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!
Рамой называется жёсткий элемент автомобиля, который принимает на себя основные нагрузки и используется для крепления на нём остальных элементов, представленных , трансмиссией, кузовом и разнообразным оборудованием. В отличие от альтернативного ей несущего кузова, рама в большинстве случаев является плоской и представляет собой своеобразный «стержень», придающий жёсткость всей конструкции в целом. Фактически рамная конструкция кузова представляет собой основу, вокруг которой собирается автомобиль - благодаря этому он становится намного проще в производстве и в обслуживании по сравнению с другими типами компоновки.
Существует множество видов рам, применяющихся в автомобилестроении. Наиболее распространённой в настоящее время является прямая лонжеронная рама, которая создаётся из двух продольных металлических балок, проходящих по всей длине кузова. В определённых местах они соединяются поперечинами - так называемыми траверсами, которые придают этому элементу жёсткости и предназначаются для крепления отдельных агрегатов. Особой модификацией лонжеронной рамы является периферийная конструкция, которая подразумевает существенное увеличение расстояния между продольными лонжеронами в центральной части кузова. Такие рамные обладают достаточно низко опущенным полом, который находится между балками, играющими роль порогов.
Существуют и экзотические варианты - в частности, хребтовые рамы, в которых несущим элементом выступает центральная труба, в которой проходят трансмиссионные валы. Она позволяет существенно уменьшить массу и габариты автомобиля относительно случая использования классической лонжеронной рамы, а также даёт возможность применять . Однако есть у неё и свой недостаток - сложность ремонта транспорта, для осуществления которого необходимо полностью разобрать машину.
Видео о том, как устроена конструкция рамы внедорожника:
Также необходимо упомянуть и о решетчатых рамах, применяющихся в - они создают не только несущую основу, но и каркас безопасности, на который навешиваются лёгкие кузовные панели. Иногда рамная конструкция автомобиля объединяется с несущим кузовом - в таком случае говорят об интегрированной раме, принимающей на себя только часть нагрузок. По типу соединения деталей рамы подразделяются на следующие виды:
- Клёпаные - легки в производстве.
- Болтовые - обладают повышенной прочностью, но очень высокой трудоёмкостью сборки.
- Сварные - и прочные.
Важнейшие преимущества
Если посмотреть на список рамных автомобилей легкового типа, то можно увидеть, что большая его часть принадлежит крупным внедорожникам, таким как Toyota Land Cruiser, Nissan Patrol, и прочим. Это неудивительно - ведь рама может переносить большие нагрузки по сравнению с несущим кузовом. За счёт этого достигается лучшая проходимость - автомобиль не деформируется при преодолении существенных уклонов и серьёзных преград. Также увеличение допустимых нагрузок способствует и повышению массы транспортируемого груза. Именно поэтому большая часть коммерческого транспорта строится на основе жёсткой рамы.
УАЗ Патриот — представитель рамных автомобилей
С точки зрения производителей, рама также является более предпочтительной - к ней легче крепить основные агрегаты и навесное оборудование. Подобную конструкцию удобнее пропускать через конвейер - она может собираться отдельно от кузова, что существенно ускоряет процесс изготовления транспортного средства, позволяя разделить его на две технологические цепочки. В пользу рамы выскажутся и работники - при её использовании намного легче восстанавливать геометрическую целостность кузова. В случае же, когда повреждения являются чересчур сильными, можно просто заменить раму, которая обладает меньшей стоимостью, чем готовый к использованию несущий кузов. Тем не менее от рамной конструкции отказалось большинство - следовательно, на то были свои причины.
Минусы жёсткой основы
Даже применение современных материалов не способно существенно облегчить раму или уменьшить её габариты - она всё равно будет утяжелять автомобиль, и вынуждать придавать ему большие размеры без существенного повышения полезного объёма внутри кузова. Следовательно, увеличиваются выбросы выхлопных газов и происходит нанесение существенного вреда окружающей среде. В масштабах узкого сегмента внедорожников это не очень важно, а если большинство легковых машин будет иметь подобную компоновку, все преимущества рамной конструкции автомобиля меркнут перед подобными проблемами. Кроме того, повышение массы означает увеличение нагрузки на ходовую часть. Пружины не всегда способны справиться с весом рамного транспорта, поэтому их зачастую заменяют более выносливыми, однако, не столь комфортабельными рессорами.
Стоит сказать и . При использовании рамы неразрушимой связи между ней и остальными частями кузова не существует. Соответственно, при возникновении очень сильного удара происходит взаимное смещение различных частей транспортного средства. Это приводит к очень серьёзным последствиям, в частности, получению травм пассажирами или даже к летальному исходу. Следовательно, основной причиной отказа большинства изготовителей от рамы является изменение требований к современному автомобилю, который должен быть максимально безопасным и экономичным.
Кому пригодится рама?
Зная о том, что значит «рамный автомобиль», мы без труда можем сделать вывод о назначении подобных транспортных средств. Они пригодны для использования в качестве коммерческой техники, а также специальных автомобилей, предназначенных для выполнения очень тяжёлых работ. Кроме того, рама обязательно нужна и внедорожнику, которого разработан не для преодоления городских бордюров. Если такие машины вам точно не нужны, стоит обратить более пристальное внимание на современные авто с несущим кузовом. Они обладают большей эффективностью использования топлива, а также безопасностью и практичностью.
Рамный 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.
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"
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.