Несущий кузов это – Несущий кузов это мода или необходимость современного автопрома?

Содержание

Несущий кузов это мода или необходимость современного автопрома?

Уважаемые коллеги-автолюбители, мы с вами прекрасно знаем, что автомобиль – это сложнейший организм, состоящий из сотен и тысяч деталей и узлов. Несущий кузов это скелет, на чем держится все жизнеобеспечение живого организма автомобиля, что-то можно сравнить с работой сердца, что-то с функцией кровеносных сосудов.

Вот о скелете машины и хотелось бы поговорить в данной статье, вернее об одной его разновидности, ставшей популярной у производителей в последние десятилетия.

Как Вы уже поняли, под скелетом мы имели в виду остов, каркас авто, и если ранее, на заре автомобилестроение он представлял собой раму с закреплёнными на ней сверху деталями кузова и обшивки, то со временем эта конструкция как бы слилась в единое целое, образовав так называемый несущий кузов.

Говоря сугубо техническим языком, несущий кузов это такой тип каркаса авто, у которого все конструктивные элементы участвуют в распределении нагрузок, действующих на него.

Хотя первые прототипы такого типа остова появились ещё в 20-х годах прошлого века, основная масса выпускаемых автомобилей в те и многие последующие годы имели в качестве основного несущего элемента — раму.

Все остальные детали машины, включая кузов просто крепились к ней. К слову, рамные машины выпускаются и в наши дни, об этом говорится в одной из статей нашего блога.

Несущие кузова: достоинства и недостатки

Вернёмся к несущим кузовам. Чем же они так полюбились автопроизводителям? В их случае, как мы уже сказали, весь кузов берёт на себя ответственность по распределению нагрузок, которые действуют на него, и этот факт однозначно можно записать в преимущества.

Помимо этого, такой тип каркаса автомобиля имеет отличную жёсткость на кручение, а также низкий вес. Лёгкий скелет, как следствие, тянет за собой ещё больше положительных моментов – машина послушно ведёт себя на дороге, а также мало ест.

Имеются ли минусы? Конечно, ведь нет ничего идеального. К недостаткам можно отнести сложности при ремонте несущего кузова, а также невысокая прочность на излом, и в целом излишняя подвижность элементов конструкции, что особенно заметно при езде по глубокому бездорожью с множеством ям и колдобин – здесь несущие кузова уступают рамным.

Складываем кузов воедино

Несущий кузов не монолитен и состоит из ряда элементов, которые при помощи сварки соединяются в одно целое. В среднестатистическом каркасе можно выделить такие детали:

основание или днище;
передние и задние лонжероны;
передние, средние и задние стойки;
крыша;
панель багажника;
передний щит;
брызговики;
крылья.

Стоит отметить, что в зависимости от степени ответственности, которая возлагается на тот или иной элемент, разнятся и материалы, из которых они изготовлены.

Так, к примеру, детали, отвечающие за нашу с вами безопасность или за жёсткость конструкции (дверные проёмы, основание, стойки, лонжероны и другие) изготавливают из высокопрочной стали, менее важные могут быть из лёгких сплавов или даже из специального пластика.

Ну что ж, друзья, надеемся, что этот материал был познавателен и полезен для вас.

Следите за публикациями и изучайте премудрости автомобильной тематики.

auto-ru.ru

Что лучше рама или несущий кузов: есть ли ответ?

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.

Что лучше рама или несущий кузов

Для начала в общих чертах обозначим, что есть рама. В простейшем виде это две параллельные металлические балки (лонжероны), соединённые между собой множеством поперечин.

К этой конструкции крепится подвеска с колёсами, устанавливается двигатель, а потом сверху навешивается кузов. Причём ничего не мешает разработчикам навешивать на одну и ту же раму разные кузова – в этом проявляется одно из её преимуществ.

Рама в качестве основы транспортного средства появилась с самого зарождения автомобильной техники и активно использовалась в этой роли на протяжении многих десятилетий. В чём причина такого долголетия?

Дело в банальном несовершенстве технологий, из-за которого другие варианты скелетов, например несущие кузова, были более тяжёлыми и сложными в производстве. Но время шло, появлялись новые сплавы, совершенствовались конвейеры и повышались требования безопасности.

Все эти факторы отодвинули рамные остовы в сегменте легковых автомобилей на задний план, уступив место несущим каркасам. Справедливости ради нужно сказать, что рамы не забыты окончательно. На их базе и поныне создают высокопроходимые внедорожники и грузовики, потому что там, где высокие нагрузки, подобные конструкции каркаса авто имеют преимущества.

Эволюция и разнообразие рам

И все же что лучше рама или несущий кузов…Если о рамах, то по своему исполнению рамы довольно разнообразны. Существуют такие виды:

лонжеронные;
хребтовые;
пространственные.

Лонжеронная рама

Лонжеронная рама достаточно простая и популярная конструкция. Два параллельных лонжерона с поперечинами, обеспечивающими жёсткость, которые могут располагаться как в одной плоскости, так и менять свой профиль. Такой тип рамного каркаса используют в наши дни при производстве грузовиков, а также внедорожников.

Хребтовая рама

Хребтовый вид менее популярен, можно даже сказать, что он сейчас является редкостью. Основу такого остова составляет одна балка, расположенная посредине, а к ней, как рёбра крепятся поперечины. К одной из особенностей хребтовых рам можно отнести подвеску, которую в этом случае можно выполнить только по независимой схеме. Главным носителем такого остова были грузовики Tatra.

Пространственные или каркасные рамы

Что может объединять автобусы и спортивные автомобили? Как оказалось – пространственные рамы. Эти каркасы, больше схожие на несущие кузова, представляют собой как бы 3D-модель автомобиля, но только без кузовных панелей.

Рамные и несущие кузова: противостояние

Что ж, друзья, нам осталось выяснить, почему, несмотря на свою простоту, рамные каркасы уступили место под солнцем несущим кузовам.

Одной из главных причин стала их низкая пассивная безопасность – при разработке автомобиля с рамным остовом практически невозможно создать так называемые зоны деформации.Помимо этого, сам кузов, где находятся водитель и пассажиры более уязвим, а если начать его усиливать разными элементами, то в результате получим очень тяжёлую машину, что также недопустимо в современных реалиях.

На этом, уважаемые коллеги, разрешите откланяться. Подписывайтесь на рассылку, и Вы никогда не пропустите свежие и интересные статьи. Делитесь с друзьями в соц.сетях и обсуждайте прочитанное, так вы глубже усвоите материал.

До новых встреч!

auto-ru.ru

Несущий кузов. История и эволюция | Автоисток

Основой автомобиля с момента его рождения была рама. Начиная с 30-х годов прошлого века конструкторы неоднократно пытались усовершенствовать это инженерное решение.

Сегодня рама сохранилась главным образом на грузовиках и некоторых внедорожниках. Большинство легковых автомобилей имеет несущий кузов. Все нагрузки, передаваемые через колеса и подвеску, воспринимают в нем стальные элементы — панели, штампованные профили, которым в самых ответственных местах придают коробчатое замкнутое сечение. Так формируется силовой каркас кузова, по которому распределяются воздействующие на него усилия — от неровностей дороги, массы перевозимого груза, пассажиров и т.д.

Сварная конструкция из штампованной стали наиболее технологична в поточном производстве. При замене рамы несущим кузовом днище салона опускается на величину высоты лонжеронов рамы. Соответственно снижается центр тяжести. Автомобили с несущими кузовами имеют меньшую массу по сравнению с однотипными рамными. Вследствие этих причин в середине тридцатых годов XX века многие автомобильные фирмы перешли на «монокок» — так в ряде стран до сих пор именуют несущие кузова.

Чистота идеи

Классический «монокок» Citroen Traction Avant, 1934 год

Первой развернула в 1934 году массовое производство легковых автомобилей с такими кузовами французская фирма «Citroen». Это была поистине революционная машина Traction Avant.

Правда, еще с 1922 года «Lancia» выпускала модель Lambda с открытым несущим кузовом типа фаэтон. Но в отличие от современного понимания этого термина у нее скорее была «разросшаяся» рама в виде пространственного каркаса, собранного из замкнутых профилей. И хотя многие автомобильные историки считают Lambda пионером настоящего «монокока», итальянцы сделали лишь первую попытку.

В отличие от них «Citroen» и «Opel» (модель Olympia, 1935 год) создали подлинно несущие кузова, у которых нагрузку воспринимали все панели. Причем крыша и днище тоже являлись силовыми элементами.

Возможны варианты

Несущие кузова (сверху вниз): ГАЗ-20 «Победа», ГАЗ-12 ЗИМ, ГАЗ-21 «Волга»

Разумеется, фаэтон или кабриолет с несущими кузовами имеют недостаточную жесткость. В результате в них приходится вводить усилители, особенно в зоне днища.

У автомобилей с продольно расположенным двигателем узел подвески передних колес, создающий основную нагрузку на передок, вынесен слишком далеко вперед и требует усиления. При такой схеме между продольными коробчатыми лонжеронами и моторным шитом несущего кузова устанавливают подкосы, как было на «Волге» ГАЗ-21. Подкосы либо приваривают к кузову, либо крепят болтами.

Первой отечественной моделью с несущим кузовом стала в 1946 году «Победа». За ней в 1950 году появился ГАЗ-12 (или ЗИМ). Его несущий кузов имел не два. а три ряда сидений за счет откидных страпонтенов. Любопытно, что этот автомобиль изначально разрабатывали как фаэтон! В результате большая длина его кузова вынудила конструкторов ввести подкосы и мощную поперечину в зоне подвески задних колес.

Однако такая мера мало повышала комфортабельность столь солидного авто: на кузов практически напрямую продолжали передаваться все удары и вибрации от колес, возникал шум… Поэтому со временем у лимузинов появился «посредник», прикрепленный к нижним силовым элементам кузова на резиновых подушках, — подрамник. В дальнейшем два подрамника, передний и задний, начали устанавливать на многие машины высшего класса.

Фирма «Citroen», всегда отличавшаяся оригинальными техническими решениями, первой превратила подрамник в сборочную единицу: у модели СХ 1974 года его вместе с двигателем можно было «выкатить» из моторного отсека вперед. Постепенно передний подрамник перекочевал и на автомобили компактного класса. Так удобнее всем: седокам, технологам, механикам на станции техобслуживания…

Подводные камни

Каркасная структура
кузова Lancia Lambda,
1922 год

Однако не забудем, что несущий кузов с его панелями, обычно изготовляемыми из тонколистовой (0,7—1,2 мм) стали, легко поддается коррозии. Иногда дело доходит и до сквозного проржавления, что приводит к серьезному ослаблению несущей системы.

Пока традиционалисты изыскивали рецепты антикоррозионной защиты (двухсторонняя оцинковка, многослойные грунт и краска с внешней стороны), в 60-е годы появились несущие кузова из стеклопластика. Первенство в этом принадлежит спортивному автомобилю Lotus Elite 1. Чтобы придать некоторым элементам его кузова коробчатое сечение, использовались шесть (!) основных модельных форм и две вспомогательные. Все они накладывались друг на друга и затем склеивались. В результате получилась легкая и прочная конструкция.

Почти одновременно появились комбинированные кузова. Например, у восточно-германского Trabant моделей Р50 и Р601. выпускавшихся национализированным заводом DKW, несущая часть кузова была сварена из стали. А наружные панели, не воспринимающие нагрузок, делали из пластмассы Duroplast, армированной опилками, отрубями и Бог знает чем еше. Помните фильм Кустурицы «Черная кошка, белый кот», где брошенный на обочине дороги «Траби» постепенно поедает свинья?

Фирменная ASF: легкая и жесткая несущая структура из алюминиевых сплавов

Однако время убогих социалистических технологий давно миновало. Конструкторы продолжают искать достойную замену стальному листу. Революционное решение выдвинул немецкий концерн «Volkswagen». На серийных моделях Audi A8 и А2 он применил несущий кузов из алюминиевого сплава! Причем получил именно каркасное строение, с обвязочными брусьями, как у дальней предтечи от Lancia Lambda. Только теперь эта технология пришла из мира авиации и космонавтики: сварная силовая «клетка» получила название ASF (Audi Space Frame).

С другой стороны, новейший Jaguar XJ — первый автомобиль с несущим кузовом из алюминия, сделанным по такой же штамповочной технологии, что и стальной. Однако панели его соединены уже вовсе не сваркой, а заклепками и клеем! С внедорожниками еще интереснее: в последнее время их раму стали «вваривать» в кузов. Так сделано у Jeep Cherokee, Chevrolet TrailBlazer, Mitsubishi Pajero и т.п. Инженерам удобнее рассчитывать деформации кузова и его несущих элементов как единого целого, да и центр тяжести машины понижается…

Несколько слов об автобусных несущих кузовах. Их основа напоминает горизонтально лежащую ферму от железнодорожного моста, к которой приваривают каркас из вертикальных труб прямоугольного сечения. Наружные панели из стали или алюминия жестко соединяются с ним и воспринимают часть нагрузки.

Итак, «монокок» прочно утвердился не только в легковом автомобилестроении. За последние двадцать лет конструкторы снабдили его сминаемыми по травмобезопасному алгоритму зонами спереди и сзади, сделали жестче на кручение, а теперь «учат» по-особому реагировать на разные удары… Но об этом — отдельный рассказ.

autoistok.com

Несущий кузов — Википедия. Что такое Несущий кузов

Конструкция каркасно-панельного несущего кузова с металлическим каркасом и пластмассовой обшивкой. Несущее основание кузова (сам кузов отделён с нарушением структурной целостности с целью демонстрации конструкции шасси автомобиля). Несущий кузов скелетного (полукаркасного) типа, состоящий из оболочки и приваренных к ней усилителей, образующих облегчённый каркас. Оболочковый несущий кузов. Бескаркасно-скорлупный кузов-монокок из углепластика с лонжеронным подрамником в передней оконечности.

Несущий кузов — разновидность несущей системы автомобиля, при которой все элементы и связи кузова участвуют в воспринятии воздействующих на него нагрузок.

Автомобили с несущим кузовом также называют безрамными, так как функции рамы такого автомобиля выполняет сам кузов.

Международная терминология

Стоит иметь в виду, что не во всех иностранных языках имеется термин, напрямую аналогичный понятию «несущий кузов». Так, если немецкое

Selbsttragende Karosserie полностью соответствует по смыслу русскому «(само)несущий кузов», то уже английское Unibody, Unitised Body, обычно переводимое тем же словосочетанием, на самом деле означает «кузов, объединённый в единый сборочный узел» и может обозначать как собственно несущий кузов, так и жёстко объединённый с рамой полунесущий — то есть, здесь определяющим признаком является не способность воспринимать нагрузки, а физическое объединение кузова с несущей системой. Во французском языке для несущих кузовов используется термин Monocoque (а в других романских языках — «кальки» с него, например, исп. Monocasco, итал. Monoscocca), хотя в с инженерной точки зрения кузова серийных автомобилей почти никогда не бывают чистыми монококами.

Типология

По используемой силовой схеме выделяют безрамные автомобили с несущим основанием и с несущим корпусом.

У автомобилей с несущим основанием основную часть рабочих нагрузок, возникающих при движении автомобиля, воспринимает усиленное плоское днище кузова; у автомобилей с несущим корпусом их восприятие осуществляет объёмный каркас кузова (при практически не нагруженных кузовных панелях) или сама образованная кузовными панелями трёхмерная структура с местным усилением.

Также выделяют несущие кузова с замкнутой силовой структурой, у которых силовая структура образует замкнутый контур благодаря наличию крыши, сводящий вместе все вертикальные силовые элементы, и с незамкнутой силовой структурой, то есть — открытые, вроде кабриолетов и родстеров, а также пикапы и фургоны типа Иж-2715, у которых крыша грузового отсека не является несущей.

По конструктивному оформлению разделяют кузова (не только несущие) каркасно-панельные, скелетные, оболочковые, бескаркасно-скорлупные.

Каркасно-панельный несущий кузов имеет каркас из труб или штампованных металлических профилей, на который крепятся облицовочные панели, в очень незначительной степени повышающие его жёсткость. Такую конструкцию имели, к примеру, кузова мотоколясок С1Л и С3А, многие автобусы (например, ПАЗ-3204), а также — некоторые кузова с наружными панелями из пластиков, например, французской мотоколяски (квадрицикла с кузовом) Aixam A741 с алюминиевым каркасом и наружными панелями из АБС-пластмассы. Такой кузов прост в кустарном ремонте, в особенности при использовании стандартных профилей для каркаса и разъёмных (болтовых, заклёпочных) креплениях наружных панелей. Однако его производство трудоёмко, что делает его пригодным только для автомобилей со сравнительно небольшими масштабами выпуска. Кроме того, каркасно-панельный кузов при прочих равных будет наиболее тяжёлым, так как наружные панели в нём не участвуют в воспринятии нагрузок, вынуждая усиливать каркас.

Этот тип несущего кузова не следует путать с кузовом с пространственной рамой, у которого наружные облицовочные панели играют исключительно декоративную роль и вообще не участвуют в воспринятии нагрузки (как, например, у дрегстеров класса Funny Car, представляющих собой полностью разгруженный пластиковый обтекатель с лёгким подкреплением внутри, установленный на несущей пространственной раме из труб).

У скелетного (полукаркасного) кузова каркас в значительной степени редуцирован, он представлен отдельными стойками, дугами и усилителями, приваренными к наружным и внутренним облицовочным панелям, наравне с ним участвующим в воспринятии нагрузки. Такой кузов легче каркасного, но всё ещё достаточно сложен и трудоёмок в массовом производстве из-за большого количества сборочных операций, многие из которых выполняются вручную и требуют взаимных подгонок деталей.

Оболочковые (бескаркасные) кузова наиболее распространены, большинство современных несущих кузовов принадлежат к этому типу — они свариваются точечной сваркой из крупногабаритных внутренних и наружных панелей, отштампованных как правило из стального листа, которые вместе образуют замкнутую пространственную систему, в которой роль каркаса играют выштамповки на самих панелях. Данный вариант несущего кузова наиболее приспособлен для условий массового производства, экономичен и технологичен, однако его ремонт в процессе эксплуатации в значительной степени затруднён ввиду сложной формы панелей и малого числа их сопряжений, что зачастую даже при незначительных повреждения вынуждает целиком заменять всю панель. В настоящее время происходит распространение алюминиевые или композитные сталеалюминиевые несущие кузова, в производстве которых наряду со сваркой широко используются заклёпочные соединения и склеивание.

Скорлупные кузова представляют собой монокок из неметаллических материалов (стеклопластик, углепластик, термопластик и так далее) с минимальным локальным усилением.

Конструкция

Схема несущего кузова автомобиля как ферменной конструкции. Роль элементов фермы играют приваренные к оболочке кузова усилители и выштамповки на ней.

У несущего кузова различают нижний силовой пояс (днище с усилением — короба порогов, поперечины пола, раскосы пола, лонжероны), средний силовой пояс (щит передка, брызговики крыльев, вертикальные стойки, подоконные брусья) и верхний силовой пояс (каркас крыши и сама крыша). У несущего кузова с незамкнутой силовой структурой (кабриолета, отчасти пикапа) верхний силовой пояс отсутствует, а практически все нагрузки воспринимаются нижним силовым поясом.

С точки зрения характера работы несущий кузов с замкнутой силовой структурой может быть уподоблен пространственной ферме, элементы которой (стержни) образованы либо каркасом (у каркасно-панельного кузова), либо конфигурацией оболочки кузова и прикреплёнными к ней усилителями (короба порогов, стойки и прогоны крыши, подоконные брусья и т. п.). Соответственно, для приближённого расчёта несущего кузова на прочностью используются примерно те же методики, что и для мостовых ферм и подобных конструкций (в настоящее время для этой цели широко используется конечно-элементный анализ напряжённых состояний системы с использованием вычислительной техники).

Несущий кузов с незамкнутой силовой структурой (кабриолет, родстер) может с той же точки зрения быть уподоблен балке.

Ссылки

Источники и примечания

wiki.sc