Рама (автомобиль)
Рама автомобиля Land Rover III. 2008 год.
У автомобилей с несущим кузовом либо функции рамы выполняет сам кузов (обшивка с местным усилением), либо рама (или заменяющие её подрамники) конструктивно объединена с кузовом и не может быть от него отделена без нарушения структурной целостности (последний вариант иногда выделяют в отдельный тип автомобилей с интегрированной рамой). К отдельной раме кузов обычно крепится при помощи кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, служащими для уменьшения уровня вибраций, воздействующих на водителя и пассажиров.
К раме, как правило, крепятся все основные агрегаты автомобиля - двигатель , трансмиссия , мосты, подвески , рулевое управление. Вместе они образуют шасси . Рамное шасси представляет собой законченную конструкцию, которая, как правило, может существовать и передвигаться отдельно от кузова.
В настоящее время рамные шасси применяют главным образом на тракторах и грузовых автомобилях, но в прошлом многие легковые автомобили также имели рамное шасси. Также отдельную раму часто имеют «жёсткие» внедорожники.
В автомобилестроении различают следующие виды рам: лонжеронные , периферийные , хребтовые , вильчато-хребтовые , несущее основание , решётчатые (они же трубчатые, пространственные ).
История
Рамы появились на заре развития автомобильной техники. Отдельная рама была чисто автомобильным решением несущей системы , причём идея был позаимствована у железнодорожного транспорта, так как конные экипажи обходились деревянным каркасом кузова из-за существенно меньших нагрузок.
Изначально рамы делали из твёрдого дерева, реже - круглых металлических труб.
В первое десятилетие XX века получили повсеместное распространение рамы из штампованных профилей прямоугольного сечения, на грузовиках их конструкция и до нашего времени изменилась лишь в деталях.
В 1915 году Х. Хэйз (H.J. Hayes) предложил несущий кузов, выполняющий функции рамы. Реализована на практике эта идея была намного позже. В последующие годы несущие кузова получают всё большее распространение, и перед Второй мировой войной они уже были достаточно привычны. Массовыми они стали уже в послевоенный период.
В двадцатые годы чехословацкая фирма «Татра » разработала хребтовую раму, применив её на ряде легковых и грузовых моделей. Широкого распространения за пределами чехословацкого автопрома эта схема, впрочем, не получила (единственным без всяких оговорок массовым примером её использования «в чистом виде» был Фольксваген Жук , но его конструкция была частично скопирована как раз с разработок «Татры», что в послевоенные годы было подтверждено в ходе судебного разбирательства).
В тот же период времени появляются первые кузова с пространственной рамой, первым примером была Lancia Lambda 1922 года (иногда считается первым автомобилем с несущим кузовом, но скорее она имела трубчатую пространственную раму). Разработчики были вдохновлены конструкцией лодочных корпусов.
Практически одновременно на фирме «Обёрн» («Auburn») в США была создана лонжеронная рама с Х-образной поперечиной, объединявшая высокую крутильную жёсткость и относительную лёгкость.
Несущий кузов автомобиля Nash 1942 года.
В тридцатые годы в Европе всё больше производителей легковых автомобилей отказываются от рамы, применяя на своих конструкциях самонесущий кузов - но это ещё не были несущие кузова в полном смысле этого слова: в оконечностях их несущую структуру всё же образовали подрамники - своего рода короткие лонжеронные рамы, приваренные или, чаще, притянутые к кузову болтами.
Некоторые европейские автомобили тех лет, например довоенный Ford Prefect или КИМ-10 , имели сильно облегчённую раму, которая хотя и была физически отделена от кузова, но сама по себе не имела достаточной жёсткости для восприятия возникающих при движении автомобиля нагрузок, делая это лишь в сборе с полунесущим кузовом; такая рама служила для облегчения сборки автомобиля на заводе - на конвейере сначала к раме крепили все агрегаты, а затем её уже в подсобранном виде крепили к кузову.
Однако в США тех лет по прежнему большинство производителей продолжают выпускать автомобили с рамным шасси, во многом - из-за традиции ежегодного обновления дизайна: при рестайлинге меняли кузов, но рама могла оставаться практически без изменений многие годы. Американская фирма Nash, напротив, перешла на несущие кузова, но это её и сгубило: «Нэш» не поспевал за заданными лидерами рынка форсированными темпами обновления дизайна модельного ряда, так как в случае несущего кузова это было очень сложной и дорогостоящей задачей.
После Второй мировой войны, в Европе новые легковые модели строят преимущественно с несущими кузовами, в Америке же большинство производителей сохраняют приверженность отдельным рамам. По конструкции они были в целом подобны довоенным, - в большинстве случаев использовался тип с мощной Х-образной центральной поперечиной, - за исключением изменений, необходимых для установки независимой передней подвески (которая стала фактически стандартом на послевоенных легковых автомобилях) и некоторого снижения высоты лонжеронов относительно земли для облегчения входа и выхода из машины.
К 1948 модельному году американская фирма «Хадсон» (Hudson Motor Car Company) создаёт линейку моделей Step-Down («Шаг вниз»), у которых мощные пороги цельносварного несущего кузова , имевшего коммерческие обозначение Monobilt , по бокам охватывали пассажирский салон, пол которого был прикреплён к ним снизу. Входя в такую машину, человек переносил свою ногу через высокий порог, сначала поднимая её на его уровень, а затем опуская на десяток сантиметров до уровня пола (именно отсюда - «шаг вниз»); для тех лет это было очень необычно, так как у автомобилей с отдельной лонжеронной рамой пол пассажирского салона располагался непосредственно над её лонжеронами, на одном уровне с порогами. У «Хадсонов» на таком уровне располагались лишь поперечины силового набора кузова, расположенные под сидениями и не мешающие размещению пассажиров в салоне. Более низкое расположение пола пассажирского отделения позволило на тот же десяток сантиметров опустить и сидения, и крышу; автомобиль получился очень приземистым для тех лет, визуально более динамичным и обтекаемым, а расположение пассажиров - более рациональным. В такой кузов уже не входили, как в карету или автобус, а садились. При езде по неровной дороге пассажиров меньше укачивало, а крены в поворотах уменьшились, так как центр тяжести автомобиля была расположен ниже. По управляемости «Хадсон» не имел равных среди американских полноразмерных автомобилей до середины пятидесятых годов. Наконец, расположенные по бокам от салона мощные пороги хорошо защищали водителя и пассажиров при боковом столкновении.
В течение первых нескольких лет своего выпуска «Хадсоны» с несущим кузовом были коммерчески вполне успешными автомобилями. Однако со временем конкурентами были представлены модели с усовершенствованной конфигурацией отдельной рамы, которые приближались к ним по эксплуатационным качествам, но имели более современный дизайн, который можно было без серьёзных вложений варьировать каждый год не меняя несущей рамы, в то время, как любое серьёзное видоизменение несущего кузова «Хадсонов» затрагивало его несущие структуры и требовало по сути полного перепроектирования, что в до появления компьютеров и САПР было весьма непростой задачей. В результате уже во второй половине пятидесятых годов фирма «Хадсон» сошла со сцены, не сумев выдержать заданных конкурентами темпов обновления модельного ряда.
Более рациональным решением на тот момент оказался примененный ещё в довоенных моделях несущий кузов, у которого в оконечностях несущая структура представлена подрамниками, а внешние панели обшивки выполняют преимущественно декоративную функцию и крепятся на болтах, а не сваркой. Характерной в этом отношении может считаться конструкция несущих элементов кузовов отечественных автомобилей «Победа» ГАЗ-М-20 и «Волга» ГАЗ-21 : хотя их кузов и считался самонесущим, в его оконечностях имелись полноценные лонжеронные подрамники в виде коробчатых профилей, причём передний подрамник был конструктивно отъёмным и по сути представлял собой короткую, идущую до середины автомобиля, раму (причём именно так он и именовался в заводской документации). Задний подрамник был уже приварен к полу салона и багажного отделения и конструктивно не отделялся, но по конструкции всё ещё повторял заднюю часть обычной лонжеронной рамы.
На рубеже пятидесятых и шестидесятых годов некоторые фирмы пытались экспериментировать с более лёгкими хребтовыми и Х-образными рамами; например, в СССР Х-образную раму имела «Чайка» ГАЗ-13 1959 года, а в Америке - полноразмерные модели конца пятидесятых - первой половины шестидесятых. Но основная масса легковых автомобилей с рамным шасси сохраняла лонжеронные рамы, как правило - с Х-образной поперечиной, как у довоенных автомобилей, что предопределяло сравнительно высокое расположение пола пассажирского салона и центра тяжести.
Массовое распространение периферийных рам в США приходится на середину шестидесятых годов, что совпадает с массовым уменьшением высоты легковых автомобилей до разумного предела в 1300…1400 мм. Пассажирский салон, размещённый полностью между лонжеронами рамы, позволил придать кузову красивые пропорции, не поступившись простором. По эффективности использования пространства и рациональности размещения пассажиров автомобили с периферийной рамой лишь незначительно уступали несущему кузову, при этом в полной мере сохранялись возможность ежегодного рестайлинга без затрагивания несущих структур, сравнительная дешевизна сборки автомобиля, простота кузовного ремонта и иные преимущества отдельной рамы. Кроме этого, широко расставленные лонжероны в центральной части позволяли значительно улучшить пассивную безопасность при боковом ударе: у обычного автомобиля с лестничной лонжеронной рамой пассажиров сбоку защищают лишь сравнительно слабые и тонкие внешние пороги кузова (rocker panels) , у машины же с периферийной рамой - мощные лонжероны, играющие ту же роль, что и короба (внутренние пороги) у несущего кузова. С той же целью повышения пассивной безопасности в начале семидесятых годов в конструкцию рам американских автомобилей начинают вводить элементы запрограммированной деформации; например, на автомобилях Ford в передней части рамы появился S-образный деформируемый элемент, гасящий кинетическую энергию при ударе.
Марки же, принадлежащие Chrysler Corporation , в тот же самый период перешли на несущие кузова с длинным отдельным подрамником в передней части, прикреплённым к кузову на манер отдельной рамы - через толстые резиновые прокладки.
Рамы легковых автомобилей и внедорожников с середины шестидесятых - семидесятых годов и до настоящего времени практически не претерпели изменений, совершенствовались лишь технология производства (например, на новейших моделях рама изготавливается методом штамповки эластичными средами - «хайдроформинг»), а также заложенные в конструкцию рамы элементы пассивной безопасности (зоны запрограммированной деформации, более прочные крепления кузова, и так далее). Однако с тех пор их распространённость значительно уменьшилась: если ещё в конце семидесятых основная масса американских автомобилей, кроме «компактов» (compact cars) и «субкомпактов» (sub-compact cars) , имела отдельные от кузова рамы, - то в наши дни это в основном удел больших пикапов и внедорожников, а также редких моделей легковых автомобилей, конструктивно восходящих к семидесятым годам - например, Ford Crown Victoria и Lincoln Continental .
Несущий кузов, напротив, ждал длительный эволюционный процесс. В конце пятидесятых - шестидесятых годах появились несущие кузова, у которых подрамники отсутствовали, а нагрузки воспринимались уже исключительно внутренней обшивкой кузова (в основном полом и брызговиками крыльев), имеющей различные усилители в наиболее нагруженных местах, а также, в определённой степени, и его внешней обшивкой. Например, в кузове «Жигулей» и их итальянского прототипа Fiat 124 подрамники в виде фрагментов лонжеронной рамы как таковые конструктивно отсутствуют, а силовая структура передка образована нижними частями брызговиков передних крыльев, к которым изнутри приварены усилители в виде П-образных профилей, вместе с ними образующие замкнутое коробчатое сечение и, таким образом, с функциональной точки зрения исполняющие роль передних лонжеронов, на которые снизу крепится балка передней подвески, работающая также в качестве поперечины силового набора кузова. Образующие внешнюю обшивку передка кузова передние крылья и фартук переднего бампера в кузове «Жигулей» приварены к брызговикам, и наряду с ними воспринимают некоторую часть нагрузки, возникающей при движении автомобиля. Таким образом, этот тип несущего кузова является полумонококом - монолитной жёсткой конструкцией, у которой основную нагрузку воспринимает сама обшивка, а каркас максимально редуцирован, облегчён и не может быть физически отделён от обшивки. Это позволило ещё больше облегчить кузов при повышении его жёсткости, повысить его технологичность и удешевить производство, хотя конструкция и стала требовать большее высокой культуры производства, была более сложна в ремонте и менее живуча при эксплуатации по плохим дорогам.
Хотя несущие кузова с отдельными подрамниками и имели определённые преимущества с точки зрения ездового комфорта (в случае наличия между кузовом и подрамником резиновых прокладок), а также простоты и удобства ремонта, тем не менее соображения технологичности массового производства и обеспечения максимальной жёсткости оказались более весомыми, поэтому кузова современных автомобилей главным образом являются представителями именно данной ветви развития.
Современные несущие кузова представляют собой сложные конструкции, сваренные или склеенные из стальных - часто выполненных из высокопрочных легированных сталей - или алюминиевых штамповок и рассчитанные на наиболее эффективное поглощение энергии при деформации во время дорожно-транспортного происшествия, при этом сформированные обшивкой полости-короба вкупе с дополнительным усилением П-образными накладками, трубчатыми элементами, заполнением специальной полимерной пеной, и так далее - образуют вокруг пассажирского салона мощную «клетку безопасности», предохраняющую водителя и пассажиров. Термин «подрамник» по отношению к современному кузову обозначает уже не несущий элемент его конструкции, а лишь крепящийся к несущему кузову снизу облегчённый каркас, на котором для удобства конвейерной сборки автомобиля предварительно монтируются детали передней и задней подвески, двигателя, трансмиссии. Современные несущие кузова как правило не рассчитаны на восстановительный ремонт после серьёзных ударов, так как вне заводских условий невозможно обеспечить соблюдение геометрии кузова и воспроизведение заложенных на этапе его производство мер технологического характера, направленных на повышение пассивной безопасности автомобиля.
Конструкция
Отличительная конструктивная особенность любой рамы - разделение функций несущих (силовых, воспринимающих рабочие нагрузки) элементов кузова и его декоративных панелей. При этом сами декоративные панели также могут иметь свой усиливающий каркас, например, в районе проёмов дверей, но он практически не участвует в восприятии нагрузок, возникающих при движении автомобиля. Классификация рам производится на основании типа используемой в них несущей структуры.
Лонжеронные рамы
Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной.
Классический вариант такой рамы напоминает по виду и конструкции лестницу, поэтому в обиходе её иногда могут называть лестничной (ladder frame). Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин , также называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов . Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны как правило имеют сечение швеллера , причём обычно переменное по длине - в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена . Иногда они хотя бы на части своей длины имеют замкнутое сечение (короб). На спортивных автомобилях могли применяться трубчатые лонжероны и поперечины круглого сечения, имеющие лучшее соотношение массы и жёсткости. По распложению лонжероны могут быть параллельны друг другу, либо располагаться друг относительно друга под некоторым углом. Детали рамы соединяются заклёпками, болтами или сваркой. Грузовые автомобили обычно имеют клёпаные рамы, легковые и сверхтяжёлые самосвалы - сварные . Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве . Современные тяжёлые грузовики также иногда имеют рамы, собранные на болтах, что значительно облегчает их обслуживание и ремонт.
Лонжеронная рама имеет обычно небольшую высоту и расположена практически целиком под полом кузова, а последний крепится к её кронштейнам сверху через резиновые подушки.
Лонжеронные рамы применяются практически на всех грузовиках, в прошлом широко применялись и на легковых автомобилях - в Европе до конца сороковых, а в Америке - до конца восьмидесятых - середины девяностых годов. На внедорожниках лонжеронные рамы широко применяются по сей день. Ввиду такого широкого распространения, обычно в популярной литературе под словом «рама» понимают именно лонжеронную раму.
К лонжеронным ряд источников относит также периферийные (часто выделяемые в отдельный тип) и Х-образные рамы (последние другими источниками классифицируются как разновидность хребтовых).
Периферийные рамы
Перевёрнутый универсал «Меркури», видна периферийная рама с широко расставленными в центральной части лонжеронами.
Иногда рассматриваются как разновидность лонжеронных . У такой рамы расстояние между лонжеронами в центральной части увеличено настолько, что при установке кузова они оказываются непосредственно за порогами дверей. Так как слабыми местами такой рамы являются места перехода от обычного расстояния между лонжеронами к увеличенному, в этих местах добавляют специальные коробчатые усиления, в англоязычных странах называемые термином torque box (аналогичные силовые элементы - раскосы - нередко имеются и на автомобилях с несущим кузовом в местах перехода от передних и задних лонжеронов к коробам).
Это решение позволяет существенно опустить пол кузова, разместив его полностью между лонжеронами, а следовательно - уменьшить общую высоту автомобиля. Поэтому периферийные рамы (англ. Perimeter Frame)
широко применялись на американских легковых автомобилях начиная с шестидесятых годов. Кроме того, расположение лонжеронов непосредственно за порогами кузова весьма способствует повышению безопасности автомобиля при боковом столкновении. Этот тип рамы использовался на советских легковых автомобилях ЗИЛ высшего класса начиная с модели .
Хребтовые рамы
Хребтовая рама грузовика «Татра».
Этот тип рамы был разработан чехословацкой фирмой «Татра» в двадцатые годы и является характерной конструктивной особенностью большинства её автомобилей.
Главным конструктивным элементом такой рамы является центральная трансмиссионная труба, жёстко объединяющая картеры двигателя и узлов силовой передачи - сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, главной передачи (или главных передач - на многоосных автомобилях) , внутри которой расположен тонкий вал, заменяющий в этой конструкции карданный. При использовании такой рамы необходима независимая подвеска всех колёс, как правило реализуемая в виде крепящихся к хребту по бокам двух качающихся полуосей с одним шарниром на каждой.
Преимущество такой схемы - очень высокая крутильная жёсткость , кроме того, она позволяет легко создавать модификации автомобилей с различным количеством ведущих мостов. Однако ремонт заключённых в раме агрегатов крайне затруднён. Поэтому такой тип рамы применяется очень редко, обычно на грузовиках высокой проходимости с большим количеством ведущих мостов, а на легковых автомобилях совершенно вышел из употребления.
Вильчато-хребтовые рамы
Рама довоенной «Шкоды» с подмоторной вилкой в передней части.
Разновидность хребтовой рамы, у которой передняя, иногда - и задняя части представляют собой вилки, образованные двумя лонжеронами, которые служат для крепления двигателя и агрегатов.
В отличие от хребтовой рамы, как правило (но не всегда) картеры узлов силовой передачи выполняются отдельными, и, при наличии необходимости в нём, используется обычный карданный вал. Такую раму имели в числе прочих представительские автомобили «Татра» Т77 и Т87.
К этому же типу часто относят и Х-образные рамы , которые другими источниками рассматриваются как разновидность лонжеронных. У них лонжероны в центральной части очень сильно приближены друг к другу и образуют закрытый трубчатый профиль. Такая рама использовалась на советских автомобилях «Чайка» ГАЗ-13 и ГАЗ-14 высшего класса, а также многих полноразмерных легковых автомобилях General Motors
конца пятидесятых - первой половины шестидесятых годов.
Несущее основание
В этой конструкции рама объединена с полом кузова для повышения жёсткости .
Такую конструкцию имели в числе прочих «Фольксваген Жук » (впрочем, его рама благодаря наличию массивной центральной трубы ближе всё же к вильчато-хребтовой) и автобус ЛАЗ-695 . В настоящее время эта схема считается достаточно перспективной благодаря возможности на одной и том же несущем основании строить самые разные автомобили как на платформе.
Решётчатые
Также называются трубчатыми (tubular frame) или пространственными (spaceframe).
Решётчатые рамы имеют вид пространственной фермы из сравнительно тонких труб, часто выполненных из высокопрочных легированных сталей, которая обладает очень высоким отношением крутильной жёсткости к массе (то есть, они лёгкие и при этом очень жёсткие на кручение).
Такие рамы применяют либо на спортивных и гоночных автомобилях, для которых важна малая масса при высокой прочности, либо на автобусах, для угловатых кузовов которых она очень удобна и технологична в производстве.
Основное отличие кузова с пространственной рамой от несущего - то, что у него обшивка является чисто декоративной, часто - из пластика или лёгких сплавов, и вообще не участвует в восприятии нагрузки. С другой стороны - несущий кузов можно рассматривать как разновидность пространственной рамы, где практически всю нагрузку воспринимает обшивка, а собственно каркас, представленный П-образными и коробчатыми усилениями обшивки, до предела облегчён и редуцирован.
Интегрированная в кузов рама (Frame-in-body, UniFrame)
Такая рама повторяет по конструкции обычную, но физически неотделима от кузова, то есть, имеет с ним неразборное сварное соединение.
От обычного несущего кузов с интегрированной рамой отличается тем, что у первого имеются как максимум лишь подрамники в оконечностях, а интегрированная рама имеет настоящие лонжероны, идущие от переднего бампера до заднего. Такой кузов не имеет многих преимуществ отдельной рамы - гашения вибраций, лёгкости кузовного ремонта, простоты создания модификаций с различными типами кузовов на единой раме и других, но иногда оказывается несколько более удобным и дешёвым в производстве, чем несущий кузов, а также лучше воспринимает нагрузки, возникающие при перевозке грузов и движению по бездорожью. Этим и определяет круг использования такой конструкции в современном автомобилестроении - главным образом пикапы и внедорожники (кроме «жёстких»).
; однако, у кузова с решётчатой рамой из-за особенностей этого типа несущей структуры двери обычно либо отсутствуют вовсе, либо имеют очень высокие пороги, что делает её малопригодной для автомобилей общего назначения.
Другое дело, что например грузовику или вездеходу, в отличие от дорожного легкового автомобиля, больша́я жёсткость кузова на кручение часто и не нужна; более того - ограниченная способность плоской лонжеронной рамы деформироваться под действием закручивающих сил нередко улучшает проходимость, что наблюдалось в частности на грузовиках ЗИС-5 и ГАЗ-АА , клёпаная рама которых могла при закручивании деформироваться с амплитудой до нескольких сантиметров, что эквивалентно увеличению ходов подвески. Также работающую на скручивание раму имеют автомобили Унимог , причём деформация рамы для улучшения проходимости заложена в конструкцию изначально;
Велорама – основная деталь, от нее зависит тип, комфортабельность и безопасность при езде. Основные технические характеристики велосипеда отличаются материалом производства и конструкцией рамы.
Материалы производства
Популярные материалы для изготовления рам:
- Инструментальная сталь с повышенным содержанием углерода (до 0,7%)
- Хромированная сталь применяется для ситибайка и внедорожника.
- Алюминиевый сплав.
- Титан.
- Карбоновый сплав.
Применяется в производстве самых дешевых велорам. Конечная конструкция хорошо ремонтируется (ее может сварить даже новичок), обладает высокими прочностными характеристиками и удобна в эксплуатации. Отрицательное качество – вес.
Подходит для экстремальных покатушек. Большим плюсом металла является мягкость, смягчение вибрирования и ударов, а также длительность и надежность эксплуатации. Отрицательные характеристики – вес, склонность к ржавчине, медленный разгон.
Характеризуется маленьким весом, прочностью и низкой стоимостью. Алюминиевая рама отличается соответствием цены-качества. Преимущества: не ржавеет, способна выдерживать высокие физические нагрузки. Недостатки: неудовлетворительные усталостные характеристики, маленький срок службы, плохая динамика разгона, не ремонтируется. В некоторые сплавы добавляют скандий, это значительно увеличивает прочность и снижает вес деталей.
Применяется в производстве велосипедных рам класса «Люкс». Обладает большим списком достоинств среди которых отличаются: высокая степень погашения вибрирования, маленький вес, высокие характеристики прочности. Отрицательные качества: дороговизна, пониженный разгон динамики, проблемы с ремонтированием.
Применяем только для дорогих моделей велосипеда. Положительные качества изделия: легкость и прочность конструкции. Недостатки: дороговизна, не подвергается ремонту, не способен выдерживать точечный удар, надежность зависит от модификации изделия.
В практике для производства велорам материалы в основном комбинируются в целях достижения оптимального соотношения цены и качества.
Разновидности велорамы
Изначально велорамы подразделяются на мужские и женские типы. Женские модели выпускаются со спущенной верхней трубой или без неё.
Женские типы велосипедных рам разработаны с учётом физиологических особенностей тела и является наиболее удобными для велосипедистки.
В зависимости от предназначения и эксплуатационных особенностей велорамы подразделяются на внедорожные, дорожные и тандемные модели.
- Хардтэйл.
- Софт-тейл.
- Двухподвесные конструкции с задним амортизатором.
- Тандемная модель внедорожника.
Производится без задних подвесок, предназначены для МТВ (маунти байк), не оснащены амортизаторами заднего треугольника. Есть места для установки багажа.
Для бездорожника с двумя амортизаторами. Оптимален на неровных дорогах, но не предназначен для прыжков.
Предназначаются для экстремального катания, но в модели не предусмотрены места крепления багажа.
Рама с возможностью использования широких шин и амортизаторных вилок.
- Классическая модель велорамы ситибайка с местами крепления багажа и корзины.
- Рама шоссера.
- Ригид.
- Циклокросс
- Туринг
- Тандемные модели.
Отличается вертикально установленным седлом.
Обладает отличными аэродинамическими характеристиками, динамичным накатом, подходит для низких посадок, но нет места крепления багажа.
Велорама для моделей байка без амортизатора. Такой велосипед предназначен только для жестких покатушек по ровным поверхностям.
Для маневренного катания по пересеченной местности.
Для длительных туристических велопутешествий, оптимально сочетает комфортабельность и обтекаемость. На туринг можно устанавливать два багажника.
Предназначаются для одновременного педалирования двух велосипедистов.
Кроме общеизвестных конструкций есть виды велосипедных рам по форме подходящие для профессионального экстремального спорта: лигерад, триал.
Геометрические конфигурации велорамы
Классический тип велорамы образован двумя треугольниками. Даже если конструкция отличается от классической модели принцип соединения деталей сохраняется.
Передний условно называется треугольником и образован четырьмя элементами:
- стакан руля;
- основная трубка;
- рулевой и подседельный штырь.
Задний угол образован приваренным подседельным штырем к перьям треугольника. Нижняя часть перехода переднего треугольника включает узел каретки.
Нижнее перо (дропаут) заканчивается кронштейнами сцепления колес и оснащено местом крепления в моделях v-brake.
Функциональные особенности
Для обеспечения функциональности велорама содержит места для установки дополнительных деталей:
- Колонка устанавливается в отделения стакана;
- вставляется в кареточное отделение;
- В подседельную область вставляется .
Основные отличия кронштейна для фиксации втулки заднего колеса
- Вертикальный.
- Горизонтальный.
- Регулируемый.
Оптимален в применении, позволяет моментально переустанавливать колеса. Натяг цепи фиксируется задними переключателями скорости.
Обладает специфичной конструкцией. Посредством применения горизонтального кронштейна производится натяг цепи, что является незаменимым преимуществом для односкоростных байков без задней системы переключения скоростей. Кронштейн используются в сочетании с .
Недостаток горизонтальной модели кронштейна в том, что ось может соскальзывать при езде, поэтому для предотвращения слета цепи устанавливаются фиксаторы.
Деталь выпускается со специальными отверстиями, предназначенными для фиксации заднего переключателя. В такой конструкции можно умеренно регулировать переключатель. Кронштейн легко заменяется поэтому велосипед из многоскоростного легко переделать в односкоростной.
Современная модель велорамы включают дополнительные элементы для подсоединения аксессуаров и вспомогательных деталей.
Большинство конструкций оснащены отделениями для фляги, крепежными элементами и специальными проемами для , тем самым улучшая вид байка и предотвращая возможные разрывы от перетирания троса о раму.
Некоторые велорамы выпускаются с отделениями для , это особенно распространено на сити и туринг байках.
Рама автомобиля
Рама служит основанием, на котором укреплены все части и механизмы автомобиля и его кузов.
Раму имеют все грузовые автомобили. Рама состоит из двух продольных балок - лонжеронов, соединенных несколькими поперечинами - траверсами. Лонжероны изготовлены штамповкой из листовой стали и имеют корытиое или коробчатое сечение переменного профиля, наиболее усиленного в средней части. Части рамы скреплены при помощи угольщиков и косынок на заклепках или путем сварки.
Рис. 1. Рама грузового автомобиля
Передние поперечные балки служат для крепления двигателя. К лонжеронам прикреплены кронштейны для крепления деталей подвески.
У грузовых автомобилей в задней части рамы на специальных поперечных балках устанавливают буксирное устройство, включающее крюк с запором и амортизирующей пружиной или с резиновым амортизатором. Крюк предназначен для присоединения буксируемых автомобилем прицепов.
В передней части рамы закреплены два простых крюка, используемых для буксировки автомобиля при его неисправности, вытаскивания из грязи и т. д.
К передней части рамы прикреплен металлический упор - буфер. Рама со всеми собранными на ней частями опирается через детали подвески на оси с колесами.
Рамой оборудуются также легковые автомобили большой вместимости, имеющие значительное расстояние между осями колес («Чайка», ЗИЛ -111).
Рис. 2. Несущий кузов легкового автомобиля
Для получения необходимой прочности и устранения возможности деформаций кузова раму легковых автомобилей изготовляют специальной конструкции, обычно с Х-образной поперечной балкой и с балками, имеющими увеличенные сечения. К передней и задней частям рамы присоединяют буферы.
У легковых автомобилей малой и средней вместимости отдельная рама обычно отсутствует и вместо рамы используется жесткое основание кузова. Такой кузов называется несущим. Несущую конструкцию кузова имеют автомобили «Запорожец», «Москвич» и «Волга».
У легкового автомобиля с несущим кузовом раму заменяет жесткая конструкция каркаса кузова (рис. 2), состоящая из пола, усиленного балками, передней части, боковых стоек, крыши и задней части. Эти части снабжены усилителями и соединены сваркой. В передней части к полу кузова прикреплена болтами или с помощью сварки короткая (подмоторная) рама, служащая для установки силового агрегата и передней подвески автомобиля. Подкосы, приваренные к раме, крепятся болтами или привариваются к щитку кузова.
Рама автомобиля служит для крепления на ней двигателя, агрегатов шасси, кузова и, таким образом, является несущей конструкцией.
Рис. 3. Лонжеронная рама автомобиля ЗИЛ -130: 1 - буксирный крюк; 2 - буфер; 3 - кронштейн амортизатора; 4 - поперечина; 5 - лонжерон; 6 - буксирный прибор; 7 - кронштейны рессор; в - кронштейн опоры двигателя
Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили высокого класса и некоторые типы автобусов. По конструкции различаются рамы лонжеронные, центральные (хребтовые) и Х-образные (комбинированные).
Лонжеронная рама, получившая наибольшее распространение, состоит из двух лонжеронов (продольных балок), связанных между собой несколькими поперечинами (рис. 3). К переднему торцу рамы крепится буфер с двумя буксирными крюками, в задней части рамы установлен буксирный прибор. На лонжеронах крепятся кронштейны для амортизаторов, рессор, опор двигателя, кабины и платформы.
Лонжероны и поперечины штампуются из листовой стали и соединяются между собой заклепками. Сечение лонжеронов имеет корытообразный профиль с наибольшей высотой и жесткостью в средней, более нагруженной части рамы. Поперечины могут иметь специальную форму, необходимую для установки определенных узлов и агрегатов автомобиля.
Безрамная конструкция автомобиля предусматривает применение несущего кузова и используется в легковых автомобилях малого, среднего класса и некоторых типах автобусов. Это позволяет снизить вес легкового автомобиля примерно на 5%, автобуса - на 15%. Корпус кузова легкового автомобиля представляет собой жесткую сварную конструкцию, включающую в себя пол, усиленный лонжеронами и поперечинами, передок с двумя лонжеронами подмоторной рамы, заднюю часть с панелью, боковины со стойками, крылья и крышу.
Рама автомобиля при движении испытывает значительные вертикальные динамические нагрузки от сил инерции подрессоренных частей - самой рамы, двигателя, сцепления и коробки передач, кузова. Рама рассчитывается на прочность при изгибе, кручении и изготовляется из малоуглеродистых или малолегированных сталей с хорошей прочностью и пластичностью.
Рама автомобиля представляет собой остов, на котором укреплены все механизмы автомобиля. Рама должна обладать высокой прочностью и жесткостью, но в то же время быть легкой и иметь такую форму, при которой возможно более низкое расположение центра тяжести автомобиля для увеличения его устойчивости.
Существует три основных типа рам:
— лонжеронные, состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), соединенных поперечинами;
— центральные, имеющие в качестве хребта одну продольную балку или трубу;
— комбинированные, сочетающие в своей конструкции оба принципа (среднюю часть рамы выполняют как центральную, а концы делают лон-жеронными).
На грузовых автомобилях наибольшее распространение получили лонжеронные рамы, состоящие из двух продольных параллельных балок - лонжеронов, соединенных поперечинами (траверсами), с использованием сварки или заклепок. В зонах, подвергающихся наибольшим нагрузкам, лонжероны имеют более высокий профиль, а иногда усиливаются местными вставками. Материалом для лонжеронов служат стальные корытообразные профили (швеллеры). Лонжероны иногда делают выгнутыми в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Рис. 3. Автомобильные рамы: а и б - лонжеронные; в - центральные; г - комбинированные
К лонжеронам приклепывают или привертывают кронштейны для крепления рессор, подножек и запасного колеса, а также буфера и тягово-сцепное устройство. Буфера предохраняют кузов от повреждения при наездах, а тягово-сцепное устройство используют для буксирования прицепов.
Рама является основанием для крепления агрегатов, механизмов и кузова автомобиля.
Рама грузового автомобиля состоит из двух продольных балок - лонжеронов, и нескольких поперечин. Элементы рамы изготовляются штамповкой и соединяются между собой заклепками. Лонжероны по овоей длине имеют неодинаковое сечение; в средней части, а у трехосных автомобилей и в задней, они имеют большую высоту. Поперечины изготовлены такой формы, которая обеспечивает крепление к раме соответствующих механизмов.
В передней части рамы к лонжеронам крепятся буфер и буксирные крюки. Автомобили ЗИЛ на переднем буфере имеют откидывающуюся подножку. На задней поперечине устанавливаются буксирное устройство и съемные упругие буферы. На автомобилях ЗИЛ на задней поперечине имеются по два рым-болта для крепления аварийных цепей прицепа.
Буксирное устройство состоит из крюка с защелкой, резинового буфера с упорными шайбами, корпуса с кронштейном и колпаком. Защелка крюка удерживается в закрытом или открытом положениях собачкой. Для устранения самопроизвольного расцепления в отверстия защелки и собачки вставлен шплинт, прикрепленный к крюку на цепочке. Смазка трущихся поверхностей осуществляется через пресс-масленку. У буксирного устройства автомобиля «Урал-375Д» в качестве упругого элемента, используется пружина, а само устройство закреплено в специальной поперечине, которая снизу крепится к задним концам лонжеронов рамы.
Рис. 4. Рама автомобиля ЗИЛ
-131:
1 - передний буфер; 2 - буксирный крюк; 3 - кронштейн пусковой рукоятки; 4, 9, 12, 13, 14 - поперечины; 5 - брызговик; 6 - кронштейн задней опоры двигателя; 7 - верхний кронштейн амортизатора; .8-- кронштейн крепления электромагнитного клапана управления включением переднего моста; 10 - кронштейн задней подвески кабины; 11 - кронштейн крепления раздаточной коробки; 15 - рым цепи прицепа; 16 - буксирное устройство; 17 - кронштейны буферов задней рессоры; 18, 20 - кронштейны передней рессоры; 19 - лонжерон
Основными неисправностями рамы являются ослабление заклепок, появление в раме трещин и изломов. Ослабленные заклепки обнаруживаются по дребезжащему звуку, который они издают при простукивании молотком. Трещины и изломы определяются внешним осмотром. Ослабевшие заклепки следует заменить новыми или вместо них поставить болты с пружинными шайбами.
Вследствие высокой прочности и жесткости рама особого технического обслуживания не требует. Необходимо ежедневно очищать ее от грязи и пыли (снега), производить мойку. При ТО-1 проверяют состояние заклепочных соединений и целостность отдельных элементов рамы. Необходимо следить за состоянием окраски рамы и своевременно подкрашивать места, где окраска нарушена.
Рама автомобиля должна отличаться высокой прочностью и жесткостью. Рама должна быть легкой и иметь такую форму, которая обеспечивала бы возможность более низкого расположения центра тяжести автомобиля, что увеличивает его устойчивость.
Рис. 5. Рамы:
а - с параллельными лонжеронами; б - с суживающимися лонжеронами; в - с изогнутыми лонжеронами; 1 - лонжерон; 2 - поперечина
Лонжеронные рамы получили свое название от составляющих их основу продольных балок-лонжеронов, соединяемых между собой поперечинами с помощью сварки или клепки. В местах, подвергающихся наибольшим нагрузкам, лонжероны имеют более высокий профиль, а иногда усиливаются местными вставками. Лонжероны часто делают выгнутыми в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Чтобы защитить от повреждений.радиатор и крылья, на переднем конце рамы устанавливаются буферы в виде поперечных балок, воспринимающих удары при наезде автомобиля на препятствие.
Передняя поперечина рамы имеет форму, специально приспособленную для установки двигателя. Для усиления поперечин иногда в местах их крепления к лонжеронам накладываются косынки и угольники.
В автомобилях с несущими кузовами рама отсутствует, но имеется подрамник для крепления двигателя и передних колес к кузову.
На рис. 6 показана рама грузового автомобиля, состоящая из двух лонжеронов, имеющих профиль швеллера переменного сечения, и поперечин. Лонжероны и поперечины изготовляются из листовой малоуглеродистой стали.
Передний буфер и буксирные крюки крепятся к лонжеронам спереди с помощью кронштейнов и болтов.
Для крепления радиатора и передних опор двигателя служит передняя поперечина, приклепанная к лонжеронам. Задними опорами для двигателя являются кронштейны.
Передние рессоры крепятся к кронштейнам. Резиновые буферы предотвращают удар рессор о лонжерон. Задние рессоры крепятся к кронштейнам. У груженого автомобиля концы подрессорников (дополнительных рессор) опираются на опорные площадки.
На левом лонжероне- установлены гнездо для аккумуляторных батарей и кронштейн крепления картера рулевого механизма. На правом лонжероне имеется кронштейн 6 крепления запасного колеса.
Промежуточная опора карданного вала укреплена снизу второй поперечины, к верхней части которой крепится задняя опора кабины.
Тягово-сцепной прибор крепится распоркой и растяжками к задней поперечине. На заднем конце правого лонжерона помещается кронштейн указателя поворота, а на заднем конце левого лонжерона - кронштейн заднего фонаря.
Рис. 6. Рама автомобиля ЗИЛ
-130:
1 - передний буфер; 2 - кронштейн крепления буксирного крюка; 3 - буксирный крюк; 4 - кронштейн крепления двигателя; 5 - усилитель лонжерона; 6 - кронштейн крепления запасного колеса; 7 - кронштейн указателя поворота; 8 - растяжка; 9 - буксирное устройство; 10, 13, 16, 17 и 24 - поперечины; 11 - кронштейн заднего фонаря; 12 - распорка крепления тягово-сцепного прибора; 14 - кронштейн крепления задней рессоры; 15 - опорные площадки подрессорника; 18 - кронштейн крепления платформы; 19 - лонжерон; 20 - гнездо аккумуляторных батарей; 21 - кронштейн крепления картера рулевого механизма; 22 - кронштейн крепления передней рессоры; 23 - резиновый буфер; 25 - кронштейн для направления пусковой рукоятки
Кронштейны служат для крепления платформы, а кронштейн - для направления пусковой рукоятки.
Для повышения жесткости и прочности рамы к ее лонжеронам крепятся усилители.
При буксировке автомобиля используются крюки.
Рама является основанием грузового автомобиля и служит для установки на нее всех агрегатов. Чтобы обеспечить правильное взаимодействие агрегатов, рама должна иметь высокую жесткость. Рама состоит из двух продольных балок-лонжеронов, имеющих сечение швеллера, и нескольких поперечных балок-траверс. Балки рамы изготовляются из полосовой стали методом горячей штамповки. Для лонжеронов применяют низколегированную сталь, а для траверс-углеродистую. По длине лонжероны имеют переменное сечение - большее в средней части и меньшее по обоим концам. К ним приклепаны кронштейны рессор, боковых опор двигателя, гидроусилителя рулевого управления и др.
атегория: - Ходовая часть автомобиляРамный автомобиль - однозначный выбор большинства автолюбителей. Чем привлекателен рамный автомобиль? Виды рам, их достоинства и недостатки. Ну а если, кто не знаком, что такое рама на автомобиле и для чего она нужна особенно внимательно читайте эту статью. Это важная характеристика автомобиля и это надо знать!
Какие бывают виды рам автомобилей.
Каждый автомобиль является совокупностью механических узлов и агрегатов, прикрепленных к несущей части. У некоторых автомобилей несущей конструкцией (основой) является кузов , у других - рама или подрамник .
На заре автомобилестроения рамную конструкцию применяли на всех типах автомобилей. Позже, когда выяснилось, что установка рамы неоправдана из-за большого веса и дороговизны изготовления на легковых авто стали использовать в качестве основания несущий кузов.
На грузовиках, автомобилях с высокой проходимостью и сегодня устанавливают рамную конструкцию.
Преимущество рамы в том, что она обеспечивает наилучшую жесткость и прочность конструкции на разрыв, скручивание, растяжение по сравнению с другими видами несущей части. Этот фактор напрямую влияет на грузоподъемность автомобиля, его внедорожные качества.
Основные типы рам автомобилей:
- Хребтовая;
- Лонжеронная рама
Эти типы имеют свои разновидности. Например, вильчато-хребтовая относится к хребтовым рамам, периферийная – к лонжеронной.
Лонжеронная рама
Самая распространенная конструкция рамы на сегодня.
Такая рама имеет два лонжерона, расположенных продольно, и несколько поперечин. Изготавливаются лонжероны из П-образного профиля (швеллера). Чем выше нагрузка, тем больше высота и толщина профиля.
Поперечины имеют различные конструктивные особенности. Бывают Х- и К-образные поперечины, а также прямой формы. Чтобы установить механизмы и агрегаты автомобиля на лонжероны и поперечины используют различные крепления и кронштейны. Для скрепления частей рамы используют заклепочные, болтовые, сварные и другие соединения.
Периферийная рама
Отличается от обычной лонжеронной тем, что при изготовлении лонжероны сгибали, чтобы между ними было наибольшее расстояние. Это делается для того, чтобы днище автомобиля располагалось как можно ниже. Такие рамы делались и устанавливались на американские автомобили до 60-х годов XX века.
Хребтовая рама
В середине 20-х годов прошлого века чехословацкая фирма «Татра» разработала хребтовую раму.
Несущая часть изготовлена из трубы, внутри которой располагались все элементы трансмиссии. С помощью этой трубы двигатель соединялся с трансмиссией. Силовой агрегат, коробка передач и главная передача, сцепление входят в состав элементов рамы. Все эти элементы жестко закреплены на раме.
С помощью карданного вала, расположенного внутри трубы, двигатель передает крутящий момент узлам трансмиссии. Только при обеспечении всех колес независимой подвеской, возможно, установить раму на автомобиль.
Вильчато-хребтовая рама
Была также изобретена в «Татры». Инженеры этой компании отказались от жесткого крепления трансмиссии и двигателя к несущей центральной трубе, как это было реализовано на хребтовой раме. В новой конструкции с обеих сторон несущей трубы появились специальные вилки, на которые устанавливается двигатель с трансмиссией.
Основные преимущества рамной конструкции перед другими:
- высоком уровне комфортабельности (малые шумы и вибрации),
- высокая грузоподъемность, простота конструкции
- легкость ремонта и технического обслуживания, дешевизна деталей.
Недостатки :
- уменьшается объем салона авто,
- больший вес машины (увеличивается расход топлива)
- низкая пассивная безопасность (из-за невозможности программирования зон деформации)
- увеличение общей цены за счет стоимости рамы.
В настоящее время легковые авто делаются с несущим кузовом, а настоящие (не паркетники) внедорожники - на раме.
При покупке внедорожника можно ориентировочно определить класс машины по наличию или отсутствию рамы.