их изготовление более затратное, чем клепаных несущих элементов. Элементы рам такого вида соединяются между собой при помощи болтов и гаек;— Сварные рамы: считаются самыми редко встречающимися несущими элементами в автомобилестроении, так как при их изготовлении применяется специальный металл и детали конструкции плотно привариваются друг к другу. Как правило, такие рамы применяются для очень крупных грузовых машин и спецтехники.
Отметим,что рамная конструкция является самой тяжелой частью кузова транспортного средства, вес которой может достигать 20-25 процентов от общей массы автомобиля.
Однако технологии в автомобилестроении не стоят на месте и с каждым годом производители постепенно снижают массу рамы, заменяя некоторые ее элементы на более легкие, но при этом не менее прочные по материалам изготовления.
Делается снижение массы рамы в первую очередь для того, что уменьшить расход топлива автомобиля, добавить ему еще большей маневренности и управляемости.
2. РАЗНОВИДНОСТИ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ РАМНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО КУЗОВА
Кроме деления рамного кузова по типу изготовления, несущий элемент также еще подразделяют по виду конструкторских особенностей. Данное деление рам является не менее важным, так как подразумевает основное предназначение несущего элемента относительно того или иного типа транспортного средства, на которое она устанавливается.
Виды рамного кузова, исходя из конструкторских особенностей:
— Лонжеронная рама: еще называется лестничной несущей конструкцией, так как по строению похожа именно на лестницу со ступенями. Сама по себе рама такого вида считается очень надежной и прочной, вот поэтому ее в основном используют на грузовом транспорте, который участвует в грузоперевозках.
— Периферийная рама: называется у автомехаников кузовной, которая представляет из себя несущую конструкцию с зауженной передней и задней частями.
Центральная же часть такой рамы, как правило, находится под наиболее крупной областью кузова, там она имеет расширение.
Такие конструкторские особенности рама имеет для того, чтобы можно было немного опустить центральную часть кузова автомобиля, тем самым транспортное средство будет смотреться более приемистым к земле, что положительно сказывается на аэродинамических показателях.
— Хребтовая рама: изготавливается с усиленной центральной частью несущей конструкции и визуально похожа на трансмиссионную трубу.
В основном рамы такого вида применяются на машинах, которые оснащаются подвеской независимого типа спереди и сзади.
По своим характеристикам, рама считается одной из самых прочных на кручение, но применяется достаточно редко, в связи со сложным строением и затратным производством.
— Решетчатая рама: зачастую еще называется трубчатой или гоночной, которая представляет из себя почти полный каркас всего автомобиля, а не только нижнюю раму кузова.
Как правило, рама такого вида изготавливается из тонких полых, но довольно прочных, а также легких труб.
Основное применение таких рам — спортивные машины, на примере багги или раллийных автомобилей.
Рамная конструкция кузова, независимо от того, на какой модели транспортного средства она установлена, также как любая другая система автомобиля, обладает определенными преимущества и недостатки, которые мы сейчас рассмотрим.
Преимущества рамного кузова автомобиля:
— Почти все современные рамы кузова имеют простое строение;
- — Рамный кузов легко ремонтировать;
- — Кузов рамного типа просто изготовить, особенно конструкция, которая собрана на заклепках;
- — Рама значительно увеличивает проходимость транспортных средств;
- — Повышенная грузоподъемность автомобиля, благодаря наличию несущей рамы.
- Недостатки рамного кузова автомобиля:
— Значительно повышается масса автомобиля, так как раму и кузов машины отделяют друг от друга;
- — Съедается пространство салона автомобиля, в связи с тем, что кузов устанавливается между продольными направляющими;
- — Из-за рамы, подвеска автомобиля становится болеежесткой, потому что в ее устройстве зачастую используются рессоры и значительно реже пружины. Рессоры считаются надежней пружин в плане выносливости, поэтому их так часто и применяют на рамных конструкциях;
- — Неудобная посадка в салон автомобиля, из-за того, что дорожный просвет зачастую значительно увеличивается, в сравнении с машинами оснащенными несущим кузовом;
- — Ухудшается уровень пассивной безопасности, так как при сильном боковом или фронтальном ударе, кузов может просто срывать с несущей рамы.
Таким образом, рамный кузов той или иной модели транспортного средства в основном предназначен для сложных условий эксплуатации или перевозки крупнотоннажных грузов.
Что касается городских условий, в которых требуется комфорт при передвижении из точки «А» в точку «Б«, то рамный кузов особо не пригоден для таких задач.
Поэтому для городских условий лучше присматривать автомобиль, оснащенный несущим кузовом, который сможет в достаточной мере обеспечить комфортом и при надобности оптимальной проходимостью на бездорожье.
Что такое рама автомобиля и какие виды бывают
Одним из важнейших элементов автомобиля является несущая система. Именно она дает возможность сделать из всех составляющих машины единое целое. Ранее все транспортные средства имели рамную конструкцию.
Однако со временем она была вытеснена другими типами, в том числе несущим кузовом, который используется почти на всех легковых машинах.
Тем не менее, рамная несущая часть все равно используется – на внедорожниках и грузовых авто.
Что такое рама автомобиля: назначение, плюсы и минусы
Рама автомобиля – балочная конструкция, которая выступает как основа для крепления всех узлов и агрегатов, таких как силовая установка, элементы трансмиссии, ходовой части и так далее. Кузов при такой конструкции несущей системы обеспечивает пространство для размещения пассажиров и багажа, а также выполняет декоративную функцию.
Рама автомобиля
Применение рамы дает возможность дать несущей части высокую прочность. Поэтому ее используют в грузовиках и внедорожниках. Также она дает возможность максимальной унификации узлов и механизмов между моделями различных классов.
Ранее производители автомобилей выпускали шасси авто с базовыми частями (рамой, мотором, трансмиссией и т.д.), куда «натягивались» различные типы кузовов.
Рама в автомобиле выступает как «скелет». Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки при движении машины и даже при ее стоянке. Ввиду этого к автомобильной раме предъявляется ряд требований:
- достаточная прочность и жесткость;
- небольшая масса;
- правильная форма, которая будет способствовать рациональной работе всех элементов автомобиля.
Рамная несущая часть обладает рядом преимуществ. Так, благодаря ей собирать машину и ремонтировать ее в дальнейшем становится значительно проще.
Основное отличие рамной конструкции от кузовной в том, что любую поломку можно легко устранить благодаря хорошему специалисту и материалам.
Еще одно важное достоинство: езда на плохих дорогах не будет чревата перекосами кузова (проемов дверей, стоек и т.д.).
Лонжеронная рама
Наряду с этим, есть и недостатки. Первый – существенное увеличение веса автомобиля ввиду наличия отдельных рамы и кузова. Соответственно, расход топлива также будет больше. Другой минус в том, что для размещения лонжеронов под кузовом нужно дополнительное место, что усложняет посадку в машину и отнимает существенную часть салона.
Также отмечается снижение пассивной безопасности, поскольку есть вероятность смещения рамы относительно кузова в случае удара. Поэтому несущий кузов – неотъемлемый элемент легкового автомобиля. В то же время рамная конструкция хорошо справляется с тяжелыми условиями, в которых ездят грузовые авто и внедорожники.
Что такое и для чего нужны лонжероны в автомобиле
Виды рам
Рамы разделяются на несколько видов, отличающихся по конструктивным особенностям:
- лонжеронные;
- хребтовые;
- пространственные.
У некоторых видов имеются подвиды. Выделяются также комбинированные типы, сочетающие в конструкции составляющие разных типов рам.
Лонжеронная рама
Это самый распространенный вид. В конструкцию рамы входят две силовые продольные балки, которые называются лонжеронами. Они тянутся вдоль кузова и соединяются посредством поперечин. Балки выполняются из стали. С целью повышения показателей скручивания могут применяться различные виды профиля сечения.
Лонжероны необязательно ровные – иногда они имеют и вертикальные, и горизонтальные изгибы.
Они могут располагаться как параллельно горизонтальной плоскости, так и под определенным углом, что присуще для внедорожников.
Также возможно разное расположение поперечин, за счет которых соединяются лонжероны. На сегодня это наиболее популярная рамная конструкция, применяющаяся в большинстве грузовиков и внедорожников.
Такая рама отлично подходит для эксплуатации машины в условиях плохих дорог. Также она упрощает ремонт и сборку автомобиля. Минусы же в том, что лонжероны отнимают немалую часть салона и несколько усложняют процесс посадки.
Виды лонжеронных рам
Лонжеронная Х-образная
Х-образная рама – один из видов лонжеронной. Особенность ее конструкции в том, что лонжероны спереди и сзади разведены, а в центре – максимально сведены. Данный тип на вид похож на буку «Х», что и послужило причиной его названия.
Периферийная
Является видом лонжеронных рам. Этот вид начал активно использоваться на крупных легковых машинах европейского производства и «дредноутах» из США в 60-х годах. В таких рамах лонжероны расположены настолько широко, что в процессе установки кузова они располагаются у порогов. Это позволяет существенно снизить уровень пола, одновременно с этим уменьшив непосредственную высоту машины.
Важное достоинство подобной машины в ее максимальной приспособленности к боковым ударам. Однако есть существенный минус – рама не может выдержать значительные нагрузки, поэтому кузов авто должен обладать необходимой прочностью и жесткостью.
Хребтовая рама
Данный вид рам разработали представители компании «Татра» и преимущественно он применялся для машин ее производства. Главный несущий элемент – труба, соединяющая двигатель спереди с элементами трансмиссии, которые расположены внутри нее.
По сути, труба выступает единым картером для коробки передач, раздаточной коробки и приводных валов. Крутящий момент от двигателя к трансмиссии поступает посредством помещенного в трубу вала.
Причем данный вал не является карданным, что обеспечивает большую надежность.
Виды автомобильных стекол, их маркировка и расшифровкаХребтовая рама
Подобная конструкция рамы в сочетании с независимой подвеской колес обеспечивает очень большие хода, что делает ее незаменимой в транспортных средствах специального назначения.
Преимущество хребтовой рамы также заключается в том, что она имеет очень высокую жесткость на кручение, а элементы трансмиссии надежно защищены от внешнего воздействия. Но ввиду того, что определенные механизмы расположены внутри конструкции рамы, ремонтные работы заметно усложняются.
Вильчато-хребтовая
Вильчато-хребтовый тип рам тоже является разработкой «Татра». В таком варианте двигатель крепится не к трансмиссионной трубе, а на специальной лонжеронной вилке. Это сделано для того, чтобы сократить уровень передающихся вибраций от работающего ДВС на раму и, следовательно, на кузов автомобиля. Однако, на сегодняшний день вильчато-хребтовые рамы уже не применяются в автомобилестроении.
Вильчато-хребтовая рама
Пространственная рама
Самый сложный тип рамной конструкции, применяющийся для спортивных машин. Это конструкция представляет собой каркас на основе тонких легированных труб и имеет очень высокие показатели по жесткости и прочности. В автомобилестроении данные рамы были вытеснены монококами, однако, похожие конструкции используются при создании автобусов.
Пространственная рама
Несущее основание
Несущее основание – это что-то среднее между кузовом и рамной конструкцией. Тут также используются лонжероны, но они объединены днищем, а не поперечинами. Наиболее массовый и популярный обладатель несущего днища – «Фольксваген Жук», у которого кузов крепится к плоской панели пола посредством болтов. Аналогичную конструкцию имеет и другая машина массового производства — Renault 4СV.
Несущее основание
Несущее днище отличается высокой технологичностью и применяется в крупносерийном производстве. Данная конструкция позволяет сделать пол и центр тяжести автомобиля достаточно низкими.
У рамной несущей части автомобиля есть ряд достоинств и особенностей, которые делают ее незаменимой для грузовых машин и внедорожников.
И хотя рама используется сугубо для конкретных видов автомобилей, некоторые элементы ее конструкции применяются крайне широко, так как позволяют сделать несущие кузова более жесткими.
Почти любая легковая машина оснащена усиливающими лонжеронами либо подрамниками.
Рамная конструкция автомобиля: ее особенности и преимущества
05.11.2019
Вопросы, рассмотренные в материале:
- Что такое рамная конструкция автомобиля
- Каковы преимущества и недостатки рамных конструкций
- Каково назначение и виды рамных конструкций
- Что безопаснее и удобнее – рамная конструкция или несущий кузов
Первый автомобиль представлял собой открытый экипаж, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания. В основе его лежала тележка – каркас с четырьмя колесами, на который был навешен силовой агрегат.
Аналогичным образом выглядит структура паровоза, состоящего из массивной платформы и колесных пар. Большинство серийных машин в прошлом веке были изготовлены по тому же «рецепту». В основе лежала рама, объединяющая агрегаты и узлы автомобиля.
Рамная конструкция автомобиля сохранилась и до наших дней, но применяется гораздо реже и потихоньку исчезает в чистом виде.
Как устроена рамная конструкция автомобиля
Рамная конструкция автомобиля представляет собой несущую систему, на которой смонтирован двигатель внутреннего сгорания (ДВС), детали трансмиссии и подвески и, собственно, кузов. Такое устройство обеспечивает максимальную надежность машины при эксплуатации в реальных дорожных условиях. Не стоит забывать, что железнодорожный транспорт стал прототипом для автомобильных средств передвижения, и, соответственно, взаиморасположение элементов на первых порах перекочевало оттуда. Паровоз перемещал такие объемы груза, которые и не снились машине, поэтому рамная конструкция автомобиля имеет очень большой запас прочности.
Самые первые рамы в 20-х годах прошлого столетия изготавливались из металлических труб прямоугольного сечения. Они были универсальны и технологичны на производстве. К 1930-м годам в автостроении начался постепенный переход к интегрированию рамы и кузова. Стали появляться полурамные и несущие транспортные средства.
В итоге, практика показала, что рамная конструкция автомобиля актуальна для тяжелых машин. Грузовики, тракторы, внедорожники, лимузины делаются по этому «рецепту».
Особенно это касается бронированных лимузинов, огромный вес которых может удержать только полноценная рама, изготавливаемая, как правило, по отдельному заказу.
Рамная конструкция автомобиля четко подразделяет элементы на силовые и декоративные. Рама воспринимает нагрузки от мотора, трансмиссии и колес. Также она играет важную роль в пассивной безопасности автомобиля. Шасси – это совокупность рамы и силового агрегата с коробкой передач и подвеской. Оно, в принципе, может передвигаться и без кузова.
Кузовные панели формируют внешний облик и образуют кабину для водителя и пассажиров. Некоторые элементы кузова могут быть усилены дополнительным каркасом, но это касается, в основном, безопасности людей и не влияет на демпфирование нагрузок от мотора и от дорожного покрытия.
Схема постоянно совершенствовалась, и со временем появилось несколько отдельных подвидов, характеризующих силовую структуру. Выделяют лонжеронные, хребтовые (в том числе вильчато-хребтовые), периферийные и решетчатые типы, особняком стоят несущие и полунесущие разновидности.
Назначение и виды рамных конструкций
Рамная конструкция автомобиля включает в себя систему профилей прямоугольного, Т-образного, Н-образного или иного сечения, соединенных между собой при помощи сварки, заклепок или болтов. На раму через эластичные подвесы устанавливается ходовая часть и мотор, который агрегатируется с узлами трансмиссии. Совокупность вышеперечисленных деталей называется шасси. Сверху оно накрывается кузовом, предназначенным для водителя, пассажиров и, отдельно, для грузового отсека.
Автомобили с рамой имеют большую массу по сравнению с несущей компоновкой кузова. Но благодаря ее наличию имеют значительную прочность на изгиб и кручение, и, соответственно, лучше приспособлены для эксплуатации в условиях бездорожья и перевозки тяжелых грузов.
Важным стимулом для автопроизводителей служит взаимозаменяемость деталей от разных моделей машин. Рамная конструкция автомобиля позволяет максимально унифицировать размеры агрегатов и точки их крепления. В конечном итоге разные модели могли отличаться только наружными кузовными панелями при идентичных шасси.
Принято выделять несколько рамных типов, отличающихся взаиморасположением и сечением конструктивных профилей. Каждая из нижеописанных разновидностей характеризуется своей спецификой:
- Пространственные рамы.
- Лонжеронные конструкции.
- Хребтовые и хребтово-вильчатые.
Рамная конструкция автомобиля может быть комбинированной и объединять в той или иной степени все три основных типа.
-
Лонжеронная и ее подвиды.
Самая проверенная схема состоит из двух продольных балок (лонжеронов), протянутых от начала до конца шасси и стянутых между собой поперечными связками.
Лонжероны изготавливаются из стальных сплавов. Для жесткости в поперечном сечении создается несколько ребер жесткости. Они бывают закрытыми (квадрат или прямоугольник) и открытыми (Т-образный или Н-образный профиль).
Продольные профили на самых первых изделиях были ровными, но в процессе технической эволюции обзавелись изгибами как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это было сделано для оптимизации размещения навесных агрегатов и снижения центра тяжести автомобиля.
Кроме того, на внедорожниках могут применяться рамные каркасы, имеющие наклон по отношению к горизонту.
Продольные профили рамы стягиваются поперечинами, которые обычно имеют аналогичное сечение. Поперечные рамные балки располагаются либо под углом 90° – классическая «лестничная» компоновка, либо под острым углом – так называемые К- и Х-образные схемы.
Между собой продольные и поперечные лонжероны скрепляются сваркой или заклепками. В некоторых случаях допускается болтовое соединение. Дополнительные кронштейны монтируются в точках крепления силового агрегата и подвески.
Рамная конструкция автомобиля с широко расставленными продольными лонжеронами называется периферийной. Она позволяет увеличить устойчивость к боковым ударам и, соответственно, повысить его безопасность. Кроме того, агрегаты могут быть опущены ниже (между балками), снижая таким образом центр тяжести и увеличивая пассивную безопасность.
Лонжероны, сведенные к центру рамы в горизонтальной плоскости, представляют собой соединение в виде буквы Х. Такая форма позволяет разместить в центре только вал трансмиссии и трубу выхлопной системы.
Реже всего встречается разновидность из двух продольных профилей, соединенных не отдельными стяжками, а целым металлическим листом. Это также рамная конструкция автомобиля, несмотря на то, что этот лист может являться полом кабины или кузова.
Хребтовая рама.
Хребтовая рамная вариация применялась на чешском грузовике «Татра». Продольная труба была всего одна и имела круглое сечение. От нее отходили ответвления по аналогии с позвоночником и ребрами. Двигатель и коробка передач также являлись своеобразным усилителем за счет прочного металлического корпуса.
«Почему пенится масло в двигателе и что с этим делать» Подробнее
Серединный лонжерон жестко связывал между собой мотор и трансмиссию (коробка передач, раздаточная коробка, главные передачи). Трансмиссионные валы, связывающие агрегаты между собой, проходили внутри этой трубы. Конструкция была очень передовая и компактная, но практика показала ее эксплуатационную и ремонтную бесперспективность.
Важным преимуществом такой компоновки была возможность обеспечить независимую подвеску всех колес. Зависимые ведущие мосты нельзя было поставить в принципе, и крутящий момент на колеса передавался с помощью карданных валов, а не полуосей.
Повышенная жесткость кручения позволяла увеличить грузоподъемность хребтовой рамы при меньшей толщине металла лонжеронов по сравнению с традиционными схемами. Трубная система позволяла при необходимости без сложных доработок наращивать длину платформы и количество ведущих мостов за счет присоединения дополнительных модулей.
Высокий центр тяжести из-за особенностей крепления агрегатов позволял использовать хребтовую раму только на грузовиках. Для легковых автомобилей, передвигающихся на более высоких скоростях, такая рамная конструкция грозила опрокидыванием в поворотах и на неровной дороге.
Главным недостатком, не позволившим дальнейшее развитие, стала низкая ремонтопригодность. Ремонт изношенных валов и других узлов трансмиссии длился очень долго в связи с необходимостью практически полной разборки рамы. Для коммерческой техники такие простои недопустимы.
Пространственная рама.
Рамная конструкция автомобиля называется пространственной, когда каркас, выполненный из стальных труб, представляет собой не плоскую деталь в основании автомобиля, а объединяет в себе шасси и кабину. Такой тип характерен для спортивных машин, которые попадают в аварии гораздо чаще, чем остальные, и, соответственно, должны лучше защищать своих пассажиров.
Облицовочные кузовные панели закрепляются непосредственно на силовой каркас, так же как и двигатель, и трансмиссия, и прочие узлы.
Например, багги изначально делаются с пространственной рамой.
А гражданские экземпляры переделываются в спортивные путем вваривания трубчатого каркаса внутри существующего кузова, поэтому такой каркас безопасности нельзя считать полноценной рамой.
Наиболее дорогие спортивные машины представляют собой капсулу из карбона (разновидность армированного пластика), которая по жесткости не уступает металлической раме при значительно меньшей массе.
Комбинированные виды.
Рамная конструкция автомобиля далеко не всегда представляет собой определенный тип. Комбинация разных видов используется многими производителями.
Например, симбиоз лонжеронной и хребтовой рамы. Между двумя продольными лонжеронами по центру идет труба. Агрегаты крепятся к лонжеронам в передней и задней части. Труба жестко крепится к периферии, но в отличие от хребтовой конструкции не прячет в себе приводные валы трансмиссии.
Вильчатая конструкция имеет несколько разных комбинаций основных типов. Например, гнутая Х-образная лонжеронная рама, снабженная сплошным металлическим покрытием. Или хребтовая основа с центральной несущей трубой, к которой приварены поперечины, но не по всей длине, а только спереди и сзади.
Интегрированная рама объединяет собственно рамную конструкцию автомобиля и кузов в едином форм-факторе.
При этом кузовные панели, помимо выполнения декоративной функции, являются силовыми деталями несущего основания.
Лонжероны в чистом виде присутствуют только в передней части автомобиля и предназначены для крепления мотора и коробки передач и сзади для крепления элементов подвески и заднего моста при наличии.
Широко распространено, особенно на внедорожниках, крепление силового агрегата к кузову через подрамник. Он представляет собой облегченную версию рамной конструкции автомобиля. То есть рама располагается не подо всем автомобилем, а только под передней частью и крепится к кузову болтами. Это существенно повышает жесткость последнего.
Заканчивая экскурс в историю развития рамной конструкции автомобиля, необходимо отметить, что рама как отдельный силовой элемент используется только для определенных типов автомобилей, эксплуатируемых в сложных дорожных условиях или для перевозки грузов. Современные легковые транспортные средства используют усеченную версию в виде подрамника или лонжеронов, вваренных в структуру кузова.
Рамная конструкция автомобиля очень удобна для конвейерной сборки, так как имеется свободный доступ к большинству агрегатов.
Сервисные мастерские также отдают предпочтение подобным автомобилям, потому что так гораздо удобнее демонтировать детали и целые узлы для замены и ремонта.
Владельцы рамных внедорожников могут спокойно ездить не только по асфальтовым дорогам, но и по «направлениям», не опасаясь за перекосы кузова, заклинившие в проемах двери и лопнувшие лобовые стекла. Ведь всю нагрузку воспринимает рама.
Безрамные конструкции преобладают среди легковых автомобилей благодаря ряду преимуществ.
Во-первых, функционально разнесенные шасси и кузов существенно увеличивают вес автомобиля, отсюда вытекает повышенный расход топлива и ухудшенная динамика.
Компоновка салона с лонжеронами вдоль бортов предполагает либо высокие бортики, через которые неудобно перелезать при посадке в авто, либо высокий пол, снижающий высоту потолка в салоне.
В последнее время более жесткие нормы безопасности для водителя и пассажиров не позволяют рамной конструкции автомобиля обеспечивать такой же высокий рейтинг на краш-тестах, как для аналогов с интегрированной схемой. Отдельно смонтированный кузов смещается относительно рамы во время аварии и неэффективно гасит энергию удара.
Область применения рамных конструкций
Автопроизводители остановились на рамной конструкции для грузовиков, тяжелых внедорожников и в некоторых случаях для автобусов. Отдельной статьей стоят премиальные авто, особенно в бронированном исполнении.
Изначально детали несущего основания скреплялись с помощью заклепок или цельнолитым способом. Клепочная технология достаточно простая и удобная. Она не требует дорогостоящего оборудования и высокой квалификации сборщиков.
В настоящее время используется только для грузовиков.
Рамы, изготовленные методом цельного литья, отличались высокой прочностью, но в силу своей дороговизны и сложности наладки оборудования и оснастки окончательно ушли в историю.
Сварочная технология заняла свое место и имеет все перспективы дальнейшего развития. Такую работу легко автоматизировать, а сварные элементы гораздо проще отливать и транспортировать, чем целиковую раму. Большинство грузовых и внедорожных автомобилей выполнено по этой технологии.
Автомобили с рамной конструкцией:
- УАЗ «Хантер»;
- УАЗ «Патриот»;
- Джипы «Грейт Волл»;
- Джипы «Хавал»;
- Некоторые джипы корейских производителей.
Мнение автовладельцев о рамной конструкции автомобиля
- Не стоит путать кислое с соленым.
Классический легковой автомобиль в кузове седан или хэтчбек безусловно не нуждается в раме.
Но если требуется большая грузоподъемность, увеличенная колесная база, возможность ездить по бездорожью, то следует обратить внимание на автомобиль рамной конструкции с минимальным количеством наворотов и вспомогательной электроники. На такой машине смело можно уехать от цивилизации и не опасаться неожиданных поломок.
А если таковые и будут, то их можно устранить на месте. Современные кроссоверы созданы только для того, чтобы штурмовать бордюры для парковки на тротуаре. На них нельзя далеко уезжать от фирменного сервиса.
Современные «рамники», наоборот, можно считать автомобилями повышенной безопасности.
Для внедорожника рама скорее плюс, чем минус. Малая жесткость на кручение приводит к тому, что езда по пересеченной местности может закончиться перекосом кузова. Увеличенная колесная база необходима для улучшения устойчивости на дороге, но при этом недостаточная прочность приводит к ухудшению управляемости. Надежные машины высокой проходимости до сих пор имеют рамную конструкцию.
Каждый производитель закладывает свою «изюминку» в конструкцию кузова: у одного интегрированная рама, у другого высокопрочные стали, у третьего и то, и другое. Лидера выделить практически невозможно.
Рама не ушла в историю по причине своей незаменимости для крупногабаритных джипов и пикапов. Коммерческий транспорт тоже никогда не сменит ориентацию.
А все, что помельче, вполне обойдется безрамной компоновкой.
Рамная конструкция кузова: типы и особенности
Рамная конструкция кузова составляет остов транспортного средства, на котором располагаются элементы ходовой части, силовые агрегаты и кузов.
Принцип устройства рамных конструкций автомобилей
Рамные конструкции современных автомобилей представляют собой жесткий остов, на котором осуществляется фиксация элементов подвески, узлов трансмиссии, силового агрегата, различного дополнительного оборудования, и, собственно, самого кузова машины. Несложно догадаться, что этот элемент автомобиля является одним из основных, поскольку на него приходится большая часть нагрузки.
На сегодняшний день рамные конструкции используются при производстве внедорожников, некоторых типов грузовиков и тракторной техники. В остальных случаях используется сам кузов машины, который выполняет функцию несущей системы.
Основная нагрузка приходится на несущие балки, ширина которых вдоль кузова варьируется. Между ними располагаются короткие балки, которые исполняют роль ребер жесткости. Рамы могут быть клепаными, цельносварными и собранные с использованием болтовых соединений.
Основные типы несущих систем автомобилей
Принято различать несколько основных типов конструкций несущих рам автомобилей:
- Наиболее широкое распространение получила несущая система лестничного типа. Она называется лонжеронной конструкцией и состоит из двух несущих балок, к которым крепятся поперечные траверсы. Рамы лонжеронного типа используются практически во всех типах грузовых автомобилей.
- Кузовные несущие системы. Такие рамы еще называют периферийными. Основной особенностью этого типа рам является их широкая средняя часть, в которую устанавливается кузов машины. Это позволяет значительно уменьшить высоту автомобиля и повысить безопасность эксплуатации.
- Хребтовая система. Основным элементом этой основы автомобиля является трансмиссионная труба. Используется в основном на грузовых машинах повышенной проходимости с независимыми подвесками.
- Вильчато-хребтовая рама (Х-образная).
- Трубчатая рама (конструкция решетчатого типа, состоящая из полых труб, отличается особой прочностью и используется для производства спорт-каров и болидов).
В чем заключаются недостатки рамной конструкции
Необходимо отметить, что на сегодняшний день легковые автомобили имеют конструкцию несущего кузова, а рамные системы уже практически не используются. Несмотря на простоту несущей рамы и простоту ремонта, она обладает рядом недостатков:
- несущая рама значительно увеличивает вес автомобиля и его наружные габариты;
- повышенный расход потребляемого топлива и выброс большого количества отработанных газов;
- невозможность достичь высоких скоростных показателей (легковые авто);
- пониженный уровень комфорта, в случае использования жестких рессор;
- необходимость повышенного клиренса. Высокие пороги могут затруднять процесс посадки водителя и пассажиров в салон машины.
Преимущества жесткой рамы
На примере внедорожников можно рассмотреть преимущества несущих систем рамного типа.
В заключение необходимо отметить, что все же, несмотря на отказ многих производителей от использования рамы в качестве несущей системы автомобиля, такие машины очень надежны в процессе эксплуатации.
К тому же, за счет использования цельных металлических балок, значительно увеличивается срок эксплуатации автомобиля и возможность перевозки грузов на большие расстояния. Поэтому использование рамы по-прежнему является актуальным для грузовиков и спецтехники.
Легковые автомобили с несущим типом кузова не менее практичны и отличаются высоким уровнем безопасности. Так что выбор за вами.
Несущий кузов: конструкция, типы, классификация и характеристики
Каких только авто не передвигается по дорогам мира! В коллекциях производителей есть хэтчбэки, седаны, кроссоверы — все они стильные и манят благоприятной атмосферой комфорта. Есть среди них рамные и безрамные конструкции. Почему на авторынках чаще продается второй вариант, именуемый «несущий кузов», и водители не собираются менять его на другой вариант?
Особенности конструкции
На самом деле история рамного варианта началась много раньше, и термин «несущий кузов» появился в качестве альтернативы. Говоря простыми словами, устройство это нехитрое. Это объединение рамы и кузова в одно практичное целое. Единственный нюанс – раму заменяют лонжероны, дополненные поперечными силовыми элементами.
В грузовиках и внедорожниках по-прежнему сохраняется рама. У несущего кузова технические и дизайнерские особенности схожи с рамными моделями и успешно используются в автостроении.
Записи с исторических страниц
Впервые стремление создать нечто подобное возникло в 1922 году в Lancia Lambda. Агрегат не имел крыши, его сопровождали боковины, служившие намеком на раму.
Ключевого момента производственной «эпопеи» конструкторская мысль достигла в 1930 году, когда американцы додумались применить листовую сталь.
Плодотворное сотрудничество инженера из Австрии с американской фирмой Budd вылилось в получение патента на производство несущего кузова, быстро приобретшего популярность.
Секреты производства
Удачный союз прессованных металлических листовых материалов разной формы, объединенных в одну систему, – краткая характеристика корпуса. Для создания несущего кузова автомобиля разработчики применяют точечную сварку контактного типа. Главное преимущество заключено в относительно низкой массе и прочности.
Конструктивная составляющая сравнима с принципом устройства яичной скорлупы. Попытки продольно ее раздавить закончатся фиаско. В аварийных ситуациях ударная волна распространяется на всю конструкцию, не концентрируясь на одном участке.
В рамных же версиях конструкция несущего кузова служила лишь декором. Три типа стали принимают участие в формировании кузовных частей.
Формула успеха исправной службы силовых элементов заключается в использовании высокопрочной, низколегированной и сверхпрочной стали.
Приоритет этого выбора сводится к повышенному пределу прочности, то есть в 2 или 4 раза по отношению к низкоуглеродистому стальному материалу. Особенность позволяет уменьшить толщину листа и вес, не умаляя качества.
В отдельных моделях уместна комбинация из разных видов материала. Для получения цельных панелей активно применяют лазерные сварочные техники.
Автомобилисты перед покупкой до сих пор гадают, какую версию выбрать, раму или несущий кузов.
Ликбез по отличиям конструкций
Рамные автомобили, созданные из двух балок с поперечиной, стали реже появляться на дорогах. Под словом «рама» понимают жесткий «скелет» машины, на котором держатся запчасти и узлы. Такой аппарат обслуживать и эксплуатировать проще. Можно выделить отличительные черты рамного и несущего кузовов.
- Нередко рамные модели, изготовленные из полых труб, используются в гоночном транспорте. Подобная конструкция увеличивает габариты транспортного средства.
- Несущий кузов «съедает» меньше салонного пространства.
- Несовершенство технологий немного отодвинуло рамные вариации на задний план продаж, но их применяют для производства тяжелых внедорожников, способных справляться с повышенными нагрузками. Причиной падения популярности стала пассивная безопасность при авариях.
- По мнению производителей, к раме легче крепится навесное оборудование и детали. Сам процесс изготовления намного проще, поскольку она собирается отдельно от кузовной части.
Вывод в вопросе выбора рамного или несущего кузова таков: рамные конструкции успешно выполняют предназначение по большей части в спецтехнике, когда встает ребром вопрос о необходимости провести тяжелые работы. В обычной жизни автолюбители в целях повышения безопасности предпочитают машины без остова.
Немного о типологии
На авторынке представлены следующие типы несущих кузовов безрамных моделей:
- имеющие несущее основание;
- изделия, наделенные несущим корпусом.
Львиная доля нагрузок в машинах первого типа приходится на днище автотранспорта. Оно усилено и имеет плоский вид. В моделях второго типа нагрузка при движении ложится преимущественно на каркас.
В жизни встречаются типы с замкнутой силовой структурой, где происходит синхронизация силовых и вертикальных элементов с крышей. Кабриолеты, родстеры относятся к модификациям с незамкнутой структурой.
Разделение по конструктивным особенностям
Конструкторское оформление также позволяет классифицировать кузова.
- В каркасно-панельном виде несущие элементы кузова крепятся на каркас из металла, сооруженный из труб или штампованных профилей. Облицовка повышает жесткость, долговечность, поэтому этот способ создания использовали в проектах автобусов ПАЗ, мотоколясках С1Л, французских квадрациклах. Достоинства сводятся к тому, что здесь легче выполнить кустарный ремонт.
- «Скелетный» кузов имеет редуцированный формат и представлен в виде отдельных дуг, стоек, зафиксированных с помощью сварки облицовочных панелей. Его отличие от предыдущего в более низкой массе.
- К бескаркасным видам принадлежит большинство автотранспортных средств, которые можно встретить на современных дорогах. Производственная линия основана на обращении к точечному методу сварки и панелям больших размеров. Они отштампованы из стального листа. Выштамповки исполняют роль каркаса.
Вся конструкция разделяется на переднюю, заднюю и центральную части. Стоит рассмотреть подробнее каждую из них.
Хитрости устройства передней части
Лонжероны – исполнители главной роли. Низ передней части крепко удерживает эти полые и продольные детали. В их производстве используется высокопрочная сталь. Одной частью они прикрепляются к двигательному отсеку, другой – к низу фартуков колесной арки.
В состав включены брызговики, фартуки, представляя собой внутренние панели, размещенные вокруг колес. Их миссия — защитить колесные диски от грязи, предостеречь от коррозии. В конструкции несущего кузова они прибавляют жесткость.
Передние крылья держатся за счет внедрения с систему верхних усилений брызговиков. Стойки подвески удерживаются кузовными чашками. Подкапотная рама способствует защите радиаторной системы охлаждения. К ней же фиксируется замок капота. Сама рама синхронизируется с лонжеронами и брызговиками.
Гасит удары в катастрофах усилитель бампера. Болтами прикручиваются передние крылья, располагающиеся вблизи дверок.
Как «рождается» центральная часть?
Особенности центра несущего кузова
Структурным сегментом считается днище — цельная панель, снизу на которой монтируются силовые элементы. Показатели жесткости увеличиваются за счет крепления сидений.
Инженеры продумали безопасность до мелочей, окружив салон усиленными панелями. Центральная стойка, дверцы, крыша, конструкции за приборной панелью – все это наделено усилением. Крыша удерживается благодаря вертикальным стойкам, предназначенным для безопасности пассажиров в случае переворачивания железного коня. Боковые панели не имеют сварных составляющих, меньше подвержены коррозии.
Добавляют прочности конструкции дверные пороги, задняя перегородка, разделяющая багажник и пассажирский ряд. Двери включают в себя внешние панели, усилители внутри, стеклоподъемники. Форма крыши – основной секрет жесткости. Внутренние усилители клеятся к ней изнутри.
Характерные черты задней части кузова
Стальные пластины с высокими параметрами надежности закупаются изготовителями для формирования задних лонжеронов. Их задача – держать пол багажного отделения, сконструированный из штампованного листа, принимая на себя нагрузки при транспортировке грузов.
Задние крылья в конструкции несущего кузова автомобиля не съемные, плотно приварены к кузову. Кузовные чашки держат верх задних стоек. Стоит подвести итог и выделить преимущества несущих кузовов.
Положительные отзывы
Что говорят автовладельцы? Жизнеспособность транспортного средства зависит от работоспособности, надежности основы. Фактически несущий кузов можно сравнить со «скелетом» человека.
- К преимуществам можно отнести отличную жесткость на кручение, небольшую массу.
- Выбирая между рамой и несущим кузовом автомобиля, потребители отдают предпочтение второму варианту ввиду хорошей отзывчивости транспорта на рулевые команды водителя.
- С экономической точки зрения такая стилистика создает меньше условий для большого топливного расхода. Владельцы отмечают улучшение динамики. Рейтинги безопасности тоже бьет рекорды.
- На малолитражных «экипажах» шум рычагов, подвесок, прочих деталей не сильно ощутим.
Отрицательные стороны
Среди минусов упоминают повышенный дорожный гул в грузовиках. Ремонтировать своими руками автомобиль очень сложно, лучше приехать в профессиональную СТО.
При условии вождения по глубокому бездорожью приходится сталкиваться со слишком высокой подвижностью комплектующих. Это приводит к скорому износу и вынужденному обращению к мастерам.
Что делать автопроизводителям для достижения идеального результата?
Компромисс найден!
Американской инженерной мысли удалось добиться неплохих результатов своих многочисленных испытаний и попыток изобретения лучшего автомобиля для удовлетворения запросов любителей дорог. Легковушки, произведенные в США, имеют немалые размеры. Жесткий кузов соединяется с периферийной рамой, лишенной поперечин.
В итоге получается замкнутый контур с коробчатым сечением. Гасят нежелательные вибрации подушки на резиновой основе, а прочность достигается благодаря наличию огромного числа точек соприкосновения кузова с рамой. В связи с этим дорогие и крупногабаритные легковушки премиум-класса создаются на базе рам.
Для массового потребления эксплуатируется несущий кузов.
Примерами, где днище выступает определяющим фактором, принимающим нагрузки, служат ситроены. На спорткарах этот способ производства применяют редко. В целях экономии на них боковые пластины изготавливают из алюминия или стеклопластика, поэтому они не способны выдерживать увеличение нагрузок.
Несущий кузов – распространенный вариант, колесящий в современных условиях дорожных покрытий.
Автомобильная рама: виды и особенности
Рама автомобиля
Несущая система автомобиля
Несущая система служит для установки и крепления всех агрегатов и механизмов автомобиля.
Она воспринимает поперечные и продольные нагрузки, изгибающие и крутящие моменты, передаваемые двигателем, трансмиссией и мостами автомобиля, а также колесами и подвеской в результате взаимодействия автомобиля с дорогой, ускорением и торможением.
Несущей системой может являться отдельный элемент — рама либо непосредственно кузов автомобиля, поэтому все автомобили подразделяются на рамные и безрамные (имеющие несущий кузов). Существуют также рамно-кузовные несущие системы, которые часто применяются на автобусах, при этом рама и основание кузова объединены в одну конструкцию.
К несущей системе автомобиля предъявляются следующие требования:
- достаточная прочность и жесткость;
- стабильное взаимное положение механизмов автомобиля;
- высокая технологичность при эксплуатации и ремонте;
- минимальная масса;
- сохранение кинематического согласования работы механизмов автомобиля и их работоспособности при изгибах и закручивании элементов несущей системы.
Преимущества рамной несущей системы:
- простота и надежность конструкции;
- технологичность при производстве и ремонте;
- универсальность (на одну и ту же раму можно устанавливать различные типы кузовов и на одном и том же шасси выпускать обычные и специальные автомобили).
Для грузовых автомобилей, имеющий отдельный кузов для груза и кабину для водителя и пассажиров, рамная конструкция является наиболее удобным техническим решением.
Несущие кузова применяются на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве автобусов.
Преимущества несущих кузовов:
- уменьшение массы автомобиля;
- уменьшение высоты автомобиля;
- понижение центра тяжести автомобиля, следовательно, повышение его устойчивости;
- распределение нагрузки по всей конструкции автомобиля, а не только в раме.
Недостатками несущих кузовов является сложность изготовления и ремонта, а также низкая универсальность при применении на автомобилях разного назначения – даже незначительные изменения компоновки автомобиля требуют затратных изменений в конструкции кузова.
Рама автомобиля
Рама является остовом автомобиля, т. е. его «скелетом». Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки, возникающие при движении автомобиля и даже при его стоянке – вес груза, пассажиров и размещенных на ней механизмов и устройств, а также моменты и усилия, передаваемые двигателем и агрегатами трансмиссии и ходовой части. По этим причинам к автомобильным рамам предъявляются требования:
- необходимая жесткость и прочность;
- минимальная масса;
- рациональная форма, допускающая низкое расположение центра тяжести автомобиля, достаточные ходы подвески, элементов рулевого управления и углы поворота управляемых колес.
Классификация автомобильных рам
Рамы бывают лонжеронные и хребтовые (центральные). Лонжеронные рамы, в свою очередь, подразделяются на лестничные и периферийные. Разновидностью хребтовых рам являются Х-образные рамы.
Лонжеронные рамы
Лестничная лонжеронная рама
Лестничная лонжеронная рама (рис. 1, рис. 2, а) состоит из двух лонжеронов 1 (продольных балок), которые соединены между собой поперечинами 2. Лонжероны и поперечины имеют швеллерное сечение, при этом полки швеллеров при сборке рамы обращены внутрь. Толщина листовой стали, из которой изготавливают лонжероны, составляет 5…10 мм. В качестве материала для элементов конструкции автомобильных рам применяются низкоуглеродистые стали, которые хорошо поддаются холодной штамповке. Иногда применяются титанистые стали, позволяющие благодаря их более высоким механическим свойствам снизить массу рамы на 15…20%.
Лонжероны могут располагаться параллельно или сходиться в передней части автомобиля с целью образования свободного пространства, необходимого для поворота управляемых колес. В соответствии с распределением нагрузки на рамы для двухосных автомобилей наибольшее сечение лонжерона находится в средней части рамы, уменьшаясь к концам рамы. Переменное сечение лонжеронов позволяет снизить массу и расход металла, без существенного снижения прочности и жесткости рамы. Кроме того, такая конфигурация лонжеронов позволяет снизить центр тяжести автомобиля, что немаловажно для повышения его устойчивости при криволинейном движении и маневрировании.
Для снижения центра тяжести балки лонжеронов у легковых автомобилей и грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности часто выгибают над осями и мостами в вертикальной плоскости.
Жесткость рамы повышают установкой косынок и раскосов между лонжеронами и поперечинами. Лонжероны и поперечины скрепляют между собой клепкой в холодном состоянии или сваркой. Широкое применение клепаных соединений обусловлено хорошей стойкостью к вибрационным нагрузкам. Сварные рамы отличаются большой жесткостью, но сложнее в ремонте и менее прочны в местах, прилегающих к сварным швам.
Поперечины крепятся к полкам лонжеронов и их стенкам. Места расположения поперечин и форма их поперечного сечения (коробчатая, корытообразная, Z-образная, П-образная и т. д.) выбираются исходя из равнопрочности рамы по всей длине.
Поперечины обязательно устанавливаются в месте крепления кронштейнов рессор, двигателя, бензобаков, в местах установки балансирной рессоры (для трехосных автомобилей), а сами лонжероны в этих местах часто усиливаются специальными вставками.
Поперечины штампуются из той же листовой стали, что и лонжероны. При сложной форме поперечин используются высокопластичные стали. Однородность металла элементов рамы диктуется возможностью возникновения гальванических токов при применении разного металла для лонжеронов, поперечин, заклепок и усилительных элементов. Гальванические токи инициируют коррозию и могут доставить другие неприятности при эксплуатации автомобиля.
Для рам автомобилей большой и особо большой грузоподъемности применяются прокатные профили из малоуглеродистых низколегированных сталей. Материал прокатных профилей имеет более высокие механические характеристики, чем листовая сталь. Однако масса таких рам больше, так как лонжероны по всей длине имеют одинаковое сечение.
Периферийные рамы
Периферийные рамы (рис. 2, в) могут применяться в конструкции несущей системы легковых автомобилей. Лонжероны периферийной рамы проходят по периферии пола кузова автомобиля и создают ему естественный порог. Это увеличивает сопротивляемость кузова боковым ударам.
Свободная средняя часть рамы позволяет опустить пол кузова, повысив тем самым устойчивость автомобиля. Для увеличения хода колес автомобиля лонжероны выгибаются в вертикальной плоскости над передним и задним мостами. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов.
Хребтовые рамы
Хребтовая рама (рис. 2, г) состоит из одной центральной несущей балки 9, к которой прикреплены поперечины 10 и различные установочные кронштейны. Центральная балка, внутри которой размещается карданная передача, имеет трубчатое сечение. Если на легковых автомобилях хребтовая рама обычно неразборная, на грузовых автомобилях центральная балка состоит из картеров отдельных агрегатов трансмиссии автомобиля, которые соединяются между собой специальными патрубками.
Между картерами и патрубками устанавливаются кронштейны для крепления кабины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов. Такая разъемная хребтовая рама универсальна, так как, изменяя длину, можно создавать семейства автомобилей с различным числом ведущих мостов и с разными базами на одних и тех же унифицированных агрегатах. Хребтовая рама позволяет снизить массу автомобиля на 15…20%, так как сами агрегаты трансмиссии образуют элементы рамы. Хребтовая рама обладает более высокой жесткостью по сравнению с лонжеронной рамой, однако такая рама требует применения легированных сталей для изготовления картеров агрегатов трансмиссии и соединительных патрубков, а также высокой точности при изготовлении. Кроме того, при техническом обслуживании и ремонте автомобиля затрудняется доступ к механизмам трансмиссии и требуется частичная, а иногда и полная разборка рамы.
Х-образная рама (рис. 2, б) позволят увеличить углы поворота управляемых колес, тем самым улучшить маневренность автомобиля. Эта рама также позволяет понизить пола кузова, центр тяжести автомобиля, увеличить его статическую и динамическую устойчивость.
Что лучше рама или несущий кузов
Для начала в общих чертах обозначим, что есть рама. В простейшем виде это две параллельные металлические балки (лонжероны), соединённые между собой множеством поперечин.
Предлагаем ознакомиться: Где оформить временную регистрацию гражданину РФ
К этой конструкции крепится подвеска с колёсами, устанавливается двигатель, а потом сверху навешивается кузов. Причём ничего не мешает разработчикам навешивать на одну и ту же раму разные кузова – в этом проявляется одно из её преимуществ.
Рама в качестве основы транспортного средства появилась с самого зарождения автомобильной техники и активно использовалась в этой роли на протяжении многих десятилетий. В чём причина такого долголетия?
Дело в банальном несовершенстве технологий, из-за которого другие варианты скелетов, например несущие кузова, были более тяжёлыми и сложными в производстве. Но время шло, появлялись новые сплавы, совершенствовались конвейеры и повышались требования безопасности.
Все эти факторы отодвинули рамные остовы в сегменте легковых автомобилей на задний план, уступив место несущим каркасам. Справедливости ради нужно сказать, что рамы не забыты окончательно. На их базе и поныне создают высокопроходимые внедорожники и грузовики, потому что там, где высокие нагрузки, подобные конструкции каркаса авто имеют преимущества.
Что ж, друзья, нам осталось выяснить, почему, несмотря на свою простоту, рамные каркасы уступили место под солнцем несущим кузовам.
Одной из главных причин стала их низкая пассивная безопасность – при разработке автомобиля с рамным остовом практически невозможно создать так называемые зоны деформации.Помимо этого, сам кузов, где находятся водитель и пассажиры более уязвим, а если начать его усиливать разными элементами, то в результате получим очень тяжёлую машину, что также недопустимо в современных реалиях.
Рама автомобиля
Несущая часть является одним из важнейших компонентов в устройстве автомобиля, ведь именно благодаря ей удается собрать все составные части машины в единое целое.
Сейчас используется несколько видов несущей части, каждая из которых нашла применение на определенных видах авто. Изначально все автомобили строились на основе рамной несущей части. Но со временем ее вытеснили иные типы, к примеру, практически на всех легковых автомобилях используется несущий кузов, в котором рама отсутствует, а все ее функции выполняет усиленный кузов. И все же рамная несущая часть продолжает использоваться – на грузовых авто и внедорожниках.
Преимущества жесткой рамы
На примере внедорожников можно рассмотреть преимущества несущих систем рамного типа.
- Во время преодоления дорожных препятствий на кузов и несущую конструкцию нагрузка распределяется практически равномерно, поэтому данный факт значительно снижает риск опрокидывания.
- Рама позволяет устанавливать тяжелое оборудование (более мощные двигатели, усиленное шасси) и колеса больших размеров.
- Возможность делать салон просторным и комфортным.
- Процесс сборки автомобиля отличается простотой и небольшими временными трудозатратами. К тому же, подобраться ко многим элементам ходовой части можно без особых сложностей.
- Простота проведения ремонтных работ. В отличие от кузовных автомобилей, несущая рама значительно реже подвергается различным механическим повреждениям и воздействию коррозионных процессов.
- Повышенный уровень проходимости. За счет жесткой несущей базы есть возможность устанавливать независимые подвески (полный привод) на машине. Этот фактор значительно улучшает пассивную безопасность автомобиля.
В заключение необходимо отметить, что все же, несмотря на отказ многих производителей от использования рамы в качестве несущей системы автомобиля, такие машины очень надежны в процессе эксплуатации. К тому же, за счет использования цельных металлических балок, значительно увеличивается срок эксплуатации автомобиля и возможность перевозки грузов на большие расстояния.
Назначение, виды
Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.
Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.
Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.
При этом было разработано несколько типов рам, каждая из которых обладает своими конструктивными особенностями. Все их можно разделить на:
- Лонжеронные
- Хребтовые
- Пространственные
Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.
Лонжеронная и ее подвиды
Лонжеронная рама автомобиля является самой распространенной. Конструкция ее включает две продольных силовых балки – лонжероны, тянущихся вдоль всего кузова и соединенных между собой поперечинами.
Лонжеронная рама Toyota Land Cruiser
Сами лонжероны изготавливаются из стали, а для обеспечения высоких показателей на скручивание используются разные типы профиля сечения – короб, двутавр, швеллер.
Причем не обязательно, чтобы они были ровными, многие лонжероны имеют изгибы как вертикальной, так и горизонтальной плоскости. К примеру, на некоторых авто рама изогнута в передней и задней частях (в районе расположения колес), что позволяет переместить центр тяжести вниз.
Помимо этого, лонжероны размещаются как в строго горизонтальном положении относительно пола, так и могут находиться под углом. Второй вариант применяется на внедорожниках.
Лонжероны соединяются поперечинами, которые могут располагаться разными способами. В так называемой раме лестничного типа поперечины крепятся перпендикулярно лонжеронам (считается классической). Но есть и конструкции, у которых эти составные части располагаются под углами – К-образные и Х-образные рамы.
Лонжеронная х-образная рама
Для соединения лонжеронов с поперечинами применяется сварка (во внедорожниках), заклепки (грузовики). В некоторых случаях используются болтовые соединения. Для крепления узлов авто и лонжероны, и поперечины оснащаются кронштейнами.
Подвидом лонжеронной рамы является периферийная. Отличительной особенностью ее является большое расстояние между лонжеронами. После полной сборки авто они располагаются возле порогов кузова, что значительно повышает устойчивость к воздействию боковых ударов, а также позволяет опустить уровень пола (насколько это возможно).
Периферийная рама Corvette
Еще одна разновидность лонжеронной рамы – Х-образная. Суть конструкции такой рамы сводится к тому, что в передней и задней части лонжероны разведены, а в центральной – по максимуму сведены (пространство между ними позволяет разместить разве что валы трансмиссии). Внешне этот тип напоминает букву «Х», отсюда и название.
Еще один вариант – несущее основание. В конструкции этой рамы все так же используются продольные лонжероны, но здесь они соединены между собой не поперечинами, а днищем. При этом несущее основание, хоть в него и входит днище, не является элементом кузова, поэтому и относится этот вид к рамам.
Хребтовая рама
Рамы хребтового типа в меньшей степени распространены и ее, по сути, используют только на грузовиках «Татра». Основным составным элементом этого типа несущей части выступает центральная балка, изготовленная из трубы.
Примечательно, что в такой раме некоторые узлы авто используются в качестве несущих элементов, а именно мотор, КПП, корпусы главной передачи. Все они соединены между собой центральной балкой, вращение же между узлами осуществляется при помощи валов, располагаемых в трубе.
В чем заключаются недостатки рамной конструкции
Рамные конструкции современных автомобилей представляют собой жесткий остов, на котором осуществляется фиксация элементов подвески, узлов трансмиссии, силового агрегата, различного дополнительного оборудования, и, собственно, самого кузова машины. Несложно догадаться, что этот элемент автомобиля является одним из основных, поскольку на него приходится большая часть нагрузки.
Основная нагрузка приходится на несущие балки, ширина которых вдоль кузова варьируется. Между ними располагаются короткие балки, которые исполняют роль ребер жесткости. Рамы могут быть клепаными, цельносварными и собранные с использованием болтовых соединений.
Принято различать несколько основных типов конструкций несущих рам автомобилей:
- Наиболее широкое распространение получила несущая система лестничного типа. Она называется лонжеронной конструкцией и состоит из двух несущих балок, к которым крепятся поперечные траверсы. Рамы лонжеронного типа используются практически во всех типах грузовых автомобилей.
- Кузовные несущие системы. Такие рамы еще называют периферийными. Основной особенностью этого типа рам является их широкая средняя часть, в которую устанавливается кузов машины. Это позволяет значительно уменьшить высоту автомобиля и повысить безопасность эксплуатации.
- Хребтовая система. Основным элементом этой основы автомобиля является трансмиссионная труба. Используется в основном на грузовых машинах повышенной проходимости с независимыми подвесками.
- Вильчато-хребтовая рама (Х-образная).
- Трубчатая рама (конструкция решетчатого типа, состоящая из полых труб, отличается особой прочностью и используется для производства спорт-каров и болидов).
Необходимо отметить, что на сегодняшний день легковые автомобили имеют конструкцию несущего кузова, а рамные системы уже практически не используются. Несмотря на простоту несущей рамы и простоту ремонта, она обладает рядом недостатков:
- несущая рама значительно увеличивает вес автомобиля и его наружные габариты;
- повышенный расход потребляемого топлива и выброс большого количества отработанных газов;
- невозможность достичь высоких скоростных показателей (легковые авто);
- пониженный уровень комфорта, в случае использования жестких рессор;
- необходимость повышенного клиренса. Высокие пороги могут затруднять процесс посадки водителя и пассажиров в салон машины.
Несмотря на вышеперечисленные недостатки, конструкция с рамой активно используется для производства грузовиков и внедорожников, для перемещения больших грузов и преодоления участков дорог повышенной сложности. К тому же езда на грузовиках и вездеходах отличается высоким уровнем безопасности.
Комбинированные виды
Выше перечислены основные виды рамных несущих частей. Но, как отмечено, существует немало вариаций, представляющих собой комбинированные типы.
К ним относится вильчатая рама. В этом типе присутствуют основные составные элементы лонжеронного и хребтового видов – центральная балка и лонжероны. Конструкция выглядит так: в передней и задней части для крепления узлов авто применяются продольные лонжероны, а в центральной части установлена труба (но здесь она не используется для размещения приводных валов). Между собой балка и лонжероны жестко соединены.
Вильчатая рама — симбиоз нескольких видов, причем он не единственный. На некоторых авто применялись конструкции, состоящие, к примеру, из компонентов Х-образной рамы и несущего основания, или же центральной балки и лонжеронов (в отличие от вильчатой, лонжероны располагаются только спереди).
Но существуют также и варианты, которые совмещают в себе разные виды несущей части – раму и несущий кузов. К такому типу относится так называемая интегрированная рама. Суть ее сводится к тому, что элементы рамы (лонжеронной классической или периферийной) входят в конструкцию кузова и выполнена с ним заодно (они жестко между собой соединены). Но стоит отметить, что лонжероны обычно располагаются только в передней части и предназначены для фиксации силовой установки.
Интегрированная рама с кузовом
Еще одним вариантом комбинированных несущих частей является кузов с подрамником. Этот элемент выполняет те же функции, что и лонжероны в интегрированном варианте, но в отличие от него крепиться к кузову при помощи болтовых соединений.
Напоследок отметим, что хоть рама применяется только на авто определенных классов, элементы, входящие в конструкцию используются достаточно широко и сейчас, поскольку ими усиливают жесткость несущих кузовов. Практически в любом легковом авто можно найти усиливающие лонжероны или подрамники.
История
Первыми стали отказываться от классической рамы спортсмены. Для них была важна не только масса машины, но и повышенная жесткость кузова, что позволяло улучшить управляемость. У несущего кузова жесткость на кручение больше, что тоже говорило в его пользу. Применение несущего кузова позволило уменьшить вес машины и сделать автомобиль значительно более послушным на высокой скорости.
Однако автомобили с такой конструкцией были гораздо более шумными, чем рамные. В связи с этим были разработаны системы расчета вибро- и шумораспределения., и простенькие резинки между рамой и кузовом заменили на шумопоглощающие покрытия.
Сидеть на заднем сиденье в рамном внедорожнике (например, в Mitsubishi Pajero 2) так неудобно, потому что сиденье расположено над колесными арками. Рама поднимается вверх, чтобы их «обогнуть»
В 30-е годы практически все производители легковых автомобилей старались уйти от использования рамы как таковой. В связи с этим начались поиски и эксперименты. Некоторые автомобили тех лет имели облегченный вариант рамы (довоенный Ford Prefect или КИМ-10). Эта рама хотя и существовала отдельно от кузова, но не была достаточно жесткой для восприятия нагрузок, и могла их воспринимать только в сочетании с кузовом. Такая рама значительно облегчала сборку автомобиля на заводе: с начала к ней прикреплялись все системы, а уже затем раму соединяли с кузовом.
В это же время появились первые автомобили, в которых рама с кузовом имели сварную конструкцию. Примерами таких машин являются «Победа» ГАЗ-М-20 и «Волга» ГАЗ-21. Хотя считалось, что это машины с несущим кузовом, в их основании были самые настоящие лонжероны. Передний подрамник был не плоским, а объемным, и представлял из себя небольшую, идущую до середины автомобиля раму . Задний подрамник был соединен с кузовом при помощи сварки и не отделялся от него. Но все равно представлял из себя заднюю часть классической лонжеронной рамы. Можно сказать, что это были автомобили с частично интегрированной рамой.
Интегрированную раму имеют пикапы и внедорожники (за исключением тяжелых внедорожников, у которых в основании обычная рама).
Самый первый в мире внедорожник с интегрированной рамой – Jeep Cherokee 1984 года. Сварную конструкцию с ланжеронной рамой имеет кузов автомобиля Иж Комби и многие другие, например, «ВАЗ 2121», ЛуАЗ 969, Volga Siber. У Chrysler Sebring в кузов вварена переферийная рама. Кроме того интегрированные рамы используют в автобусах.
ZURABb › Блог › Рама автомобиля
Рама автомобиля — несущая система автомобиля, представляющая собой «скелет», на который крепятся кузов, двигатель, агрегаты трансмиссии, подвеска. Полученная конструкция называется шасси. Рамное шасси в большинстве случаев может даже перемещаться по дороге отдельно от кузова автомобиля. История рамного шасси уходит корнями к самому началу развития автомобилестроения. Отдельная рама представляла собой полностью автомобильное решение несущей системы.
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 колеса автомобиля. 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.
Эволюция и разнообразие рам
И все же что лучше рама или несущий кузов…Если о рамах, то по своему исполнению рамы довольно разнообразны. Существуют такие виды:
- лонжеронные;
- хребтовые;
- пространственные.
Лонжеронная рама
Лонжеронная рама достаточно простая и популярная конструкция. Два параллельных лонжерона с поперечинами, обеспечивающими жёсткость, которые могут располагаться как в одной плоскости, так и менять свой профиль. Такой тип рамного каркаса используют в наши дни при производстве грузовиков, а также внедорожников.
Хребтовая рама
Хребтовый вид менее популярен, можно даже сказать, что он сейчас является редкостью. Основу такого остова составляет одна балка, расположенная посредине, а к ней, как рёбра крепятся поперечины. К одной из особенностей хребтовых рам можно отнести подвеску, которую в этом случае можно выполнить только по независимой схеме. Главным носителем такого остова были грузовики Tatra.
Предлагаем ознакомиться: Нужен ли юрист для сопровождения сделки с недвижимостью?
Что может объединять автобусы и спортивные автомобили? Как оказалось – пространственные рамы. Эти каркасы, больше схожие на несущие кузова, представляют собой как бы 3D-модель автомобиля, но только без кузовных панелей.
Периферийная рама.
Такой тип рам является следующей ступенью эволюции лонжеронных рам. Массово этот тип можно наблюдать на американских автомобилях-дредноутах, и на крупных европейских авто. По принципу таких рам создавался легендарный ЗИЛ-114 и подобные советские лимузины.
В данной конструкции лонжероны разносятся настолько широко, что при установке кузова они располагаются у порогов. Это заметно снижало высоту автомобиля, и понижало уровень пола.
На текущий момент существуют и другие типы рамных кузовов, но о них мы расскажем в следующий раз.
Как нужно ремонтировать раму авто
Но что же делать, если трещины в конструкции все-таки обнаружены? Особенно этому недугу подвержены рамные автомобили — внедорожники. В таком случае, уход за рамным авто будет включать в себя также его ремонт. Причем делать ремонт следует в автосервисе – там, где с вашим автомобилем будут работать настоящие профессионалы.
Ремонт рамного автомобиля стоит доверить проффесионалам
Самое важное условие восстановления поврежденной конструкции – это предотвращение дальнейшего распространения трещины. Для достижения данной цели в конце трещины просверливается небольшое круглое отверстие, а сверху на поврежденное место накладывается кусок уголкового железа, который надежно крепится к лонжерону с помощью пяти болтов (с обеих сторон от трещины). И если все это сделано правильно, то рама автомобиля снова приобретает присущие ей показатели прочности и надежности. Поэтому, не стоит заниматься ремонтом самостоятельно, если вы в этом мало что смыслите – просто внимательно следите за состоянием рамы своего транспортного средства, своевременно ее мойте и красьте, а в случае возникновения повреждений обращайтесь к профессионалам.
Виды рам
Рамы автомобиля могут быть двух основных типов:
- Лонжеронная.
- Хребтовая.
Рассмотрим особенности каждой из рам:
- Лонжеронная рама
— конструкция, которая выполнена из пары лонжеронов, установленных продольно. Для создания такой конструкции применяются специальные швеллера, имеющие различную высоту сечения. В местах наибольшей нагрузки предусматривается максимальная высота конструкции.
Что касается поперечин, то они могут иметь различное исполнение. Встречаются поперечины в форме букв «Х» и «К». Есть также обычные и прямые устройства. Для обеспечения монтажа механизмов на поперечинах и лонжеронах монтируются кронштейны. Чтобы зафиксировать разные рамные элементы применяется система болтов, заклепочная технология и классическая сварка.
Периферийная система — разновидность лонжеронной рамы. Ее главной особенностью является особое изгибание во время изготовления. Это, в свою очередь, приводит к появлению в центральной части большего расстояния. Главная цель конструкторов в данном случае — опустить дно как можно ниже к асфальту;
- Хребтовая рама
— конструкция, в основе которой лежит труба, объединяющая силовой узел и основные узлы трансмиссии. Как следствие, основные детали машины (сцепление, мотор, КПП и основная передача) становятся частью общей рамы. Все элементы закреплены жестко. Момент вращения от мотора к трансмиссии передает вал, монтируемый внутри трубки. Применение такого варианта рамы возможно в том случае, когда колеса имеют независимую подвеску.
Преимущество хребтовой конструкции — в легкости, простоте создания машин с несколькими ведущими мостами, способности выдерживать максимальные усилия на скручивание. Главный минус — сложность обслуживания и ремонта, ведь многие узлы находятся внутри рамы.
Что касается вильчато-хребтовой рамы, как одной из разновидностей, то здесь отсутствует жесткая фиксация главных узлов (трансмиссии и мотора) к одной трубе. В качестве альтернативы выбран вариант с монтажом специальных вилок, на которые и монтируется мотор с трансмиссией.
Рама. Почему внедорожникам так необходима эта деталь?
Если Вы владелец классического внедорожника, созданного для преодоления самых сложных препятствий, то вы поймете почему он имеет раму. Конечно же, эта статья будет интересна и тем, кто хочет углубить свои знания об автомобилях, кто желает начать с основ – с их каркаса, скелета.
Что лучше рама или несущий кузов
Для начала в общих чертах обозначим, что есть рама. В простейшем виде это две параллельные металлические балки (лонжероны), соединённые между собой множеством поперечин.
К этой конструкции крепится подвеска с колёсами, устанавливается двигатель, а потом сверху навешивается кузов. Причём ничего не мешает разработчикам навешивать на одну и ту же раму разные кузова – в этом проявляется одно из её преимуществ.
Рама в качестве основы транспортного средства появилась с самого зарождения автомобильной техники и активно использовалась в этой роли на протяжении многих десятилетий. В чём причина такого долголетия?
Дело в банальном несовершенстве технологий, из-за которого другие варианты скелетов, например несущие кузова, были более тяжёлыми и сложными в производстве. Но время шло, появлялись новые сплавы, совершенствовались конвейеры и повышались требования безопасности.
Все эти факторы отодвинули рамные остовы в сегменте легковых автомобилей на задний план, уступив место несущим каркасам. Справедливости ради нужно сказать, что рамы не забыты окончательно. На их базе и поныне создают высокопроходимые внедорожники и грузовики, потому что там, где высокие нагрузки, подобные конструкции каркаса авто имеют преимущества.
Хребтовая (центральная) рама.
Этот вид пришёл в индустрию из Чехии. Авто и его инженеры разработали и внедрили этот тип в свои автомобили. Труба, как главный элемент конструкции, соединяет картер заднего ведущего моста с двигателем и трансмиссией. Внутри трубы, которая несёт на себе всю нагрузку, находится вал без карданного шарнира, который передаёт момент на колёса. То есть, жёстким соединением, в отличии от современных автомобилей.
Основными преимуществами такого типа являются: высокая жёсткость на кручение и возможность создания многоосных полноприводных конструкций без особых сложностей. Недостаток – трудный доступ к агрегатам, которые встроены в раму.
Ранее эти рамы применялись на легковушках. На сегодняшний день грузовики-вездеходы марки «Татра» являются носителями такой конструкции. Такая машина становилась чемпионом в классе грузовиков на марафоне Париж-Дакар, и четыре раза получала серебро.
Эволюция и разнообразие рам
И все же что лучше рама или несущий кузов…Если о рамах, то по своему исполнению рамы довольно разнообразны. Существуют такие виды:
- лонжеронные;
- хребтовые;
- пространственные.
Лонжеронная рама
Лонжеронная рама достаточно простая и популярная конструкция. Два параллельных лонжерона с поперечинами, обеспечивающими жёсткость, которые могут располагаться как в одной плоскости, так и менять свой профиль. Такой тип рамного каркаса используют в наши дни при производстве грузовиков, а также внедорожников.
Хребтовая рама
Хребтовый вид менее популярен, можно даже сказать, что он сейчас является редкостью. Основу такого остова составляет одна балка, расположенная посредине, а к ней, как рёбра крепятся поперечины. К одной из особенностей хребтовых рам можно отнести подвеску, которую в этом случае можно выполнить только по независимой схеме. Главным носителем такого остова были грузовики Tatra.
Пространственные или каркасные рамы
Что может объединять автобусы и спортивные автомобили? Как оказалось – пространственные рамы. Эти каркасы, больше схожие на несущие кузова, представляют собой как бы 3D-модель автомобиля, но только без кузовных панелей.
Интегрированная рама
Рассказывая на нашем сайте Vodi.su о внедорожниках, мы упоминали, что кузовные конструкции бывают трех основных видов:
- рамные — УАЗ-Патриот, Mitsubishi L200, Jeep Wrangler и другие;
- несущий кузов — практически все седаны и хэтчбеки;
- интегрированная рама.
Вот как раз интегрированной раме мы и собираемся посвятить данную статью.
Чтобы разобраться с темой, нужно сначала вспомнить об устройстве двух остальных видов. Так, обыкновенная рама автомобиля представляет собой конструкцию, напоминающую лестницу. Основными ее элементами являются лонжероны и поперечины, соединенные между собой с помощью сварных швов, заклепок, болтов повышенной прочности.
Такая рама обеспечивает высокую жесткость платформы и некоторую независимость кузова — он может перемещаться относительно рамы, что имеет важное значение при езде по бездорожью или если речь идет о грузовых автомобилях. Кабина крепится к платформе с помощью заклепок или болтов, а для смягчения применяются подушки из армированной резины для поглощения колебаний.
Несущий кузов или основание — кузов конструктивно объединен с рамой и представляет с ней одно целое. Можно сказать, что кабина приварена к раме, либо, если речь идет о более современных автомобилях, кабина с рамой штампуются из одного куска металла. Такая конструкция привлекательна для производителя своей легкостью, но в то же время страдает комфорт — любые неровности воспринимаются весьма болезненно. Соответственно, на авто подобной конструкции можно ездить исключительно по более или менее ровным дорогам.
Интегрированная рама (рамно-кузовная конструкция) является переходным звеном между двумя выше описанными типами.
Ее основные параметры:
- рама на лонжеронах неразрывно связана с кузовом с помощью сварных швов;
- кузов является неразборным и воспринимает все нагрузки наравне с платформой;
- имеются полноценные лонжероны, соединяющие переднюю и заднюю часть автомобиля;
- поперечины применяются для придания жесткости.
Понятно, что производители постоянно совершенствуют устройство несущей части автомобилей, поэтому за всю историю автомобилестроения появлялось множество видов и подвидов различных конструкций, но если мы возьмем, к примеру, рамный внедорожник и SUV с интегрированной рамой, то разница очевидна:
- рамные — соединение рамы и кузова разъемное, то есть без особого труда можно снять кабину и переустановить на новую платформу;
- рамно-кузовная несущая конструкция — снять кабину можно только с помощью болгарки, срезав ее.
Соответственно, интегрированный кузов имеет больше общего с несущим, разница состоит лишь в деталях: в первом применяются полноценные лонжероны, во втором — подрамники, которые могут находиться в передней части автомобиля под двигателем и коробкой передач, либо только спереди и сзади для придания жесткости.
Исходя из всего выше сказанного, можно сделать следующие выводы:
- несущий кузов — идеальный выбор для автомобилей малого и среднего классов, которые преимущественно передвигаются по качественному асфальтированному покрытию;
- интегрированная рама — практически все SUV (кроссоверы), пикапы, малые и средние внедорожники, 5-7-местные минивэны;
- рамная конструкция — полноразмерные кроссоверы и внедорожники, грузовые авто, автобусы, микроавтобусы, сельхоз техника, гоночные автомобили.
Преимущества и недостатки
Рамно-кузовная конструкция не может быть идеальной, впрочем, как и любая другая, тем не менее она пользуется популярностью по целому ряду причин:
- относительная простота сборки — в сварочном цехе приваривают раму к кузову, без дополнительного крепежа;
- нагрузки равномерно распределяются по всей поверхности;
- благодаря меньшему весу автомобиль легче поддается управлению;
- повышенная прочность на кручение — кузов не будет деформироваться при резком торможении, на виражах, при перегрузках.
Минусы тоже есть:
- сложности ремонта — интегрированную раму нельзя ремонтировать, только приваривать, особенно если появилась коррозия;
- уступает по прочности рамной платформе;
- в местах сварных швов быстро нарастает усталость металла, что приводит к быстрому износу при агрессивной манере езды.
Нужно также отметить, что свои минусы есть у любого типа, поскольку идеала достичь невозможно.
(4 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Рамные и несущие кузова: противостояние
Что ж, друзья, нам осталось выяснить, почему, несмотря на свою простоту, рамные каркасы уступили место под солнцем несущим кузовам.
Одной из главных причин стала их низкая пассивная безопасность – при разработке автомобиля с рамным остовом практически невозможно создать так называемые зоны деформации.Помимо этого, сам кузов, где находятся водитель и пассажиры более уязвим, а если начать его усиливать разными элементами, то в результате получим очень тяжёлую машину, что также недопустимо в современных реалиях.
На этом, уважаемые коллеги, разрешите откланяться. Подписывайтесь на рассылку, и Вы никогда не пропустите свежие и интересные статьи. Делитесь с друзьями в соц.сетях и обсуждайте прочитанное, так вы глубже усвоите материал.
До новых встреч!
Тэги автомобиль
Безрамная несущая система
Безрамная конструкция или как ее еще называют – кузовная, применяется на подавляющем большинстве легковых автомобилей и на небольших автобусах. Кузовная несущая система имеет некоторые преимущества перед рамной:
- намного меньшая масса автомобиля;
- более низкий центр тяжести, что обеспечивает повышенную устойчивость автомобиля;
Однако учитывая тот факт, что кузов является одновременно несущей конструкцией, то он воспринимает все нагрузки, воздействующие на автомобиль, а также вибрации от двигателя. Безрамная конструкция более трудоемка в изготовлении, а также в ремонте и обслуживании. Тем не менее, считается, что кузовная несущая система более совершенна в плане безопасности, хотя это весьма спорный вопрос.
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.
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.
Способы восстановления и ремонта
Видео: Как вытянуть лонжерон своими руками, В ЛЕСУ)
Главная проблема использования лонжеронов в несущем кузове – очень трудное их восстановление и ремонт. Но и без них в конструкции авто не обойтись.
Как уже отмечено лонжероны составного типа, состоящие из нескольких деталей, еще можно ремонтировать путем замены поврежденного элемента, но и здесь есть свои нюансы. Таким образом можно устранить только трещины и другие незначительные повреждения этого элемента.
Можно трещины также и заварить при помощи сварочного аппарата, хотя и здесь тоже не все просто. Титановые и алюминиевые сплавы очень плохо подвергаются сварке, поэтому такие работы должен проводить профессионал, знающий все особенности работы с такими металлами.
Если лонжерон «повело» или имеются незначительные деформации, то возможно восстановление его геометрии на специальном стенде – каролинере. Но и эта операция не из легких, поскольку для доступа к поврежденному элементу приходится разбирать практически весь автомобиль.
Допускается частичная замена лонжерона. Производится она в случае, когда деформирован лишь небольшой участок на конце элемента. В таком случае поврежденную часть отрезают, а на ее место приваривают новый. Но такая операция возможна только с условием, что основная часть элемента не имеет никаких повреждений.
Полная же замена деформированного лонжерона – операция очень рисковая. Доказательством тому является то, что при сильном повреждении этого элемента кузов считается непригодным для дальнейшего использования.
И все же такая операция выполняется. Но при этом никто не предоставит полной гарантии того, что геометрия кузова восстановиться, а вот усугубить проблему попыткой замены лонжерона можно запросто. Да и сами такие работы являются очень дорогостоящими, поэтому не всегда целесообразно делать ее, учитывая то, что все вмешательства в конструкцию кузова обязательно скажутся на безопасности.
Что такое лонжерон? Какие последствия ждут автомобиль, если лонжерон «устанет» или «уйдет»? Может ли он лопнуть? Как выглядит? И, в конце концов, где находится этот элемент автомобиля? На все эти вопросы мы ответим в этой статье, при чем сделаем мы это так, чтобы понятно было всем водителям.
Лонжерон представляет собой трубу прямоугольного сечения, также его можно назвать продольной балкой набора кузова. Проходят они через заднюю или переднюю часть кузова. Конструкции корпуса отличаются по многим признакам, поэтому бывают лонжероны, проходящие насквозь между бамперами.
ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше»
Лонжероны могут быть как составными (выглядит как набор железных деталей), так и цельными (изготавливаются штамповочным путем или фрезерованием – выглядит как цельная деталь). В стандартной конструкции обычно их два: левый и правый. Каждый делится на условных три части: задний, передний и средний лонжерон. К тому же передний левый, лонжерон крыла и задний находятся выше, относительно. Относительно друг друга они чаще всего расположены параллельно, но в некоторых рамах они находятся под малым углом.
Лонжероны – это неотъемлемая часть любого авто, независимо от типа кузова. На фото вы можете посмотреть наглядно, где они находятся. Что касается материала, то чаще всего изготавливается из титановых или алюминиевых сплавов для кузова автомобиля, а также из композитных слоев. Основное сечение в детали – это швеллер (выглядит как П-образное сечение) – в самых нагруженных местах сечение увеличивается.
Рамно-кузовная конструкция
Такая несущая система применяется преимущественно в автобусах. В рамно-кузовной несущей системе рама и кузов объединены в единую конструкцию. Нагрузки, воздействующие на автомобиль при движении, воспринимаются как рамой, так и каркасом кузова. Такая система весьма проста в изготовлении и обслуживании. В плане массы автомобиля и его устойчивости, рамно-кузовная система также выигрывает у рамной.
https://korrekt29.ru/remont-avtomobilya/ramnaya-konstruktsiya-kuzova-tipy-i-osobennosti.html
https://i-ride.ru/lajfhaki/vidy-ram.html
https://honda-1.ru/na-zametku/nesushchaya-sistema-avtomobilya.html