Рама является самым томным и металлоемким агрегатом автомобиля. Например, масса рамы грузового автомобиля может составлять около 10-15% от его сухой массы. Рамный автомобиль предназначен для работы в тяжелых критериях. Его рама воспринимает на себя все выпуклости дорожного покрытия, принимает скручивающие нагрузки, выдерживает вес автомобиля и должна держать форму при перепадах высот.
При всем этом рама автомобиля должна делать ряд требований: быть легкой, крепкой, иметь высшую технологичность при производстве и ремонте для уменьшения издержек. Также рама обязана иметь большой срок службы, превосходящий такой рок у агрегатов, установленных на ней. Твердость и крепкость рамы автомобиля должна обеспечивать неизменность расположения закрепленных узлов. Это условие должно производиться при всех положениях автомобиля и при всех скоростях.
Устройство рамы должно быть технологичным при производстве и вероятных ремонтах, должны обеспечиваться малые временные интервалы, наибольшая механизация, малые трудовые издержки. Должно обеспечиваться удобство обслуживания при ремонте и модернизации, возможность внедрения современных технологичных способов ремонта и восстановления.
Конструкция рам
Раму имеют все грузовые авто, вседорожники, некие автобусы, прицепы, полуприцепы. Наибольшее распространение получили лонжеронные рамы. Меньше используются хребтовые. Лонжеронные делят на лестничные, Х-образные, поперечные, с Х-образными поперечинами.
Для грузовых автомобилей, автобусов, прицепов в большинстве случаев используют лестничные рамы. Они ординарны в конструкции, довольно крепкие и нетребовательны в обслуживании.
Такая конструкция содержит две продольные балки, которые и именуются лонжеронами. Соединены лонжероны поперечными перемычками. Сечение в средней части лонжеронов больше, чем по бокам. Это позволяет достигнуть достаточной прочности, снизить центр масс автомобиля, получить более легкий доступ при установке подвески. Такие конструкции в большинстве случаев используют на двухосных грузовиках.
Трехосные авто имеют толщину рамы в средней и задней части схожую. Это связано с большенными нагрузками на заднюю часть рамы автомобиля.
Конкретно к лонжеронам обычно укрепляют узлы автомобиля. Это коробка, детали подвески, кузов. Поперечины присваивают раме еще огромную твердость. Производятся из низкоуглеродистой стали способом штамповки. К поперечинам крепится дополнительное оборудование, некие части мотора.
Крепятся поперечины к лонжеронам почаще заклепками или сваркой. Болтовые соединения не используют из-за вероятного раскручивания болтов при вибрациях. Сварку используют для прицепов и полуприцепов. Такая рама более жесткая, по сопоставлению с клепанной, места сварки дают ненужные напряжения. Также сварная рама наименее комфортна в ремонте.
В фронтальной части рамы устанавливают буксировочные крюки и буфер, который позволяет предохранить кузов автомобиля при легких ударах и столкновения. Сзади рамы обычно крепится тягово-сцепное устройство.
Лестничная рама
Устройство рамы лестничного типа имеет суживающиеся лонжероны в фронтальной части и расширяющиеся в задней. Такая конструкция позволяет прирастить угол поворота автомобиля. Расширение в задней части дает возможность установить большой кузов, наращивает колею задних колес, препятствует боковому наклону автомобиля.
Лестничная рама с изгибающимися лонжеронами в вертикальной плоскости в большинстве случаев применяется на рамных внедорожниках. Х-образная рама имеет трубчатую опору в фронтальной части. В ней находится карданная передача. Поперечины находятся в фронтальной и задней части. Кузов крепится в средней части рамы автомобиля. Такая суживающаяся рама позволяет прирастить угол поворота колес, имеет огромную крепкость на скручивание и извив, это достигается применением вильчатых поперечин и средней продольной опорой.
Лонжеронная рама
Последующей рамой, которую разглядим, является лонжеронная с X-образными поперечинами. Два параллельных лонжерона соединены меж собой перекрещивающимися поперечинами. При извиве такая конструкция имеет очень огромную твердость и сопротивляемость кручению. Сложность производства и обслуживания таковой рамы автомобиля позволяет использовать ее лишь на неких видах автомобилей и прицепах определенного предназначения.
Периферийная рама
Конструкция таковой рамы очень ординарна – это лонжероны замкнутого типа. Такая рама имеет свободную среднюю часть и в большинстве случаев применяется на легковых рамных автомобилях. С таким типом рамы создается дополнительный защитный барьер для автомобиля. Свободная средняя часть позволяет опустить низ автомобиля и таким макаром прирастить его устойчивость. Устройство рамы автомобиля такового типа предполагает извивы лонжеронов в вертикальной плоскости для роста угла поворота колес.
Большегрузные грузовики употребляют прокатные лонжероны и поперечины. Применяется малоуглеродистая низколегированная сталь. Она более крепкая, чем листовая (которую используют для штампованных лонжеронов). Масса таковой конструкции больше, чем у штамповки, потому масса рамы составляет около 15% от сухой массы автомобиля, что просит роста мощности силовой установки.
Хребтовая рама
Самая нераспространенная конструкция – это хребтовая. Бывают разъемные и неразъемные. Для легковых автомобилей используют неразъемные рамы, для большетонных грузовиков – разъемные.
Внедрение картеров устройств коробки в качестве несущих частей разъемной хребтовой рамы позволяет понизить на 15-20% свою массу автомобиля и уменьшить его металлоемкость.
Используют хребтовую раму для вэдовых грузовых автомобилей. Конструкция таковой рамы позволяет выдерживать огромные крутильные нагрузки, чем лонжеронные рамы.
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 «
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.
Часто вижу в интернете заблуждение на счет этой гифки. Многие уверены, что это известный у нас УАЗ - "буханка". Вот тут мы даже разоблачали похожее Однако это не так, это совсем малоизвестный, но легендарный вездеход-грузовик Pinzgauer.
Австрийской породе ломовых лошадей этот легендарный внедорожник обязан именем, деньги на его создание выделила швейцарская армия, а шасси Pinzgauer – результат работы чешских инженеров.
Давайте я вам расскажу о его особенностях...
Некоторые технические решения в автомобилестроении так и остаются малораспространенным курьезом, причем от удачности самого решения это не всегда зависит. Одним из таких парадоксальных примеров является хребтовая рама, которая стала практически монопольным конструктом чешской компании «Татра».
Во времена «социалистического содружества» грузовики «Татра» были весьма популярны в Советском Союзе, легко узнаваемые по странной «косолапости» задних колес. Надежные крепкие машины служили в самых тяжелых условиях (вплоть до Крайнего Севера), и очень ценились водителями за отменную проходимость и прочность. В первую очередь в этом заслуга хребтовой рамы.
Хребтовая рама
Хребтовая рама является практически единственным способом обеспечить независимую подвеску с большими ходами для тяжелых грузовиков и специализированных внедорожников - уже за одно это ее стоит занести в анналы автомобилестроения. Оригинальность решения в том, что главным элементом жесткости автомобиля становится сама трансмиссия, объединенная в один сплошной агрегат, собранный в виде массивной трубы.
Представьте себе, что вдоль всей машины идет как бы один непрерывный картер, в котором спрятаны коробка, раздатка и передаточные валы (не карданные, поскольку в карданных сочленениях нужды нет).
Спереди к нему пристыкован двигатель, с боков - колеса. Такая конструкция отличается очень большой торсионной жесткостью (жесткостью на кручение), превосходя по этому параметру жесткость лонжеронной рамы, при существенно меньшей металлоемкости, а значит и массе.
А главное - это позволяет очень оригинальным образом подвесить колеса, передавая к каждому колесу крутящий момент через качающиеся полуоси, без карданных шарниров и ШРУСов, которые являются слабыми местами для тяжелых машин.
Оригинальный дифференциал Pinzgauer, позволяющий полуосям, за счёт скольжения (проката) по шестерне, поворачиваться при ходе подвески без участия шарнира.
Изобретателем хребтовой рамы считается чешский инженер Ханс Ледвинка, который продемонстрировал эту конструкцию еще в… 1923 году! На автомобиле «Татра 11» была впервые применена хребтовая рама, которая на долгие годы стала «фирменным приемом» завода «Татра». Причем применялась она не только в грузовых, но и в легковых автомобилях, хотя и недолго: главные достоинства конструкции - жесткость и прочность - оказались для легковых машин избыточными, а вот неотъемлемый эксплуатационный недостаток - слабая ремонтопригодность вследствие закрытости агрегатов - был сочтен существенным
Ханс Ледвинка.
Ведь чтобы добраться в такой машине до коробки передач, приходится буквально разбирать несущую основу на части - отдельно агрегат не снимешь… Зато для грузовиков «Татра» хребтовая рама стала значительным преимуществом - не в последнюю очередь вследствие своей модульности.
Дело в том, что картерную трубу рамы можно произвольно наращивать, создавая при минимальных затратах двух-, трех- и четырехосные машины.
Достаточно состыковать дополнительный стандартный модуль с редуктором и полуосями. Завод «Татра» всегда предпочитал производство грузовиков «под заказ», на ходу подстраивая конвейер под требования покупателей, и модульность стала настоящим спасением.
Особенности
Хребтовая рама, помимо своей главной особенности - несущего картера, имеет еще несколько удивительных технических решений, ставших следствием ее конструкции. Первое, что бросается в глаза при внимательном рассмотрении такой машины - отсутствие осевой симметрии подвески! Казалось бы, аксиома автомобилестроения - колеса должны быть строго симметричны относительно продольной оси кузова.
Этого добиваются всеми силами при сборке, за этим параметром следят во время эксплуатации путем введения регулировочных элементов подвески. Отсутствие такой симметрии считается серьезным дефектом, указывающим на аварийное повреждение рамы…
Однако есть автомобили, колеса которых изначально расположены несимметрично, и это ничуть не смущает конструкторов. Это автомобили с хребтовой рамой!
В силу конструктивных особенностей редукторов колесных пар, обеспечивающих «обкатывание» качающихся полуосей относительно главной передачи, полуоси не являются геометрическим продолжением друг друга, а правые смещены назад относительно левых. Отсюда и смещение колесных пар: правое колесо стоит чуть-чуть позади левого. Удивительно, но это практически никак не сказывается на управляемости машины!
Дифференциалы Pinzgauer блокируются с водительского места, раздаточная коробка — бездифференциального типа.
Еще один технический прием - двигатель не агрегатирован с коробкой передач, что является сейчас практически стопроцентной нормой в автомобилестроении. Крутящий момент от мотора к трансмиссии передается отдельным валом!
Это связано с тем, что жесткую сплошную конструкцию трансмиссионной трубы надо отвязать от вибраций двигателя, иначе они слишком хорошо передаются через жестко закрепленные траверсы на кузов.
«Татра» Т77.
Одним из следствий стали особые модификации хребтовой рамы - вильчатые рамы, где двигатель крепится на специальных лонжеронных вилках. Эти конструкции использовались, например, в представительских легковых моделях «Татры» от Т77 до Т613.
Центральная труба защищает валы и дифференциалы трансмиссии. Приглядевшись, можно увидеть, что шасси лишено продольной симметрии.
Труба защищает не только коробку, но и приводные валы, затрудняя ремонт, но делая их практически недосягаемыми для ударов извне. Вращение передаётся через пару конических шестерёнок со спиральным контактом. Такое зацепление позволяет полуосям подвески совершать качания в вертикальной плоскости: одновременно с передачей усилия ведомая и ведущая шестерни могли прокатываться по спиральному контакту.
Оригинальная конструкция шасси Pinzgauer продолжается и в положении полуосей: правые немного смещены назад, что компенсируется другими элементами, не сказываясь на управляемости. В этой уникальной подвеске колёса могут перемещаться на 20 см (мало для диагонального вывешивания, но высокая энергоёмкость подвески позволяет компенсировать недостаток). Портальные мосты, скопированные с легендарного Unimog, позволили снять нагрузку с трансмиссии и увеличить дорожный просвет до 36 см. Дифференциалы Pinzgauer требуют минимальной смазки, но легко способны вернуть контроль при пробуксовке, ведь их здесь три (межосевой и межколёсные), а в экстренной ситуации включать их можно прямо на ходу (принудительная блокировка осуществляется через гидропривод). Из-за полной синхронизированности раздаточной коробки и переключения скоростей, на обычной дороге дифференциал нужно выключать.
Steyr-Daimler-Puch
В общем, своеобразная конструкция хребтовой рамы оказалась очень уместна в производстве грузовиков и спецтехники, однако дальше заводов «Татры» почти не пошла.
Причины тому разные, и лежат они более в области маркетинга, нежели техники, однако есть одно замечательно исключение. Steyr-Daimler-Puch
Pinzgauer - машина с непроизносимым русскому человеку названием, которая, однако, заслуживает пристального внимания всех, кто любит внедорожную технику. Хотя бы в силу своей уникальности.
Хребтовая рама досталась Pinzgauer по родственной линии - с инженером Эрихом Ледвинкой, сыном того самого Ледвинки, изобретателя рамы. Созданный по заказу швейцарского военного ведомства универсальный армейский вездеход должен был стать легкой, проходимой и надежной машиной для военных.
И здесь хребтовая рама оказалась вне конкуренции - Pinzgauer получил огромную популярность не только в швейцарской армии, но и во множестве операций войск ООН во всем мире. Модульность конструкции дала возможность создания на одной базе целой группы автомобилей разного применения - от легкого двухосного разведывательного автомобиля до больших трехосных санитарных фургонов и КШМ.
Модели
Внешность Pinzgauer - верх утилитарности. Только прямые панели (дешевизна штампов), откидывающиеся стекла, зачастую мягкий верх. На такой машине можно уменьшить высоту кузова на треть, откинув стекла и убрав тент, что позволяет, например, маскировать ее в кустах или грузить в небольшие транспортные самолеты. Но это, как раз, решение для военных машин типичное, а оригинальность Pinzgauer в другом - в трансмиссии и подвеске.
Колеса (4 или 6) машины висят на поперечно качающихся рычагах, они же трубы полуосей, снабженных колесными редукторами. Отсюда приятные глазу джипера показатели - 400 мм клиренса и 200 мм хода колеса! 40-градусный въезд и 45-градусный съезд! Глубина брода - 700 мм! И грузоподъемность в тонну при собственном весе в две!
Двухосные и трехосные Pinzgauer устроены немного по-разному. Если первые имеют пружину и телескопический амортизатор на каждое колесо, то трехосник объединяет две задних оси в нечто вроде «колесной пары» с общей параболической рессорой.
Кстати, среди поклонников Pinzgauer ходят легенды, что к двухоснику присоединялся гребной винт (!) - на эту мысль многих наводит странный разъем на конце трансмиссионной трубы. Увы, плавающих «Пинцев» не было - этот разъем служит для присоединения еще одного редуктора в трехосном варианте. Модульность, однако!
Впрочем, и не плавая эта машина даст фору по проходимости многим подготовленным для трофи-рейдов «спортсменам». Огромные ходы колес, практически отсутствующие колесные арки, в которые могла бы набиться грязь, нулевые свесы (мотор за передней осью) полный набор блокировок с гидравлическим (!) приводом, а главное - не боящаяся контакта с грунтом трансмиссия, упрятанная в трубу хребтовой рамы - все это дает машине уникальную геометрическую проходимость. Pinzgauer переваливает через препятствия не хуже БРДМ с дополнительной колесной тележкой в базе.
Двигатель и трансмиссия
Двигатель в Pinzgauer расположен продольно за передней осью, что дает отличную развесовку. Моторов на эту машину ставилось два, причем первый - карбюраторный четырехцилиндровый «воздушник» (и тут «Татра»!). Большинство попавших в Россию со старых швейцарских складов «Пинцев» оснащены именно этим мотором - 2,5 л, 90 л.с. и крутящий момент 185 Нм.
Его преимущество - низкая степень сжатия, что обеспечивает большой моторесурс и питание 80-м бензином. Мощности его вполне достаточно для неторопливого движения по бездорожью и прогонов по шоссе с крейсерской скоростью 90 км/ч.
Второй мотор появился после модернизации в 1987 году и представляет собой шестицилиндровый рядный турбодизель. Машины с этим мотором легко отличить по появившемуся спереди небольшому «капотику», т.к. «шестерка» на место «четверки» не вставала.
Дизель несколько мощнее бензинового - 105 л.с. и тяговитее - 195 Нм. Причем, в некоторых комплектациях на «Пинце» с этим мотором появился четырехступенчатый «автомат»!
Трансмиссия Pinzgauer оригинальна не только по конструкции, но и по управлению. Коробка-раздатка (здесь это единый агрегат) пятиступенчатая, полностью синхронизированная (!), однако без дифференциала - на твердой дороге передний мост нужно отключать.
Все межколесные дифференциалы блокируются принудительно при помощи гидропривода, причем это можно делать на ходу. И это, между прочим, штатное оборудование!
Эксплуатация
Доброго слова заслуживает и ремонтопригодность машины - за исключением, естественно, агрегатов, скрытых внутри рамы. Зато большинство узлов подвески предельно унифицированы, что позволяет использовать один набор деталей для любого колесного узла. Кроме того, эта конструкция не требует шприцевания!
Steyr-Daimler-Puch выпустила всего около пяти тысяч Pinzgauer разных модификаций, однако благодаря потрясающей живучести их можно встретить довольно часто в самых разных уголках мира.
Не исключение и Россия - у нас достаточно спокойно можно купить старенький «Пинц» с консервации, т.к. швейцарская армия распродает запасы. Однако не ждите, что цена будет соответствовать году выпуска: цена машины производства середины семидесятых переваливает за миллион, а девяностых - и за два…
Зато вы получите уникальный внедорожник, имеющий в базе такие характеристики, которых от большинства машин не добиться даже с помощью глубокого тюнинга… Ну и, конечно, хребтовую раму, которая сама по себе дорогого стоит!
Приветствую вас, мои дорогие читатели! В данной публикации, друзья, мы разберёмся в особенностях конструкции кузовов легковых автомобилей, их разновидностях и выясним, что лучше рама или несущий кузов.
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.
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.
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 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.
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.