Рама – разновидность несущей системы транспортного средства, она держит в целости всё содержимое автомобиля и не даёт всему конструктору рассыпаться на мелкие детали. На раму устанавливается всё техническое оборудование автомобиля, и уже готовая рамная конструкция называется рамным шасси. К законченному рамному шасси крепится сам кузов. Рама занимает примерно 15% от всего веса автомобиля, то есть это самая тяжёлая его часть.
1. Роль рамы в общей конструкции автомобиля
Автомобили, построенные с помощью рамной конструкции, рассчитаны на высокие нагрузки. Такие автомобили должны быть способны перевозить большой груз и легко преодолевать тяжёлую дорогу. Поэтому к рамному производству довольно высокие прочностные требования. Она должна быть стойкой к колебаниям на дорожных неровностях.
2. Основные виды рам кузова
2.1 Лонжеронные рамы
Такие рамы состоят из двух металлических продольных балок, проходящих через всю длину кузова. Их ещё называют лонжеронами, отсюда рама получила своё название. Лонжеронная рама своим видом напоминает лестницу. Балки соединяются между собой траверсами – поперечинами, придающими такой раме жёсткости. А сами элементы рамы соединяются между собой сваркой или заклёпками. Это самый распространённый вид автомобильных рам.
Машины с лонжеронными рамами характеризуются достаточно опущенным полом, большим весом и громоздкостью. Эти особенности и являются главными недостатками такой рамы. Лонжеронные рамы чаще используют при построении грузовиков и внедорожников, в местах большей нагрузки делают уплотнения металла.
2.2 Хребтовые рамы
Состоят из одной продольной балки (или трубы), внутри которой размещаются трансмиссионные валы, и которая соединяет картер заднего ведущего моста с силовым агрегатом и трансмиссией. Автомобили с хребтовыми рамами преобладают меньшим весом над автомобилями с лонжеронными рамами, а также большей крутильной жёсткостью.
Но большим минусом такой конструкции является сложность ремонта машины, так как требуется разбирать её полностью, чтобы устранить даже маленькую неполадку. Такого вида рамы использовались в изготовлении автомобилей чешской компанией Tatra.
2.3 Вильчато-хребтовые рамы
Это подвид хребтовых рам, и его главной особенностью является то, что и передняя, и задняя части представляют собой трезубцы, основой которых есть центральная труба каркаса, а от неё уже отходят два , которые используют для крепления узлов и агрегатов. В них используется обычный карданный вал, а картеры мостов и двигателя не являются единым целым с центральной трубой. Главный недостаток таких машин – неважная управляемость из-за расположения мотора сзади. В наше время такой вид рамной конструкции в автомобилестроении уже не используется.
Разновидность лонжеронных рам, которую начали массово применять на крупных европейских легковых авто и американских «дредноутах» в 60-х годах. В этих рамах лонжероны размещены так широко сзади, что при установке кузова находятся у порогов, что позволило значительно повысить уровень пола и уменьшить саму высоту автомобиля. Большие плюсы такого авто в том, что он максимально приспособлен к боковым ударам, но и минус немаленький есть – кузов автомобиля должен быть более прочным и жёстким, так как рама неспособна выдержать большую нагрузку.
2.5 Пространственные рамы
Эти наиболее сложный вид рамной конструкции, который используется в производстве спортивных авто. Это конструкция из тонких легированных труб, которым несвойственно кручение. Трубные конструкции плохо переносят испытание на изгиб. И сегодня они уступили место в автомобилестроении монококам, но получили применение в автобусостроении.
3. Преимущества и недостатки рамных конструкций
Благодаря раме транспортное средство гораздо легче ремонтировать, а также собирать на заводе. Рамная конструкция тем и отличается от кузовной, что все её поломки можно исправить с помощью хорошего мастера и материала. Также важным преимуществом рамной конструкции машины является то, что у такого автомобиля после долгих путешествий по плохим дорогам не будет перекосов дверных проёмов и трещин стоек лобового стекла, более долговечная ходовая. Ещё у рамного автомобиля склонность к опрокидыванию немного ниже, чем у кузовного.
Как видим, у рамных автомобилей есть множество достоинств, но недостатки дают возможность кузовным конструкциям преобладать в производстве легковых машин. Первый недостаток – значительно увеличенная масса автомобиля при отделении функций кузова от функций рамы, а при увеличении массы автомобиля повышается и его расход топлива. Второй – это то, что лонжероны под кузовом занимают много места, и это затрудняет посадку в автомобиль и забирает значительную часть пассажирского салона.
Также низкий уровень пассивной безопасности, так как возможно смещение рамы относительно кузова при ударе. По этим причинам несущий кузов стал незаменим для легкового автомобиля. А рамные конструкции прекрасно справляются с трудными условиями передвижения грузовиков.
4. Область применения рамных конструкций
Рамные конструкции используют, в основном, в производстве внедорожников и грузовых машин, так как рамная конструкция способна принимать большую нагрузку. Ещё раму имеют легковые автомобили премиум-класса и некоторые автобусы.
За всю историю виды рам менялись не один раз, сначала их делали клёпаными и литыми. Клёпаные рамы – самые распространённые, самые простые в производстве и технологичны.
Клёпаными и литыми способами, в основном, делали легковые авто. Литые машины – сильно затратные по времени изготовления и являются довольно дорогим удовольствием. Поэтому сварные конструкции рам вошли в историю легко и остались там надолго.
Сварную технологию применяют и в наше время, потому что это просто, надёжно и недорого. А также этот способ одинаково прекрасно подходит для изготовления как легковых авто, так и грузовиков. Заключается этот метод в том, что отдельные детали выливают, а потом сваривают между собой.
Ну и напоследок, несколько примеров автомобилей с рамной конструкцией :
UAZ Patriot (улучшенная версия УАЗ 3160);
Внедорожники от Great Wall;
Haval H3, Haval H5;
Внедорожники от SsangYong;
Actyon i Actyon Sports;
Флагман Rexton.
) внедорожников свойственна рамная конструкция кузова. А вы знаете, что это такое? И чем скажем кузов на раме, отличается от кузова обычного рядового автомобиля? Если нет, тогда сегодняшняя статья именно для вас …
Как обычно начнем с определения.
– строение автомобиля, при котором все важные технические узлы и элементы крепятся на определенную жесткую раму. К таким элементам можно отнести – части подвески, двигатель, трансмиссию, мосты (передний и задний) и собственно сам кузов (он также крепится на раму).
Простыми словами, рама здесь как ключевой соединяющий элемент всех узлов (если хотите как скелет человека), также она принимает на себя всю нагрузку при езде автомобиля. Если на раму не одевать кузов, а на ней будут закреплены все основные узлы, то она запросто может передвигаться. Например на наших УАЗ именно так и реализовано.
Для чего нужна рамная конструкция кузова?
Рама кузова — как правило, самый прочный элемент, автомобиль с таким строением может выдерживать большие нагрузки (как в грузоподъемности, так и в проходимости). Вот почему такую конструкцию кузова имеют в основном «тяжелые» внедорожники, грузовые автомобили, микроавтобусы и некоторые большие автобусы. Внедорожникам рама нужна для того, чтобы преодолевать очень плохие дороги, высокие подъемы и болотистую местность. Грузовикам и автобусам — для большей грузоподъемности.
Устройство рамы кузова
Если утрировать, то строение простое до безобразия. Две продольные металлические балки, которые соединяются поперечными. Обычно продольных балок всего две, а вот поперечных может быть значительно больше. Раньше продольные балки шли практически параллельно друг другу, но скоро выяснилось, что такое строение не очень то удобное, потому как двигатель который закрепляли на раме был очень высоко посажен. Поэтому позже переднюю часть расширили (чтобы двигатель крепился между продольными балками), а заднюю часть сузили, особенно в строениях грузовых автомобилей (также жесткость рамы увеличивается, соответственно увеличивается и грузоподъемность).
Нужно отметить что рама — это самая тяжелая часть кузова, около 20 % общей массы автомобиля. Но разработчики бьются над более легкими и прочными материалами, ведь чем меньше масса, тем меньше расход топлива.
По изготовлению рамы можно подразделить:
— НА клепанные (самый распространенный вид), элементы рамы присоединяются друг к другу при помощи клепок
— НА болтах, более трудозатратен, а поэтому менее распрастранен. Элементы соединяются болтами и гайками
— Сварная рама, самый редкий вид. В основном используют для тяжелой спец. техники. Элементы привариваются друг к другу.
Основные виды рам кузова
Есть несколько основных видов:
«Лестничная» или лонжеронная . Как понятно из названия, похожа на обычную лестницу. Тут нет слабых мест все элементы очень прочные, поэтому такие виды устанавливаются в основном на грузовой коммерческий транспорт. Посмотрите пример видео
Переферийные или «кузовные» . Передняя и задняя части узкие, а вот центральная часть (которая находится под большой частью кузова) расширена. Это делают для того чтобы опустить в эту часть кузов, тем самым сделав автомобиль намного ниже, что благоприятно сказывается на аэродинамике.
Хребетная . Усиленная центральная часть рамы, представляет из себя трансмиссионную трубу. Основное применение в автомобилях, где независимая подвеска как спереди, так и сзади. Очень прочная на кручение, однако используется редко из-за сложного строения и трудного ремонта.
«Гоночная», решетчатая или трубчатая . Представляет из себя — не только раму, но и практически полный каркас автомобиля, строится из тонких (но прочных и легких) труб. Используются на спортивных автомобилях (отсюда и название), наверное все видели обвязку спортивных авто, это именно рамное спортивное строение кузова.
Плюсы и минусы
НУ и в заключении давайте поговорим о плюсах и минусах рамной конструкции кузова
1) Большинство рам имеют простую конструкцию
2) Легкий ремонт
3) Простая сборка (особенно если собрана на клепках)
4) Улучшенная проходимость автомобилей
5) Улучшенная грузоподъемность
1) Из-за того, что разделяют раму и кузов, увеличивается масса автомобиля
2) Меньше простора в салоне. Из-за того, что кузов устанавливается между продольными направляющими
3) Автомобиль на раме намного жестче. Как правило, подвеска используется с применением рессор, и редко пружин. Потому как рессоры могут нести большую массу.
4) Сложная посадка. Автомобили высокие, если нет ступенек, забраться не просто.
5) Хуже пассивная безопасность. Кузов просто срывает с рамы при сильном ударе.
Как видите — рамный кузов автомобиля создан в основном для сложных дорожных условий, либо для перевозки больших грузов. Для обычного комфортного передвижения по городу «рама» не пригодна, лучше смотреть в сторону автомобиля с несущим кузовом, но это совсем другая история.
Сейчас небольшое видео рамы кузова в сборе, смотрите для лучшего понимания.
НА этом все, читайте наш АВТОБЛОГ
Сегодня мы узнаем, что называется рамной конструкцией кузова автомобиля , каким строением обладает и 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
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
.
{banner_adsensetext}
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 .
{banner_yandexblokrtb1}
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 .
- 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 более жесткой , 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
.
Видео обзор: "Рамный кузов: особенности, конструкция, виды, плюсы и минусы"
В заключении отметим, что рамный кузов
призван выдерживать
не только механические компоненты
автомобиля, то также он должен еще бороться
со статическими
и , не допуская
чрезмерной деформации
элементов. Как установлено множеством испытаний, на сегодняшний день наилучшим
образом справляются
с поставленными задачами рамы
, изготовленные
из высоко углеродистой стали
. В некоторых автомобилях можно также встретить раму кузова
, изготовленную из алюминия
, который призван радикально снизить массу несущей конструкции
транспортного средства. Справочно заметим, что эталонным внедорожником
является автомобиль, оснащенный рамой посаженной
на высоко приподнятый
над землей жесткий металлический каркас
.
БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.
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.
Дополнительные элементы конструкции автомобильных рам
К раме крепят кронштейны для рессор, амортизаторов, крыльев, подножек и другие элементы кузова и кабины автомобиля.
На переднем конце рамы устанавливается буфер и буксирные клюки. Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов при наездах и столкновениях. В задней части грузовых автомобилей расположено буксирное устройство.
На усиленную переднюю поперечину устанавливают переднюю опору двигателя.
Тягово-сцепное устройство автомобиля
Тягово-сцепное устройство (или, как его обычно называют - фаркоп) предназначено для сцепки автомобилей тягачей с прицепами и смягчения осевых толчков, возникающих при движении автопоезда.
Тягово-сцепное (буксирное) устройство (рис. 1, б
) представляет собой стальной кованый крюк 18
, на стержне которого между двумя упорными шайбами 9
и 20
установлен резиновый упругий элемент 10
, поджимаемый гайкой 8
. Стержень крюка в сборе с буфером размещен в корпусе 11
, который вместе с крышкой 19
болтами прикреплен к задней поперечине рамы. Выступающий из стакана конец стержня с зашплинтованной на нем гайкой 8
закрывается колпаком 7
.
Защелка 17
крюка стопорится собачкой 13
, установленной на оси, а также предохранительным шплинтом 14
, соединенным цепочкой 16
и входящим в отверстие собачки 13
.
Надрамник автомобиля-самосвала
Несущая система автомобилей-самосвалов кроме основной рамы включает еще дополнительную укороченную раму – надрамник, на который устанавливается грузовой кузов и крепятся элементы механизма подъема кузова. Надрамник позволяет снизить нагрузку на заднюю часть основной рамы автомобиля при подъеме кузова во время разгрузки, принимая часть этой нагрузки и распределяя ее равномерно по основной раме. Надрамник выполняется сварным из штампованной листовой стали. Он крепится к раме самосвала с помощью стремянок и болтовых соединений.
На рис. 3
показан надрамник автомобиля самосвала марки «КамАЗ», который состоит из двух лонжеронов 3, соединенных поперечинами 2,4,8
и 11
. В задней части, где возникают наибольшие нагрузки, надрамник имеет Х-образный усилитель 6
, а его лонжероны снабжены усилителями 7
.
Поперечины 2
и 11
имеют корытообразное сечение, остальные поперечины имеют швеллерное сечение.
К лонжеронам приварены кронштейны крепления надрамника к раме 10
, ограничители боковых перемещений надрамника, кронштейны резинометаллических опор 1
кузова и кронштейны 9
осей опрокидывания кузова. К поперечине 11
прикреплены нижняя опора гидроцилиндра подъемного механизма кузова, кран управления и клапан ограничения подъема кузова.
На поперечине 2
установлена резинометаллическая опора 5
, служащая дял фиксации кузова в поперечном направлении. На поперечине 4
закреплен кронштейн страховочного троса ограничителя опрокидывания кузова.
Безрамные несущие системы автомобилей рассмотрены в разделе «
Как собрать воедино все агрегаты самобеглой коляски, обеспечив их точное взаиморасположение при любых условиях движения? Первые автоинженеры об этом долго не думали. Все было уже придумано до них, и варианты были перед глазами: или несущий "кузов" телеги и кареты, или рамная конструкция паровоза и прочего железнодорожного транспорта. Тогда вопрос был решен в пользу рам, а сегодня автомобили с традиционной рамной конструкцией встречаются довольно редко. Хотя элементы рамной схемы использует большинство современных серийных машин.
Что такое рама?
В общем понимании рама (в терминологии первой половины прошлого века - остов) - это пара лонжеронов из металлического профиля, соединенных несколькими поперечинами. Рама служит основой, силовым каркасом, на который "навешиваются" кузов, силовой агрегат, элементы подвески и т.д.
Почему конструкторы выбирали раму?
1. Несущий кузов был или недостаточно жестким, или слишком тяжелым - сказывался тогдашний низкий уровень технологий.
Важная особенность рамной конструкции, плоской по сути, заключается в низком сопротивлении кручению по сравнению с несущей конструкцией коробчатого по своей сути кузова. На протяжении всей "рамной эпохи" этот вопрос решали двумя способами - увеличивая толщину металла и количество поперечин или меняя характеристики самого металла.
Проблема в принципе оказалась решаемой, тем более не всегда низкая сопротивляемость кручению вредила автомобилям. Так, в массовом советском грузовике ЗИС-5 "эластичная" рама ("перепады" между диагонально противоположными концами рамы могли достигать 3-4 см) значительно повышала проходимость трехтонки, не позволяя на ухабах колесам вывешиваться. Потеря контакта колеса ведущего моста с дорогой чревата остановкой машины из-за "ухода" крутящего момента на поднявшееся колесо, поэтому трехтонка ЗИС ценилась на фронтовом бездорожье в период Великой Отечественной.
ЗИС-5
2. На одной и той же платформе можно было продавать множество моделей автомобилей под разные запросы клиентов.
Это сейчас термин "платформа" понимают как некую общность деталей двух разных авто. В первой половине ХХ века технология работала буквально.
Многие автомобили продавались в виде шасси - рамы со всеми агрегатами ходовой части вплоть до руля и педалей, а кузов клиент уже сам заказывал специализированному ателье. В итоге покупатель, обладая достаточным количеством финансов, мог позволить себе абсолютно эксклюзивный авто с полностью серийной агрегатной базой. Сейчас такое уже, увы, невозможно.
"Остов" автомобиля начала века, фото: Wikipedia.org
Эволюция рамы
Изначально для изготовления остова применялись твердые породы дерева, реже -металлические трубы. В 1910-х годах на грузовых автомобилях уже стали внедрятся рамы с привычным нам открытым профилем.
Лонжеронные рамы
В английской терминологии этот вид рам часто называют лестничным из-за внешней схожести с одноименным предметом. Два продольных лонжерона чаще всего выполнены из открытого профиля. Форма поперечных балок бывает разной (К-образные, Х-образные, перпендикулярные), а фрагменты рам могут соединяться между собой при помощи сварки (преимущественно легковые автомобили), заклепок (грузовики) или даже болтов (штучные экземпляры).
Лонжеронная рама, фото: Wikipedia.org
Сегодня клепаные рамы чаще всего применяются на пикапах и грузовых автомобилях. К лонжеронным рамам некоторые инженеры также относят и Х-образные рамы, которые значительно легче (на них построена вся американская классика 50-х, а также советские "Чайки" - ГАЗ-13 и ГАЗ-14). Главное преимущество лонжеронной рамы - простота конструкции и технологичность. Главные же недостатки - большой вес и громоздкость, что отрицательно сказывалось на полезном пространстве внутри машины.
"Чайка" ГАЗ-13
Хребтовые рамы
История хребтовых (центральных) рам началась в 20-х годах ХХ века в Чехии. Конструкторы автомобилей марки "Татра" первыми разработали и внедрили новую схему в свои автомобили. Главный элемент конструкции - труба, соединяющая картер заднего ведущего моста с силовым агрегатом и трансмиссией. Внутри этой несущей на себе всю нагрузку трубы расположен вал без карданного шарнира, передающий крутящий момент с двигателя на колеса. То есть соединение, в отличие от всех современных задне- и полноприводных автомобилей, было жестким.
Как показал опыт эксплуатации, основными преимуществами хребтовой рамы являются высокая крутильная жесткость и возможность легко создавать многоосные полноприводные конструкции. Основным недостатком считается трудный доступ к встроенным в раму агрегатам.
Хребтовые рамы в свое время применялись на легковушках, а сегодня успешно применяются как раз на г . Достаточно сказать, что на такой машине "Татра" Карел Лопрайс, выступая в марафоне Париж - Дакар, за 14 лет (с 1988 по 2002 год) шесть раз становился чемпионом в классе грузовиков и четырежды завоевывал серебро.
Грузовой автомобиль "Татра"
Вильчато-хребтовые рамы
И снова Чехия… Вильчато-хребтовые рамы появились впервые перед Второй мировой на автомобилях родом из этой страны - "Шкодах" и "Татрах". Иногда вильчато-хребтовые рамы называют видом хребтовых рам. Главная особенность данного вида в том, что передняя и задняя части представляют собой трезубцы, образованные центральной трубой каркаса и отходящими от нее двумя лонжеронами, которые используются для крепления узлов и агрегатов.
В отличие от автомобилей с хребтовой рамой, в машинах с вильчатой конструкцией используется обычный карданный вал, а картеры мостов и двигателя не являются единым целым с центральной трубой. Яркими носителями этой конструкции являются довоенные "Татра-77" и "Татра-87". Это были революционные для своего времени комфортабельные автомобили: они отличались одновременно крайне низким для 30-х годов прошлого века коэффициентом лобового сопротивления (0,34), умеренным "аппетитом" и неважной управляемостью, вызванной заднемоторной компоновкой. Сегодня вильчато-хребтовые рамы в автомобильной промышленности не используются.
"Татра-87"
Периферийные рамы
Они являются следующим витком эволюции лонжеронных рам и нашли массовое применяться на американских "дредноутах" и крупных европейских легковых авто (к примеру, Opel Admiral) первой половины 60-х, по этому же принципу созданы все советские представительские лимузины, начиная с ЗИЛ-114.
Лонжероны в данной конструкции разнесены так широко, что при установке кузова они оказываются возле самых порогов. Вывод массивных элементов рамы к бортам автомобиля позволил конструкторам заметно понизить уровень пола в машине и уменьшить высоту самого автомобиля.
Периферийная рама
Главными плюсами периферийной рамы считаются высокая стойкость конструкции к боковым ударам, а также лучшая приспособленность к конвейерной сборке. Главный же ее недостаток заключается в том, что такая рама не может сама воспринимать все нагрузки, поэтому кузов автомобиля должен быть более прочным, жестким, что сказывается на его весе.
До недавних пор (до 2012 года) с таким типом рамы выпускался комфортабельный седан Ford Crown Victoria, ставший символом американского такси и полицейского автомобиля 1990-2000-х годов. Инженерам удалось достигнуть удивительных показателей комфорта, в том числе благодаря применению особых резиновых демпферов, через которые кузов крепился к раме.
Ford Crown Victoria
Пространственные рамы
Пространственные или трехмерные рамы впервые появились в большом автоспорте в 20-х годах прошлого века. Они чаще всего создавались из тонких труб (изготавливавшихся с применением легированных сталей, изделиям из которых несвойственно кручение).
Вообще, трубные конструкции с трудом переносят нагрузки на изгиб. Поэтому, конструкторы стремились всегда к тому, чтобы трубы нагружались только на сжатие или растяжение, но не "на излом". Сегодня в автоспорте пространственные рамы уступили место монококам, но обрели вторую жизнь в автобусостроении. Кстати, до начала 2000-х годов все минивэны Renault Espace были построены именно на пространственной раме - трубчатый каркас обшивали кузовными панелями. Ради безопасности и удешевления производства от этой схемы отказались.
Пространственная рама Mercedes-Benz 300SL Coupe (Gullwing) W198 (1954)
Несущее днище
Несущее основание автомобиля - это промежуточный этап между рамной конструкцией и несущим кузовом. В этом варианте рама объединяется с полом кузова. Самым массовым и самым известным обладателем несущего днища является германский "Фолькваген Жук", у которого кузов крепился к плоской панели пола на болтах. Также по схожему принципу выполнен другой массовый автомобильчик из соседней Франции - Renault 4СV аналогичной с "Жуком" заднеприводной компоновки.
Хоть ее кузов и был уже типичным цельнонесущим, спереди у нее имелся полноценный подрамник. Вваренный в пол, он имел вид двух лонжеронов, тянущихся от переднего бампера до зоны ног передних пассажиров. Впрочем, интеграция рам в тело кузова (или, если хотите, "обрастание" кузова элементами рам) - это уже другая тема, которой мы посвятим следующую статью.
ГАЗ-21 "Волга"