Назначение рамы автомобиля: что это такое, виды и типы рам, лонжеронная, пространственная, хребтовая, трубчатая

Содержание

Рама автомобиля

Рама автомобиля

Рама служит основанием, на котором укреплены все части и механизмы автомобиля и его кузов.

Раму имеют все грузовые автомобили. Рама состоит из двух продольных балок — лонжеронов, соединенных несколькими поперечинами — траверсами. Лонжероны изготовлены штамповкой из листовой стали и имеют корытиое или коробчатое сечение переменного профиля, наиболее усиленного в средней части. Части рамы скреплены при помощи угольщиков и косынок на заклепках или путем сварки.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Рама грузового автомобиля

Передние поперечные балки служат для крепления двигателя. К лонжеронам прикреплены кронштейны для крепления деталей подвески.

У грузовых автомобилей в задней части рамы на специальных поперечных балках устанавливают буксирное устройство, включающее крюк с запором и амортизирующей пружиной или с резиновым амортизатором. Крюк предназначен для присоединения буксируемых автомобилем прицепов.

В передней части рамы закреплены два простых крюка, используемых для буксировки автомобиля при его неисправности, вытаскивания из грязи и т. д.

К передней части рамы прикреплен металлический упор — буфер. Рама со всеми собранными на ней частями опирается через детали подвески на оси с колесами.

Рамой оборудуются также легковые автомобили большой вместимости, имеющие значительное расстояние между осями колес («Чайка», ЗИЛ-111).

Рис. 2. Несущий кузов легкового автомобиля

Для получения необходимой прочности и устранения возможности деформаций кузова раму легковых автомобилей изготовляют специальной конструкции, обычно с Х-образной поперечной балкой и с балками, имеющими увеличенные сечения. К передней и задней частям рамы присоединяют буферы.

У легковых автомобилей малой и средней вместимости отдельная рама обычно отсутствует и вместо рамы используется жесткое основание кузова. Такой кузов называется несущим. Несущую конструкцию кузова имеют автомобили «Запорожец», «Москвич» и «Волга».

У легкового автомобиля с несущим кузовом раму заменяет жесткая конструкция каркаса кузова (рис. 2), состоящая из пола, усиленного балками, передней части, боковых стоек, крыши и задней части. Эти части снабжены усилителями и соединены сваркой. В передней части к полу кузова прикреплена болтами или с помощью сварки короткая (подмоторная) рама, служащая для установки силового агрегата и передней подвески автомобиля. Подкосы, приваренные к раме, крепятся болтами или привариваются к щитку кузова.

Рама автомобиля служит для крепления на ней двигателя, агрегатов шасси, кузова и, таким образом, является несущей конструкцией.

Рис. 3. Лонжеронная рама автомобиля ЗИЛ-130: 1 — буксирный крюк; 2 — буфер; 3 — кронштейн амортизатора; 4 — поперечина; 5 — лонжерон; 6 — буксирный прибор; 7 — кронштейны рессор; в — кронштейн опоры двигателя

Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили высокого класса и некоторые типы автобусов. По конструкции различаются рамы лонжеронные, центральные (хребтовые) и Х-образные (комбинированные).

Лонжеронная рама, получившая наибольшее распространение, состоит из двух лонжеронов (продольных балок), связанных между собой несколькими поперечинами (рис. 3). К переднему торцу рамы крепится буфер с двумя буксирными крюками, в задней части рамы установлен буксирный прибор. На лонжеронах крепятся кронштейны для амортизаторов, рессор, опор двигателя, кабины и платформы.

Лонжероны и поперечины штампуются из листовой стали и соединяются между собой заклепками. Сечение лонжеронов имеет корытообразный профиль с наибольшей высотой и жесткостью в средней, более нагруженной части рамы. Поперечины могут иметь специальную форму, необходимую для установки определенных узлов и агрегатов автомобиля.

Безрамная конструкция автомобиля предусматривает применение несущего кузова и используется в легковых автомобилях малого, среднего класса и некоторых типах автобусов. Это позволяет снизить вес легкового автомобиля примерно на 5%, автобуса — на 15%. Корпус кузова легкового автомобиля представляет собой жесткую сварную конструкцию, включающую в себя пол, усиленный лонжеронами и поперечинами, передок с двумя лонжеронами подмоторной рамы, заднюю часть с панелью, боковины со стойками, крылья и крышу.

Рама автомобиля при движении испытывает значительные вертикальные динамические нагрузки от сил инерции подрессоренных частей — самой рамы, двигателя, сцепления и коробки передач, кузова. Рама рассчитывается на прочность при изгибе, кручении и изготовляется из малоуглеродистых или малолегированных сталей с хорошей прочностью и пластичностью.

Рама автомобиля представляет собой остов, на котором укреплены все механизмы автомобиля. Рама должна обладать высокой прочностью и жесткостью, но в то же время быть легкой и иметь такую форму, при которой возможно более низкое расположение центра тяжести автомобиля для увеличения его устойчивости.

Существует три основных типа рам:
— лонжеронные, состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), соединенных поперечинами;
— центральные, имеющие в качестве хребта одну продольную балку или трубу;

— комбинированные, сочетающие в своей конструкции оба принципа (среднюю часть рамы выполняют как центральную, а концы делают лон-жеронными).

На грузовых автомобилях наибольшее распространение получили лонжеронные рамы, состоящие из двух продольных параллельных балок — лонжеронов, соединенных поперечинами (траверсами), с использованием сварки или заклепок. В зонах, подвергающихся наибольшим нагрузкам, лонжероны имеют более высокий профиль, а иногда усиливаются местными вставками. Материалом для лонжеронов служат стальные корытообразные профили (швеллеры). Лонжероны иногда делают выгнутыми в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Рис. 3. Автомобильные рамы: а и б — лонжеронные; в — центральные; г — комбинированные

К лонжеронам приклепывают или привертывают кронштейны для крепления рессор, подножек и запасного колеса, а также буфера и тягово-сцепное устройство. Буфера предохраняют кузов от повреждения при наездах, а тягово-сцепное устройство используют для буксирования прицепов.

Рама является основанием для крепления агрегатов, механизмов и кузова автомобиля.

Рама грузового автомобиля состоит из двух продольных балок — лонжеронов, и нескольких поперечин. Элементы рамы изготовляются штамповкой и соединяются между собой заклепками. Лонжероны по овоей длине имеют неодинаковое сечение; в средней части, а у трехосных автомобилей и в задней, они имеют большую высоту. Поперечины изготовлены такой формы, которая обеспечивает крепление к раме соответствующих механизмов.

В передней части рамы к лонжеронам крепятся буфер и буксирные крюки. Автомобили ЗИЛ на переднем буфере имеют откидывающуюся подножку. На задней поперечине устанавливаются буксирное устройство и съемные упругие буферы. На автомобилях ЗИЛ на задней поперечине имеются по два рым-болта для крепления аварийных цепей прицепа.

Буксирное устройство состоит из крюка с защелкой, резинового буфера с упорными шайбами, корпуса с кронштейном и колпаком. Защелка крюка удерживается в закрытом или открытом положениях собачкой. Для устранения самопроизвольного расцепления в отверстия защелки и собачки вставлен шплинт, прикрепленный к крюку на цепочке. Смазка трущихся поверхностей осуществляется через пресс-масленку. У буксирного устройства автомобиля «Урал-375Д» в качестве упругого элемента, используется пружина, а само устройство закреплено в специальной поперечине, которая снизу крепится к задним концам лонжеронов рамы.

Рис. 4. Рама автомобиля ЗИЛ-131:
1 — передний буфер; 2 — буксирный крюк; 3 — кронштейн пусковой рукоятки; 4, 9, 12, 13, 14 — поперечины; 5 — брызговик; 6 — кронштейн задней опоры двигателя; 7 — верхний кронштейн амортизатора; .8—- кронштейн крепления электромагнитного клапана управления включением переднего моста; 10 — кронштейн задней подвески кабины; 11 — кронштейн крепления раздаточной коробки; 15 — рым цепи прицепа; 16 — буксирное устройство; 17 — кронштейны буферов задней рессоры; 18, 20 — кронштейны передней рессоры; 19 — лонжерон

Основными неисправностями рамы являются ослабление заклепок, появление в раме трещин и изломов. Ослабленные заклепки обнаруживаются по дребезжащему звуку, который они издают при простукивании молотком. Трещины и изломы определяются внешним осмотром. Ослабевшие заклепки следует заменить новыми или вместо них поставить болты с пружинными шайбами.

Вследствие высокой прочности и жесткости рама особого технического обслуживания не требует. Необходимо ежедневно очищать ее от грязи и пыли (снега), производить мойку. При ТО-1 проверяют состояние заклепочных соединений и целостность отдельных элементов рамы. Необходимо следить за состоянием окраски рамы и своевременно подкрашивать места, где окраска нарушена.

Рама автомобиля должна отличаться высокой прочностью и жесткостью. Рама должна быть легкой и иметь такую форму, которая обеспечивала бы возможность более низкого расположения центра тяжести автомобиля, что увеличивает его устойчивость.

Рис. 5. Рамы:
а — с параллельными лонжеронами; б — с суживающимися лонжеронами; в — с изогнутыми лонжеронами; 1 — лонжерон; 2 — поперечина

Лонжеронные рамы получили свое название от составляющих их основу продольных балок—лонжеронов, соединяемых между собой поперечинами с помощью сварки или клепки.

В местах, подвергающихся наибольшим нагрузкам, лонжероны имеют более высокий профиль, а иногда усиливаются местными вставками. Лонжероны часто делают выгнутыми в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Чтобы защитить от повреждений .радиатор и крылья, на переднем конце рамы устанавливаются буферы в виде поперечных балок, воспринимающих удары при наезде автомобиля на препятствие.

Передняя поперечина рамы имеет форму, специально приспособленную для установки двигателя. Для усиления поперечин иногда в местах их крепления к лонжеронам накладываются косынки и угольники.

В автомобилях с несущими кузовами рама отсутствует, но имеется подрамник для крепления двигателя и передних колес к кузову.

На рис. 6 показана рама грузового автомобиля, состоящая из двух лонжеронов, имеющих профиль швеллера переменного сечения, и поперечин. Лонжероны и поперечины изготовляются из листовой малоуглеродистой стали.

Передний буфер и буксирные крюки крепятся к лонжеронам спереди с помощью кронштейнов и болтов.

Для крепления радиатора и передних опор двигателя служит передняя поперечина, приклепанная к лонжеронам. Задними опорами для двигателя являются кронштейны.

Передние рессоры крепятся к кронштейнам. Резиновые буферы предотвращают удар рессор о лонжерон. Задние рессоры крепятся к кронштейнам. У груженого автомобиля концы подрессорников (дополнительных рессор) опираются на опорные площадки.

На левом лонжероне- установлены гнездо для аккумуляторных батарей и кронштейн крепления картера рулевого механизма. На правом лонжероне имеется кронштейн 6 крепления запасного колеса.

Промежуточная опора карданного вала укреплена снизу второй поперечины, к верхней части которой крепится задняя опора кабины.

Тягово-сцепной прибор крепится распоркой и растяжками к задней поперечине. На заднем конце правого лонжерона помещается кронштейн указателя поворота, а на заднем конце левого лонжерона — кронштейн заднего фонаря.

Рис. 6. Рама автомобиля ЗИЛ-130:
1 — передний буфер; 2 — кронштейн крепления буксирного крюка; 3 — буксирный крюк; 4 — кронштейн крепления двигателя; 5 — усилитель лонжерона; 6 — кронштейн крепления запасного колеса; 7 — кронштейн указателя поворота; 8 — растяжка; 9 — буксирное устройство; 10, 13, 16, 17 и 24 — поперечины; 11 — кронштейн заднего фонаря; 12 — распорка крепления тягово-сцепного прибора; 14 — кронштейн крепления задней рессоры; 15 — опорные площадки подрессорника; 18 — кронштейн крепления платформы; 19 — лонжерон; 20 — гнездо аккумуляторных батарей; 21 — кронштейн крепления картера рулевого механизма; 22 — кронштейн крепления передней рессоры; 23 — резиновый буфер; 25 — кронштейн для направления пусковой рукоятки

Кронштейны служат для крепления платформы, а кронштейн — для направления пусковой рукоятки.

Для повышения жесткости и прочности рамы к ее лонжеронам крепятся усилители.

При буксировке автомобиля используются крюки.

Рама является основанием грузового автомобиля и служит для установки на нее всех агрегатов. Чтобы обеспечить правильное взаимодействие агрегатов, рама должна иметь высокую жесткость. Рама состоит из двух продольных балок-лонжеронов, имеющих сечение швеллера, и нескольких поперечных балок-траверс. Балки рамы изготовляются из полосовой стали методом горячей штамповки. Для лонжеронов применяют низколегированную сталь, а для траверс—углеродистую. По длине лонжероны имеют переменное сечение — большее в средней части и меньшее по обоим концам. К ним приклепаны кронштейны рессор, боковых опор двигателя, гидроусилителя рулевого управления и др.

Спереди к раме крепится буфер, а в задней ее части у автомобилей, предназначенных для буксировки прицепов, установлено тягово-сцепное устройство. В передней части раму оснащают буксирной вилкой или крюками для буксировки автомобиля. Продольные и поперечные балки рамы соединяются между собой заклепками. Отдельные траверсы рамы имеют коробчатое сечение, задняя часть рамы усилена диагональными растяжками. У автомобилей-самосвалов рамы короче, чем у автомобилей с бортовыми платформами. Для крепления опор цилиндров гидравлического подъемника на раме устанавливают дополнительную траверсу.

Обзор и виды рам на грузовых и легковых авто 🦈 avtoshark.com

Упрощенно такую конструкцию можно описать как два металлических толстых продольных лонжерона, соединенных между собой несколькими поперечными балками. Лонжеронную раму называют автолестницей за схожесть с одноименным предметом. Конструкция проста, понятна, надежна, поэтому такие рамы устанавливают на грузовых автомобилях, например, ЗИЛах, а также в современных джипах и пикапах.

На заре автомобилестроения все транспортные средства были рамными. Как и сегодня грузовики (КАМАЗы, МАЗы), автобусы. А вот легковые авто, кроме внедорожников, стали безрамными. Разберемся в видах рам автомобиля, особенностях этой конструкции несущей основы, преимуществах и недостатках системы.

Рамы автомобиля: назначение

Конструкцию рамы автомобиля инженеры разработали еще задолго до появления «самобеглой коляски». На основе рамной схемы создавали железнодорожный транспорт. Несущий кузов был у телег и карет – по аналогии с ними создали безрамные машины.

Конструкция рам автомобилей

Автомобильную раму можно представить в виде скелета авто. Это основа, на которую крепят моторы, элементы трансмиссии и ходовой, рулевое управление, рессоры, мосты. В сочетании эти компоненты составляют шасси машины. Кронштейнами и болтами кузов также присоединяется к раме. И используется для размещения и перевозки пассажиров и багажа.

Рама – это несущая часть, воспринимающая нагрузки узлов и агрегатов авто. А также кузова, пассажиров и багажа как в движении, так и во время стоянки. Рама представляет балочную конструкцию. Это самодостаточная система, которая готова к передвижению без кузова.

Типы рам автомобилей

С развитием автомобильной отрасли конструкции силовых каркасов машин эволюционировали. Рассмотрим типы рам автомобилей, их назначение и особенности устройства.

Лонжеронная рама

Упрощенно такую конструкцию можно описать как два металлических толстых продольных лонжерона, соединенных между собой несколькими поперечными балками. Лонжеронную раму называют автолестницей за схожесть с одноименным предметом. Конструкция проста, понятна, надежна, поэтому такие рамы устанавливают на грузовых автомобилях, например, ЗИЛах, а также в современных джипах и пикапах.

Лонжероны, изготовленные из прочного металла разного сечения, идут вдоль кузова. Симметричные друг другу на всем своем протяжении, они необязательно параллельны земле. Балки могут изгибаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, находиться под углом к полу, (например, на внедорожниках). Вертикальный изгиб наблюдается в некоторых марках машин в районе колес: этим достигается смещение центра тяжести вниз, что делает транспорт более устойчивым на дорогах.

Профиль лонжеронов, чтобы поднять показатель скручивания, изготавливают в виде швеллеров, двутавра, коробов. Соединяют поперечины с долевыми балками сваркой, заклепками, болтами. К кузову рама крепится кронштейнами.

Лонжеронная Х-образная

Поперечины не всегда имеют вид лесенки: на чертеже некоторые из них выглядят как буквы «К» или «Х». Более распространенная – Х-образная рама, которая представляет, скорее, подвид классической лонжеронной системы.

Лонжеронная рама

Суть конструкции в том, что лонжероны в передней и задней частях разведены в стороны, тогда как в середине максимально приближены друг к другу. Поперечные балки здесь соединены крестообразно, из-за чего места хватает только на валы трансмиссии.

Х-образный каркас значительно легче классики: его активно использовали в американском автомобилестроении в середине прошлого века. Отечественные премиальные «Чайки» (ГАЗ-13 и ГАЗ-14) также базировались на крестообразной раме.

Периферийная

Это очередная разновидность лонжеронного устройства. Особенностью конструкции периферийной рамы автомобиля является расположение лонжеронов: элементы разведены далеко на края, под самые пороги. Это обстоятельство делает автомобиль (чаще – внедорожник) очень устойчивым на труднопроходимых трассах. Другое достоинство: машина отлично держит боковые удары.

Хребтовая рама

Идея оригинальной конструкции принадлежит инженерам компании «Татра». Несущую основу рамы грузового автомобиля составляет мощная, жесткая на кручение толстостенная труба, которая соединяет силовую установку, расположенную спереди, с трансмиссией. При этом последняя вместе с раздаточной коробкой и приводными валами инсталлирована непосредственно в трубу.

Получается единый картер, надежность которого проверена транспортом особого назначения. На основе хребтовых созданы многоосные полноприводные конструкции. Однако ремонту такие типы рам автомобилей поддаются с трудом.

Вильчато-хребтовая

Вильчато-хребтовые каркасы, также разработанные чешским предприятием «Татра», сегодня ушли в историю. Трансмиссионная труба оставалась, но моторы к ней не крепили, а устанавливали на лонжеронной вилке. Положительным моментом было то, что вибрация от двигателя в меньшей степени передавалась на раму и кузов транспортного средства.

Пространственная рама

Самая сложная, но жесткая и прочная система была придумана для спортивных автомобилей. Трехмерный каркас состоит из множества тонких труб, материалом служит высокопрочная легированная сталь. Трубки формируют отсеки для компонентов авто и ездоков.

Конструкция выдерживает нагрузки на сжатие и растяжение, но не на излом. Поэтому в спортивных авто пространственные системы уступили место монококам (несущим кузовам), но остались в автобусостроении.

Комбинированные

Гибридные рамы появились, когда мировой автопром стал массово переходить на несущие кузова. Процесс, однако, был постепенным: рамы для установки мотора делали на половину длины кузова. Лонжероны простирались от фронтального бампера до ног передних пассажиров. Получилось, что у несущего, вваренного в пол кузова появился спереди полноценный подрамник.

Процедуры для рамы авто

Другим примером комбинированной рамы может служить вильчатая система, сочетающая лонжеронную и хребтовую конструкции. Также существует симбиоз Х-образной рамы с несущим основанием.

Из какой стали изготавливают рамы

В общей массе на раму грузового автомобиля приходится 10-15% веса. Каркас испытывает знакопеременные нагрузки, напряжение на изгиб и кручение. Перед производителями стоит двоякая задача: сделать конструкцию легкой, и при этом повысить ее несущую способность. Поэтому рамы грузовых автомобилей делают из стали: используют марки с низким и средним содержанием углерода – от Ст08 до Ст025.

Количество марганца, хрома, других легирующих элементов, повышающих запас прочности металлопроката, может быть нормальным или повышенным. Толщина листов для лонжеронов зависит от грузоподъемности транспортного средства и варьируется от 3 до 8 мм.

Вопрос о материале изготовления не праздный. Некоторые водители, изучив назначение и устройство рам грузовых и легковых автомобилей, удлиняют силовой каркас.

Бывает, что лонжероны прогнили и требуют замены: тогда, как и при удлинении, важно правильно выбрать тип крепления: от сварки лучше отказаться в пользу каленых болтов.

Основные преимущества рамной конструкции

Рамные силовые каркасы еще долго не сдадут позиций несущему кузову, поскольку обладают рядом неоспоримых достоинств:

  • Простота конструкций и выверенная методики расчета.
  • Прочность. Чтобы погнуть, и тем более, сломать раму, потребуется большое усилие.
  • На легковушках кузов присоединяется эластичными креплениями, что повышает комфорт пассажиров. Чтобы достичь подобного эффекта в безрамниках, нужно предпринять ряд дополнительных конструктивных мер.
  • Низкое сопротивление кручению. Достигается за счет толщины металла лонжеронов и поперечин.
  • Увеличенный клиренс. На рамные конструкции ставят мосты, предполагающие повышенную проходимость.

Рама для грузовиков

На одной платформе можно конструировать разные модели машин.

Решающее преимущество конструкций заключается в удобстве капитального ремонта: рама существует отдельно, кузов – сам по себе. Демонтировав верхнюю часть авто, вы получаете доступ к шасси.

Читайте также: Как убрать рыжики с кузова автомобиля ВАЗ 2108-2115 своими руками

В чем заключаются недостатки рамной конструкции

В современном автомобилестроении продолжается тенденция к вытеснению настоящих «рамников» несущими кузовами. Разделение функций рамы и кузова несет следующие негативные последствия:

  • стальная рама имеет большой вес, что сказывается на расходе топлива, разгонной динамике, повышенной инерции всего автотранспорта;
  • высокий центр тяжести, из-за которого машина больше склонна к кренам и опрокидыванию;
  • сильные, в сравнении с несущими системами, аэродинамические шумы.

Еще один недостаток: мягкая подвеска не сочетается с рамой, поэтому пассажиры в большей мере ощущают тряску, чем в кузовном авто.

Лекция 33. Назначение и типы рам

Раздел III. ХОДОВАЯ ЧАСТЬ, КУЗОВ, КАБИНА.

Лекция 33. Назначение и типы рам

  1. Назначение и типы

Несущей системой называется рама или кузов автомобиля. Не­сущая система служит для установки и крепления всех частей ав­томобиля.

Несущая система — одна из наиболее ответственных, материалоемких и дорогостоящих систем автомобиля. Если принять за 100 % материалоемкость, стоимость и сложность изготовления всего автомобиля, то несущая система может составлять более 50 % от этого. Долговечность несущей системы определяет сроки капиталь­ных ремонтов автомобиля. От нее во многом зависит общий про­бег автомобиля в эксплуатации. Несущая система существенно влияет на многие эксплуатационные свойства автомобиля.

На автомобилях применяются различные типы несущих систем. Несущая система во многом определяет тип и компоновку авто­мобиля. В зависимости от типа несущей системы автомобили под­разделяют на рамные и безрамные. В рамных автомобилях роль несу­щей системы выполняет рама (рамная несущая система) или рама совместно с кузовом (рамно-кузовная несущая система). В безрам­ных автомобилях функции несущей системы выполняет кузов (ку­зовная несущая система), который называется несущим.

Рамная несущая система применяется на всех грузовых автомо­билях, прицепах и полуприцепах, легковых автомобилях повы­шенной проходимости, большого и высшего классов и отдельных автобусах. Несущая система автомобилей-самосвалов, кроме ос­новной рамы включает еще дополнительную укороченную раму — надрамник, на котором устанавливается грузовой кузов и крепят­ся устройства подъемного механизма кузова.

Рамная несущая система проста по конструкции, технологич­на при производстве и ремонте, а также универсальна, так как обеспечивает унификацию обычных и специальных автомобилей. Кроме того, рамная несущая система позволяет выпускать на од­ном шасси различные по типу кузова модификации автомобиля.

Кузовная несущая система применяется на легковых автомоби­лях особо малого, малого и среднего классов, а также на боль­шинстве современных автобусов. Кузовная несущая система по­зволяет уменьшить массу автомобиля, его общую высоту, снизить центр тяжести и, следовательно, повысить его устойчивость. Од­нако кузовная несущая система не обеспечивает хорошей изоля­ции пассажирского салона от вибрации и шума работающих агре­гатов и механизмов, а также от шума шин, возникающего при их качении по поверхности дороги.

Рамно-кузовная несущая система применяется только на авто­бусах. При рамно-кузовной несущей системе кузов автобуса не имеет основания. Рама и основание кузова объединены в единую конструкцию. Шпангоуты (поперечные дуги) каркаса кузова жестко прикрепляются к поперечинам рамы. Рама и каркас кузова рабо­тают совместно, воспринимая все нагрузки. Рамно-кузовная несу­щая система имеет простую конструкцию, технологична при про­изводстве и удобна в ремонте. По сравнению с рамной несущей системой рамно-кузовная имеет несколько меньшую массу кузо­ва и более низкую высоту пола.

  1. Рама

Рама служит для установки и крепления кузова и всех систем, агрегатов и механизмов автомобиля. Рама является одной из от­ветственных и наиболее металлоемких частей автомобиля. Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили повышен­ной проходимости, большого и высшего классов, отдельные ав­тобусы, прицепы и полуприцепы.

На автомобилях применяются рамы различных типов (рис. 1). Наибольшее распространение получили лонжеронные рамы.

Лонжеронная рама грузового автомобиля (рис.2) состоит из двух лонжеронов 1 (продольных балок), которые соединены меж­ду собой отдельными поперечинами 2. Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют швеллерное сечение переменного про­филя. Высота профиля наибольшая в средней части лонжеронов, где они более всего нагружены. В зависимости от типа автомобиля и его компоновки лонжероны могут быть установлены один отно­сительно другого параллельно или под углом, а также могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоскостях. К лонже­ронам обычно приклепывают различного рода кронштейны для крепления кузова, устройств подвески колес, механизмов транс­миссии, систем управления и др.

Поперечины, как и лонжероны, выполнены штампованными из листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепле­ние к раме соответствующих агрегатов и механизмов. Так, напри­мер, передняя поперечина 4 приспособлена для установки перед­ней части двигателя. Лонжероны и поперечины соединены между собой клепкой или сваркой.

На переднем конце рамы установлены буфер 5 и буксирные крюки 6. Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов при наездах и столкновениях. Крюки служат для буксировки авто­мобиля. В задней части рамы грузового автомобиля расположено буксирное (прицепное) устройство 3, предназначенное для при­соединения к автомобилю прицепов, буксируемых автомобилей и т.д. Буксирное устройство включает в себя крюк с запором и пру­жину или резиновый амортизатор, которые смягчают толчки и удары при движении автомобиля с буксиром по неровной доро­ге, при торможении и трогании с места.

Рассмотрим устройство рам легковых автомобилей.

Лестничная рама (рис.3, а) состоит из двух лонжеронов 1, соединенных поперечинами 3. Лонжероны отштампованы из ли­стовой стали и имеют профиль преимущественно закрытого типа. К лонжеронам прикреплены различные кронштейны 2, предназ­наченные для установки и крепления кузова автомобиля, механиз­мов трансмиссии, передней и задней подвесок, систем управления и т.д. Рама имеет выгибы в вертикальной плоскости в местах распо­ложения передних и задних колес автомобиля. Эти выгибы обеспе­чивают большие ходы колес, снижение центра тяжести автомобиля и повышение его устойчивости при высоких скоростях движения.

Х-образная лонжеронная рама (рис. 3, б) состоит из короткой средней балки 5трубчатого или коробчатого профиля, передней 4 и задней 7вильчатых частей, выполненных из лонжеронов короб­чатого профиля. Передняя вильчатая часть предназначена для раз­мещения силового агрегата, а задняя — заднего моста.

В средней части рамы имеются консольные кронштейны 6для крепления кузова, а вильчатые части рамы снабжены поперечи­нами для установки передней и задней подвесок.

Х-образная рама позволяет увеличить углы поворота управляе­мых колес, уменьшить радиус поворота автомобиля и улучшить его маневренность. Кроме того, рама обеспечивает понижение пола ку­зова, центра тяжести автомобиля и повышение его устойчивости.

Периферийная лонжеронная рама (рис. 3, в) имеет наибольшее применение на рамных легковых автомобилях. Она состоит из лон­жеронов 8 замкнутого (коробчатого) профиля, которые проходят по периферии пола кузова автомобиля и создают ему естествен­ный порог. Это увеличивает сопротивление кузова при боковых ударах. Рама имеет свободную среднюю часть, позволяющую опу­стить пол кузова, снизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость. Для увеличения хода колес автомобиля лонже­роны рамы имеют выгибы в вертикальной плоскости над пере­дним и задним мостами. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов.

Хребтовая неразъемная рама (рис.3, г) состоит из одной цент­ральной продольной несущей балки 9, к которой прикреплены поперечины 10 и различные установочные кронштейны. Централь­ная балка рамы обычно имеет трубчатое сечение, внутри нее раз­мещается карданная передача. Рама обладает высокой жесткостью на кручение, а размещение карданной передачи внутри хребто­вой трубы рамы обеспечивает компактность конструкции.

  1. Конструкция рам

Рассмотрим конструкцию рамы грузового автомобиля КамАЗ (рис.4, а). Рама автомобиля — лонжеронная, штампованная, клепаная. Она состоит из двух продольных лонжеронов 2, 4и семи поперечин, которые образуют жесткую несущую систему. Лонже­роны изготовлены из высокопрочной стали, имеют переменный профиль швеллерного сечения. На передних концах лонжеронов находятся кронштейны 1, предназначенные для крепления буфеpa.

На передних концах лонжеронов установлены также буксир­ные крюки. Задняя поперечина 3 рамы усилена раскосами. В ней установлено буксирное устройство.

Рама грузовых автомобилей «Урал» (рис.4, б) — лонжеронная, штампованная, состоит из двух продольных лонжеронов 11, 15 и шести поперечин. Поперечины 7— 10 имеют круглое сечение. Передний 5 и задний 12 буфера, а также задняя поперечина 13 выполнены съемными. На переднем буфере крепятся буксирные крюки 6. Буксирное устройство установлено в специальной попе­речине 14.

Буксирное устройство (рис. 4, в) состоит из корпуса 18 с крышкой 19, крюка 20 со стержнем, резинового упругого эле­мента 22 и деталей крепления. Упругий элемент установлен на стержне крюка, который закреплен в корпусе гайкой 23. Необхо­димая предварительная деформация упругого элемента создается шайбами 16 и 17. Буксирный крюк имеет предохранительную за­щелку 21, которая стопорит замок крюка и исключает его само­произвольное открывание. Трущиеся поверхности крюка смазы­ваются через масленки.

Для грузовых автомобилей большой и особо большой грузо­подъемности применяются лонжеронные рамы не из штампован­ных, а прокатных лонжеронов и поперечин. Лонжероны и попе­речины такой рамы изготавливаются из малоуглеродистых низко­легированных сталей, имеющих более высокие механические свой­ства, чем листовые стали. Однако масса рамы из прокатных лон­жеронов и поперечин больше, так как лонжероны и поперечины имеют равное сечение по всей длине. Масса рамы грузового авто­мобиля, изготовленной из прокатных профилей, составляет 15% собственной его массы.

На тяжелых грузовых автомобилях кроме лонжеронных рам применяются также разъемные хребтовые рамы. Хребтовая разъем­ная рама имеет центральную несущую балку, которая состоит из картеров отдельных механизмов трансмиссии автомобиля, соеди­ненных между собой специальными патрубками. Между картера­ми и патрубками устанавливаются кронштейны для крепления кабины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов и меха­низмов автомобиля. Разъемная хребтовая рама универсальна, так как, изменяя ее длину, можно создавать семейство автомобилей с различным числом ведущих мостов и разными базами на одних и тех же унифицированных агрегатах и механизмах. Использование картеров механизмов трансмиссии в качестве несущих частей разъемной хребтовой рамы позволяет снизить на 15…20% соб­ственную массу автомобиля и уменьшить его металлоемкость.

Разъемная хребтовая рама по сравнению с лонжеронной обла­дает более высокой жесткостью. Поэтому ее обычно применяют для полноприводных грузовых автомобилей, предназначенных для эксплуатации на тяжелых дорогах и в условиях бездорожья. Одна­ко такая рама требует использования высококачественных леги­рованных сталей для изготовления картеров механизмов транс­миссии и соединительных патрубков, а также высокой точности изготовления и сборки в производстве. Кроме того, при техниче­ском обслуживании и ремонте автомобиля с рамой этого типа затруднен доступ к механизмам трансмиссии автомобиля и требу­ется частичная, а иногда и полная разборка рамы.

Контрольные вопросы

  1. Каково назначение несущих систем автомобилей?

  2. На каких типах автомобилей применяется рамная несущая система и почему?

  3. Где и почему применяется кузовная несущая система?

  4. Какие типы рам автомобилей вы знаете?

Лекция 34. Передний управляемый мост

Поперечная балка с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент от двигателя, называется передним управляемым мостом. Этот мост не ведущий и служит для поддержания несущей систе­мы автомобиля и обеспечения его поворота.

Передние управляемые мосты различных типов широко при­меняются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах с ко­лесной формулой 4х 2, а также на грузовых автомобилях с колес­ной формулой 6×4.

В зависимости от типа подвески управляемых колес передние мосты автомобилей могут быть неразрезными и разрезными. В неразрезных мостах управляемые колеса непосредственно связаны с балкой моста. В разрезных мостах связь управляемых колес с балкой моста осуществляется через подвеску. Неразрезные мосты при­меняются на грузовых автомобилях и автобусах при зависимой подвеске колес. Разрезные мосты устанавливаются на легковых автомобилях и автобусах при независимой подвеске колес.

Передний неразрезной мост (рис. 4.57, а) представляет собой балку 4 с установленными по обоим концам поворотными цапфа­ми 2. Балка — кованая, стальная, обычно двутаврового сечения. Средняя часть балки выгнута вниз для более низкого расположе­ния двигателя и центра тяжести автомобиля с целью повышения его устойчивости. В бобышках балки закреплены неподвижно шкворни 3, на которых установлены поворотные цапфы 2. На по­воротных цапфах на подшипниках установлены ступицы с управ­ляемыми колесами 1. Колеса, поворачиваясь вокруг шкворней, обеспечивают поворот автомобиля. Мост с помощью рессор 5 кре­пится к раме автомобиля.

Передний разрезной мост (рис. 4.57, б) представляет собой балку или поперечину 4 с установленной на ней передней независимой подвеской 7с управляемыми колесами 1. Поперечина может быть стальная кованая или штампованная из листовой стали. Она жест­ко связана с кузовом автомобиля и служит одновременно для креп­ления двигателя. Управляемые колеса со ступицами, установлен­ные на подшипниках на поворотных цапфах, могут поворачиваться вокруг шкворней (шкворневые подвески), закрепленных в стой­ках 6подвески, или вместе со стойками (беешкворнсвые подвес­ки), обеспечивая поворот автомобиля.

Конструкция передних управляемых мостов. Передний управля­емый мост грузовых автомобилей КамАЗ (рис. 4.58) — неразрез­ной. В бобышках стальной балки 17двутаврового сечения стопор­ными клиньями 14 закреплены шкворни 19, на которых установ­лены поворотные цапфы 5. Цапфы свободно поворачиваются во­круг шкворней на бронзовых втулках, запрессованных и ушки цапф, и упорных подшипниках 15, находящихся между цапфами и балкой моста. К фланцам поворотных цапф прикреплены тор­мозные механизмы 21 колес. В ушках цапф закреплены рычаги 16 для крепления поперечной рулевой тяги 18 и поворотный рычаг 12 в левой цапфе — для крепления продольной рулевой тяги 13. На пово­ротных цапфах на роликовых конических подшипниках 8 и 10 уста­новлены ступицы 9 с тормозными барабанами 11 и управляемыми колесами 1. Ступицы колес на поворотных цапфах закреплены гайкой 2, замковыми шайбами 3 и 4 и контргайкой 7. Снаружи ступицы за­крыты крышками 6 с прокладками, а изнутри — манжетами 20.

На рис. 4.59 представлен передний управляемый мост легковых автомобилей АЗЛК с независимой бесшкворневой рычажно-пру-жинной передней подвеской колес.

Мост — разрезной, и связь управляемых колес с балкой моста осуществляется с помощью независимой подвески. Основной и базовой частью моста является поперечина 4 подвески, штампосарная, из листовой стали. В средней части поперечина выгнута вниз для более низкого расположения двигателя и снижения цент­ра тяжести автомобиля. Это повышает устойчивость и безопасность автомобиля при высоких скоростях движения.

К поперечине 4 с помощью верхних 3 и нижних 5 рычагов, поворотных стоек 2, пружин 6 и амортизаторов 7 подвешены пе­редние управляемые колеса автомобиля. Колеса вместе со ступи­цами 9 и тормозными дисками 8установлены на подшипниках на поворотных стойках 2, к которым прикреплены суппорты 1 тор­мозных механизмов колес. Управляемые колеса легко поворачиваются вместе с поворотными стойками, обеспечивая изменение направления движения автомобиля.

Передний мост представляет собой съемный узел, который крепится болтами к несущему кузову автомобиля.

Поддерживающий мост. Этот мост служит только для поддер­жания несущей системы автомобиля и представляет собой обыч­но прямую балку, по концам которой на подшипниках смонти­рованы поддерживающие колеса. Поддерживающие мосты приме­няют на прицепах и полуприцепах, а также на легковых автомобилях с приводом на передние колеса в качестве задних мостов. На рис. 4.60 показан поддерживающий задний мост переднепривод­ных легковых автомобилей ВАЗ. Основной частью моста является штампованная из листовой стали U-образной формы балка 5 с приваренными по концам трубчатыми рычагами 3 пружинной подвески 4. К концам рычагов 3 прикреплены оси 1, на которых на подшипниках установлены ступицы 2 с задними поддержива­ющими колесами.

Поддерживающий мост представляет собой съемный узел, ко­торый прикрепляется к несущему кузову автомобиля.

Установка и стабилизация управляемых колес

Для создания наименьшего сопротивления движению, умень­шения износа шин и снижения расхода топлива управляемые ко­леса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса устанавливают на автомобиле с развалом в вертикальной плоско­сти и со схождением в горизонтальной плоскости.

Углом развала управляемых колес называется угол а (рис. 4.61, а), заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоско­стью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным при наклоне колеса внутрь.

Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпенди­кулярное расположение колес по отношению к поверхности до­роги при деформации деталей моста под действием веса передней части автомобиля.

При установке колеса с развалом возникает осевая сила, при­жимающая ступицу с колесом к внутреннему подшипнику, размер которого обычно больше, чем размер наружного подшипни­ка. Вследствие этого разгружается наружный подшипник ступицы колеса. Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотной цапфы и составляет О…2°.

В процессе эксплуатации угол развала колес изменяется глав­ным образом из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, подшипников ступицы колес и деформации балки переднего моста.

При наличии развала колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по дуге вокруг точки О пересечения продолжения его оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны с кузовом, то качение колес по расходящимся дугам сопровожда­лось бы боковым скольжением. Для устранения этого явления ко­леса устанавливают со схождением, т.е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.

Угол схождения 8 управляемых колес (рис. 4.61, б) определяется разностью расстояний А и Б между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол схож­дения колес у разных автомобилей находится в пределах 0°20’… Г, а разность расстояний между колесами сзади и спереди составля­ет 2…8 мм. В процессе эксплуатации углы схождения колес могут изменяться из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, шарнирных соединений рулевой трапеции и деформации ее ры­чагов.

Установка управляемых колес с одновременным развалом и схождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге без бокового скольжения.

Силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить уп­равляемые колеса от положения, соответствующего прямолиней­ному движению. Чтобы не допустить поворота управляемых колес под действием возмущающих сил (толчков от наезда на неровно­сти дороги, порывов ветра), колеса должны обладать соответству­ющей стабилизацией.

Стабилизация управляемых колес — свойство колес сохранять положение, соответствующее прямолинейному движению, и авто­матически в него возвращаться. Чем выше стабилизация управляе­мых колес, тем легче управлять автомобилем, выше безопасность движения, меньше изнашиваются шины и рулевое управление.

На автомобилях стабилизация управляемых колес обеспечива­ется наклоном шкворня или оси поворота колес в поперечной и продольной плоскостях и упругими свойствами пневматической шины, которые создают стабилизирующие моменты — соответ­ственно весовой, скоростной и упругий.

Контрольные вопросы

  1. Каково назначение мостов автомобилей?

  2. Что представляет собой ведущий мост автомобиля?

  3. Каковы типы главных передач?

  4. Каковы преимущества и недостатки гипоидной главной передачи?

  5. Каково назначение дифференциалов?

  6. Каковы преимущества и недостатки конического симметричного
    дифференциала?

  7. Что и каким образом регулируется в главной передаче и дифференциале?

  8. Каково назначение полуосей?

  9. На каких типах автомобилей применяются комбинированные мосты?

Лекция 35. Назначение, основные устройства и типы подвесок

1. Назначение, основные устройства и типы

Подвеской называется совокупность устройств, осуществляю­щих упругую связь колес с несущей системой автомобиля (рамой или кузовом).

Подвеска служит для обеспечения плавности хода автомобиля и повышения безопасности его движения.

Плавность хода — свойство автомобиля защищать перевозимых людей и грузы от воздействия неровностей дороги. Смягчая толч­ки и удары от дорожных неровностей, подвеска обеспечивает воз­можность движения автомобиля без дискомфорта и быстрой утом­ляемости людей и повреждения грузов.

Подвеска повышает безопасность движения автомобиля, обес­печивая постоянный контакт колес с дорогой и исключая их от­рыв от нее.

Подвеска разделяет все массы автомобиля на две части: под­рессоренные и неподрессоренные. Подрессоренные — части, опи­рающиеся на подвеску: кузов, рама и закрепленные на них меха­низмы. Неподрессоренные — части, опирающиеся на дорогу: мо­сты, колеса, тормозные механизмы.

При движении по неровной дороге подрессоренные части ав­томобиля колеблются с низкой частотой (60… 150 мин»1), а не-подрессоренные — с высокой частотой (350…650 мин»‘).

Подвеска автомобиля (рис.1) состоит из четырех основных устройств: направляющего 1, упругого 2, гасящего 3 и стабилизи­рующего 4.

Направляющее устройство подвески направляет движение ко­леса и определяет характер его перемещения относительно кузо­ва и дороги. Направляющее устройство передает продольные и поперечные силы и их моменты между колесом и кузовом авто­мобиля.

Упругое устройство подвески смягчает толчки и удары, пере­даваемые от колеса на кузов автомобиля при наезде на дорожные неровности. Упругое устройство исключает копирование кузовом неровностей дороги и улучшает плавность хода автомобиля.

Гасящее устройство подвески уменьшает колебания кузова и колес автомобиля, возникающие при движении по неровностям дороги, и приводит к их затуханию. Гасящее устройство превра­щает механическую энергию колебаний в тепловую энергию с последующим ее рассеиванием в окружающую среду.

Стабилизирующее устройство подвески уменьшает боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля.

Работа подвески осуществляется следующим образом. Крутя­щий момент Мк, передаваемый от двигателя на ведущие колеса, создает между колесом и дорогой силу тяги Рт, которая приводит к возникновению на ведущем мосту толкающей силы Рх. Толкаю­щая сила через направляющее устройство 1 подвески передается на кузов автомобиля и приводит его в движение. При движении по неровностям дороги колесо перемещается в вертикальной плос­кости вокруг точек О1 и О2. Упругое устройство 2 подвески дефор­мируется, а кузов и колеса совершают колебания, которые гасит амортизатор. Корпус амортизатора 3, заполненный амортизаторной жидкостью, прикреплен к балке моста. В корпусе находится поршень с отверстиями и клапанами, шток которого связан с кузовом автомобиля. В процессе колебаний кузова и колес пор­шень совершает возвратно-поступательное движение. При ходе сжатия (колесо и кузов сближаются) амортизаторная жидкость из полости под поршнем вытесняется в полость над поршнем, а при ходе отдачи (колесо и кузов расходятся) перетекает в обратном направлении. При этом жидкость проходит через отверстия в пор­шне, прикрываемые клапанами, испытывает сопротивление, и в результате жидкостного трения обеспечивается гашение колеба­ний кузова и колес автомобиля.

Боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомо­биля уменьшает стабилизатор 4 поперечной устойчивости, кото­рый представляет собой специальное упругое устройство, устанавливаемое поперек автомобиля. Средней частью стабилизатор связан с кузовом, а концами — с рычагами подвески. При боко­вых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы ста­билизатора перемещаются в разные стороны: один опускается, а другой поднимается. Вследствие этого средняя часть стабилизато­ра закручивается, препятствуя тем самым крену и поперечным угловым колебаниям кузова автомобиля. В то же время стабилиза­тор не препятствует вертикальным и продольным угловым коле­баниям кузова, при которых он свободно поворачивается в своих опорах.

На автомобилях в зависимости от их класса и назначения при­меняются различные типы подвесок (рис. 2).

По направляющему устройству все подвески автомобилей раз­деляются на два основных типа: зависимые и независимые.

Зависимой называется подвеска (рис. 3, а), при которой коле­са одного моста связаны между собой жесткой балкой, вследствие чего перемещение одного из колес вызывает перемещение друго­го колеса. На легковых автомобилях зависимые подвески приме­няются обычно для задних колес. Они просты по конструкции и в обслуживании, имеют малую стоимость.

Независимой называется подвеска (рис.3, б), при которой колеса одного моста не имеют между собой непосредственной связи, подвешены независимо друг от друга и перемещение одно­го колеса не вызывает перемещения другого.

По направлению движения колес относительно дороги и кузо­ва автомобиля независимые подвески могут быть с перемещени­ем колес в поперечной, продольной и одновременно в продоль­ной и поперечной плоскостях.

Независимые подвески в легковых автомобилях применяются для передних и задних колес. Эти подвески обеспечивают более высокую плавность хода, чем зависимые подвески, но сложнее по конструкции, при обслуживании и более дорогостоящие. Тип подвески автомобиля также определяет и упругое ее устройство, которое может быть выполнено в виде листовой рессоры, спи­ральной пружины, торсиона и др. При этом упругость подвески обеспечивается за счет упругих свойств металла, из которого из­готовлены рессоры, пружины и торсионы.

В соответствии с упругим устройством подвески называются рессорными, пружинными, торсионными и пневматическими.

Рессорные подвески в качестве упругого устройства имеют лис­товые рессоры (рис. 4, а).

Рессора состоит из собранных вместе отдельных листов выг­нутой формы. Стальные листы имеют обычно прямоугольное се­чение, одинаковую ширину и различную длину. Кривизна лис­тов неодинакова и зависит от их длины. Она увеличивается с уменьшением длины листов, что необходимо для плотного при­легания их друг к другу в собранной рессоре. Вследствие различ­ной кривизны листов также обеспечивается разгрузка листа 1 рессоры.

Взаимное положение листов в собранной рессоре обычно обес­печивается стяжным центровым болтом 2. Кроме того, листы скреплены хомутами 3, которые исключают боковой сдвиг одного лис­та относительно другого и передают нагрузку от листа 1 (разгру­жают его) на другие листы при обратном прогибе рессоры. Лист 1, имеющий наибольшую длину, называется коренным. Часто он имеет и наибольшую толщину. С помощью коренного листа кон­цы рессоры крепят к раме или кузову автомобиля. От способа креп­ления рессоры зависит форма концов коренного листа, которые в легковых автомобилях делаются загнутыми в виде ушков.

При сборке рессоры ее листы смазывают графитовой смазкой, которая предохраняет их от коррозии и уменьшает трение между ними. В рессорах легковых автомобилей для уменьшения трения между листами по всей длине или на концах листов часто уста­навливают специальные прокладки 4 из неметаллических анти­фрикционных материалов (пластмассы, фанеры, фибры и т.п.).

Основным преимуществом листовых рессор является их спо­собность выполнять одновременно функции упругого, направля­ющего и гасящего устройств подвески.

Листовые рессоры способствуют также гашению колебаний кузова и колес автомобиля. Кроме того, листовые рессоры про­сты в изготовлении и легко доступны для ремонта. По сравне­нию с упругими устройствами других типов листовые рессоры имеют повышенную массу (наиболее тяжелые), менее долговеч­ны, обладают сухим (межлистовым) трением, ухудшают плав­ность хода автомобиля и требуют ухода (смазывания) в процессе эксплуатации.

Листовые рессоры получили наибольшее применение в зави­симых подвесках. Обычно их располагают вдоль автомобиля. Кон­цы рессоры шарнирно соединяют с рамой или кузовом автомоби­ля. Передний конец закрепляют с помощью пальца, а задний, чаще всего, — подвижной серьгой. При таком соединении концов рессоры се длина может изменяться во время движения автомо­биля. Для крепления концов рессоры применяют резинометаллические шарниры.

Пружинные подвески в качестве упругого устройства имеют спи­ральные (витые) цилиндрические пружины (рис.4, б).

Пружины подвески изготовляют из стального прутка круглого сечения.

В подвеске витые пружины воспринимают только вертикаль­ные нагрузки и не могут передавать продольные и поперечные усилия и их моменты от колес на раму и кузов автомобиля. Поэто­му при их установке требуется применять направляющие устрой­ства. При использовании витых пружин также необходимы гася­щие устройства, так как в пружинах отсутствует трение. По срав­нению с листовыми рессорами спиральные пружины имеют мень­шую массу, более долговечны, просты в изготовлении и не требу­ют технического обслуживания.

Спиральные пружины в качестве основного упругого элемента применяются главным образом в независимых подвесках и значи­тельно реже в зависимых. Их обычно устанавливают вертикально на нижние рычаги подвески.

Торсионные подвески в качестве упругого устройства имеют торсионы (рис.4, в).

Торсион представляет собой стальной упругий стержень, ра­ботающий на скручивание. Он может быть сплошным круглого сечения, а также составным — из круглых стержней или прямо­угольных пластин. На концах торсиона имеются головки (утолще­ния) с нарезанными шлицами или выполненные в форме много­гранника (шестигранные и т. д.). С помощью головок торсион од­ним концом крепится к раме или кузову автомобиля, а другим — к рычагам подвески. Упругость связи колеса с рамой обеспечива­ется вследствие скручивания торсиона.

Торсионы, как и пружины, требуют применения направляю­щих и гасящих устройств. По сравнению с листовыми рессорами торсионы обладают теми же преимуществами, что и спиральные пружины. Однако по сравнению со спиральными пружинами тор­сионы менее долговечны. Торсионы наиболее распространены в независимых подвесках. На автомобиле торсионы могут быть рас­положены как продольно, так и поперечно.

Пневматические подвески в качестве упругого устройства име­ют пневматические баллоны различной формы. Упругие свойства в таких подвесках обеспечиваются за счет сжатия воздуха. Наи­большее применение в пневматических подвесках получили двой­ные (двухсекционные) круглые баллоны.

Двойной круглый баллон (рис. 6.4, г) состоит из эластичной оболочки 8, опоясывающего или разделительного кольца 7и при­жимных колец 6 с болтами 5. Оболочка баллона резинокордовая, обычно двухслойная. Корд оболочки капроновый или нейлоно­вый. Внутренняя поверхность оболочки покрыта воздухонепрони­цаемым слоем резины, а наружная — маслобензостойкой рези­ной. Для упрочнения бортов оболочки внутри них заделана метал­лическая проволока, как у покрышки пневматической шины. Опо­ясывающее кольцо 7 служит для разделения секций баллона и позволяет уменьшить его диаметр. Прижимные кольца 6 с болта­ми 5 предназначены для крепления баллона. Грузоподъемность двойных круглых баллонов обычно составляет 2… 3 т при внутрен­нем давлении воздуха 0,3…0,5 МПа. Двойные круглые баллоны распространены в подвесках автобусов, грузовых автомобилей, прицепов и полуприцепов. Обычно баллоны располагают верти­кально в количестве от двух (передние подвески) до четырех (зад­ние подвески).

Резиновые упругие элементы широко применяются в подвесках современных автомобилей в виде дополнительных упругих устройств, которые называются ограничителями или буферами. Час­то внутрь буферов вулканизируют металлическую арматуру, кото­рая повышает их долговечность и служит для крепления буферов. Различают буфера сжатия и отдачи. Первые ограничивают ход колес вверх, а вторые — вниз. При этом буфера сжатия ограничи­вают деформацию упругого устройства подвески и увеличивают его жесткость. Буфера сжатия и отдачи совместно применяют обыч­но в независимых подвесках. В зависимых подвесках используют главным образом буфера сжатия.

Лекция 36. Конструкция подвесок

Рассмотрим конструкцию передней подвески легковых авто­мобилей ВАЗ повышенной проходимости (рис. 1). Подвеска не­зависимая, пружинная, с гидравлическими амортизаторами и ста­билизатором поперечной устойчивости.

Направляющим устройством подвески являются нижние 27 и верхние 17 рычаги, упругим устройством — витые цилиндричес­кие пружины 30, гасящим — телескопические гидравлические амортизаторы 35 двухстороннего действия, а стабилизатором по­перечной устойчивости — упругий П-образный стержень ста­билизатора. Передняя подвеска смонтирована на поперечине 24, прикрепленной к кузову автомобиля. Между поперечиной и кузо­вом установлены растяжки 11, которые при движении автомоби­ля воспринимают продольные силы и их моменты, передаваемые от передних колес на поперечину. Верхние 17 и нижние 27 рычаги подвески установлены поперек автомобиля и имеют продольные оси качания. Ось 26 нижнего рычага прикреплена к трубчатой поперечине 24, а ось 19 верхнего рычага — к кронштейну 28 по­перечины. Внутренние концы верхних и нижних рычагов соедине­ны с осями резинометаллическими шарнирами. Верхние 18 и ниж­ние 25рсзинометаллические шарниры имеют одинаковое устрой­ство и отличаются только своими размерами. Применение резинометаллических шарниров обеспечивает бесшумную работу под­вески и исключает необходимость смазывания шарниров. Наруж­ные концы верхних и нижних рычагов подвески соединены с по­воротным кулаком 10 шаровыми шарнирами 12 и 39. Шаровые шарниры выполнены неразборными, имеют одинаковое устрой­ство, взаимозаменяемы и в процессе эксплуатации не требуют смаз­ки. ограничивает сжатие буфера 31. Ход колеса вниз ограничивается буфером отдачи 16, который установлен в кронштейне 15, соединенном с поперечи­ной 24 и опорой 21. При ходе колеса вниз буфер отдачи упирается в специальную опорную площадку верхнего рычага 17. Стабилиза­тор поперечной устойчивости представляет собой упругое устрой­ство торсионного типа, установленное поперек автомобиля. Стер­жень 38 стабилизатора имеет П-образную форму и круглое сечение. Он изготовлен из рессорно-пружинной стали. Средняя часть стержня стабилизатора и его концы крепятся в резиновых опорах 37обоймами 36 соответственно к кузову автомобиля и кронштей­нам опор 29 нижних рычагов подвески. При боковых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы стержня стабили­затора перемещаются — один вверх, а другой вниз. При этом сред­няя часть стержня закручивается, уменьшая тем самым крен и поперечное раскачивание кузова автомобиля. Подвеска обеспечи­вает ход колеса вверх (ход сжатия) 80 мм и ход колеса вниз (ход отдачи) 75 мм.

Передняя подвеска переднеприводных автомобилей ВАЗ (рис. 6) — независимая, телескопическая, с амортизаторными стойками и стабилизатором поперечной устойчивости. Амортизаторная (телескопическая) стойка 8 нижним концом соединена с поворотным кулаком 12 при помощи штампованного клеммового кронштейна 11 и двух болтов. Верхний болт 10 с эксцентриковой шайбой 9 является регулировочным. С его помощью регулируется развал переднего колеса, так как при повороте болта изменяется положение поворотного кулака относительно амортизаторной стой­ки. Верхний конец стойки 8 через резиновую опору 1 связан с кузовом. В опору вмонтирован шариковый подшипник 30, и она защищена от загрязнения пластмассовым колпаком 31. Высокая эластичность резиновой опоры обеспечивает качание стойки при перемещении колеса и гашение высокочастотных вибраций, а ша­риковый подшипник — вращение стойки при повороте управля­емых колес. Нижний поперечный рычаг 21 соединен с поворот­ным кулаком 12 шаровым шарниром 20, а с кронштейном 26 кузова — резинометаллическим шарниром. Растяжка 27нижнего рычага подвески через резинометаллические шарниры одним кон­цом связана с рычагом 21, а другим концом — с кронштейном, прикрепленным к кузову автомобиля. Шайбы 22 служат для регу­лировки продольного наклона оси поворота управляемых колес. Стержень 24 стабилизатора поперечной устойчивости крепится к кузову автомобиля с помощью резиновых опор 25, а к нижним рычагам подвески — через стойки 23 с резинометаллическими шарнирами. Концы стержня стабилизатора одновременно выпол­няют функции дополнительных растяжек нижних рычагов под­вески, которые, как и растяжки 27, воспринимают продольные силы и их моменты, передаваемые от передних колес на кузов. Телескопическая стойка 8 является одновременно гидравлическим амортизатором. На ней установлены витая цилиндрическая пру­жина 5 между опорными чашками 2 я 6, а также буфер сжатия 3, ограничивающий ход колеса вверх. При ходе колеса вверх буфер упирается в специальную опору 4, находящуюся в верхней части стойки. Буфер сжатия соединен с защитным кожухом 29, который предохраняет шток амортизаторной стойки от загрязнения и механических повреждений. Со стойкой связан поворотный рычаг 7 рулевого привода автомобиля. Ход колеса вниз ограничивается гидравлическим буфером отдачи, который находится внутри амортизаторной стойки.

Задняя подвеска легковых автомобилей ВАЗ (рис. 7) — зави­симая, пружинная, с гидравлическими амортизаторами. Задние колеса автомобиля связаны между собой балкой заднего моста.

Направляющим устройством задней подвески являются про­дольные нижние 3 и верхние 17, а также поперечная 20 штанги, упругим устройством — витые цилиндрические пружины 9, гася­щим устройством — телескопические гидравлические амортиза­торы 21двухстороннего действия. Задний мост 2соединен с кузовом автомобиля с помощью четырех продольных 3 и 17 и одной поперечной 20 штанг. Штанги 3 и 20 — стальные, трубчатые, а штанги 17 — сплошные, круглого сечения. Концы всех штанг, кроме передних концов верхних продольных штанг 17, закрепле­ны в кронштейнах на кузове автомобиля и балке заднего моста. Передние концы штанг 17 закреплены консольно на пальцах 7на кронштейнах 8. Для крепления всех штанг применены резинометаллические шарниры 1, обеспечивающие бесшумную работу зад­ней подвески и не требующие смазывания в эксплуатации.

Пру­жины 9 подвески установлены между нижними опорными чашками 5, приваренными к балке заднего моста, и верхними опорны­ми чашками 10 и 12, связанными с кузовом автомобиля. Между концами пружин и опорными чашками установлены виброшумоизолирующие прокладки 4 и 11. Амортизаторы 21 верхними кон­цами крепятся консольно на пальцах 14 к поперечине 15 кузова автомобиля, а нижними концами — к балке заднего моста. Для крепления амортизаторов применяют резинометаллические шарниры. Ход колес вверх ограничивается буферами сжатия 6, кото­рые закреплены на опорах, установленных внутри пружин под­вески. Дополнительный буфер 16, закрепленный на кронштейне кузова, при ходе колес вверх ограничивает ход передней части картера заднего моста, исключая при этом касание картером мо­ста и карданным валом пола кузова. Ход колес вниз ограничивает­ся амортизаторами, которые уменьшают перемещение заднего моста при движении его вниз. Ход колес вверх (ход сжатия), обес­печиваемый задней подвеской, составляет 100 мм, а ход колес вниз (ход отдачи) — 125 мм.

Передняя подвеска грузовых автомобилей ГАЗ (рис.8,а) за­висимая, рессорная, с амортизаторами. Листовая рессора 1при­креплена к балке моста двумя стремянками 8, а к раме — через резиновые опоры. Резиновые опоры закреплены в кронштейнах 1 и 4, приклепанных к раме. Эти кронштейны имеют крышки 6, которые позволяют монтировать и демонтировать рессоры, а так­же заменять резиновые опоры. Листы рессоры стянуты центровым болтом. Два коренных листа, концы которых оттогнуты под углом 90°, образуют торцовую упорную поверхность. К отогнутым кон­цам коренных листов приклепаны специальные чашки 5 и 10, увеличивающие площадь соприкосновения листов с резиновыми опорами. Передний конец рессоры неподвижный. Он закреплен в кронштейне 1 между верхней 2 и нижней 11 резиновыми опора­ми, а также упирается в торцовую резиновую опору 12:’ Задний конец рессоры подвижный, закреплен в кронштейне 4 только с помощью двух резиновых опор. При прогибе рессоры он переме­щается в результате деформации этих опор. Прогиб рессоры вверх ограничивает резиновый буфер 9, установленный на ней между стремянками 8. Амортизатор 3 обеспечивает гашение колебаний кабины и передних колес автомобиля.

Задняя подвеска грузовых автомобилей ГАЗ (рис.8,б) зави­симая, рессорная, без амортизаторов. Она выполнена на двух про­дольных полуэллиптических листовых рессорах с дополнительны­ми рессорами (подрессорниками). Рессора 16 и подрессорник 15 крепятся к балке заднего моста стремянками 14 с помощью на­кладок 13 и 17. Концы рессоры закреплены в кронштейнах в рези­новых опорах, как в передней подвеске автомобиля. Подрессор­ник имеет такое же устройство, как и рессора, но состоит из меньшего числа листов. Концы подрессорника не связаны с ра­мой. При увеличении нагрузки на автомобиль подрессорник свои­ми концами упирается в резиновые опоры, закрепленные в крон­штейнах рамы, после чего он работает совместно с рессорой. Га­шение колебаний кузова и колес автомобиля в задней подвеске происходит за счет трения между листами рессор и подрессорни­ков.

Передняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ (рис.9, а) зависимая, рессорная, с амортизаторами. Она выполнена на двух продольных полуэллиптических рессорах с двумя гидравлически­ми телескопическими амортизаторами. Каждая рессора Передней частью прикреплена к балке переднего моста стремянками 11 и накладкой 7. Между рессорой и балкой моста установлена под­кладка б с кронштейном для крепления нижнего конца амортиза­тора 8. Взаимное положение листов рессоры обеспечивается спе­циальными коническими углублениями, выполненными в сред­ней части листов, а собранной рессоры относительно балки моста — штифтом 5. Передний конец рессоры имеет съемное ушко 15 с втулкой 14, прикрепленное к коренному листу рессоры болтом 1 и накладкой 3. Конец крепится к раме в кронштейне 12 шарнирно на гладком пальце 13, который фиксируется двумя стяжными болтами 2. Задний конец рессоры скользящий. Он свободно установлен в кронштейне 17рамы и опирается на сухарь 19. К заднему концу рессоры прикреплена накладка, предохраняющая от изно­са коренной лист. Для предохранения от износа кронштейна 17на пальце 18 сухаря установлены вкладыши 16.

Ход переднего моста вверх ограничивают полые резиновые бу­фера 10 сжатия, установленные на лонжеронах рамы. Амортизато­ры 8 нижними концами присоединены к кронштейнам подкла­док 6, а верхними — к кронштейнам 9 рамы. Для крепления амор­тизаторов применяются резинометаллические шарниры.

Задняя подвеска грузовых автомобилей КамАЗ (рис.9, б) балансирная, зависимая. Основными ее частями являются две про­дольные полуэллиптические рессоры и шесть продольных реак­тивных штанг. Каждая рессора 22 прикреплена средней частью к ступице 25 накладкой 20 и двумя стремянками 21. Концы рессоры свободно установлены в опорах 23, прикрепленных к балкам сред­него 32 и заднего 24 ведущих мостов. Ступица 25 установлена во втулке на оси 26, закрепленной в кронштейне 29, который связан с кронштейном 30 подвески, прикрепленным к лонжерону рамы. Ступица крепится на оси гайкой и защищена снаружи крышкой, а с внутренней стороны — манжетами и уплотнителъными коль­цами. В крышке имеется отверстие с пробкой для заливки масла.

Средний 32 и задний 24 ведущие мосты соединены каждый с рамой тремя реактивными штангами: двумя нижними 28 и верх­ней 31. Концы реактивных штанг закреплены в кронштейнах на раме и мостах самоподжимными шарнирами 27. Эти шарниры со­стоят из шаровых пальцев, внутренних и наружных вкладышей и поджимающих их пружин. Шарниры закрыты крышками, уплот­нены манжетами и смазываются через масленки.

Ход среднего и заднего мостов вверх ограничивается резино­выми буферами, которые установлены на лонжеронах рамы. Га­шение колебаний в подвеске происходит за счет трения между листами рессор.

Амортизаторы

Амортизаторами называются устройства, преобразующие ме­ханическую энергию колебаний в тепловую с последующим ее рассеиванием в окружающую среду.

Амортизаторы служат для гашения колебаний кузова и колес автомобиля и повышения безопасности движения автомобиля.

На автомобилях в передних и задних подвесках применяются гидравлические амортизаторы телескопического типа (рис. 10).

Гидравлические амортизаторы по конструкции аналогичны поршневым насосам. Отличие состоит в том, что амортизаторная жидкость (масло) перекачивается только внутри амортизаторов из одной камеры в другую по замкнутому кругу циркуляции. При этом амортизаторы работают при давлениях 3,0… 7,5 МПа, ско­рости перетекания жидкости 20… 30 м1с и при работе могут на­греваться до 160 °С и более.

Гидравлические амортизаторы гасят колебания кузова и колес автомобиля в результате создаваемого ими сопротивления (жид­костного трения) перетеканию жидкости через клапаны и калиб­рованные отверстия.

Амортизаторы повышают безопасность движения автомобиля, так как предотвращают отрыв колес от поверхности дороги и обес­печивают их постоянный контакт с дорогой.

Двухтрубные амортизаторы имеют рабочий цилиндр и резерву­ар, а однотрубные — только рабочий цилиндр. В двухтрубных амор­тизаторах амортизаторная жидкость и воздух соприкасаются между собой, а внутреннее давление воздуха составляет 0,08…0,1 МПа.

В однотрубных амортизаторах амортизаторная жидкость и газ разделены и не соприкасаются друг с другом.

В амортизаторах низкого давления внутреннее давление газа до 0,1 МПа или несколько больше, а в амортизаторах высокого дав­ления — 1,0 МПа и выше. Однотрубные амортизаторы высокого давления называются газонаполненными амортизаторами.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы по сравнению с двухтрубными лучше охлаждаются, имеют меньшее рабочее дав­ление, проще по конструкции, легче по массе, более надежны в работе и могут устанавливаться на автомобиле в любом положе­нии — от горизонтального до вертикального. Однако они имеют большую длину, высокую стоимость и требуют высокой точности изготовления и уплотнений.

Рассмотрим устройство гидравлического телескопического амортизатора автомобиля (рис. 6.11). Амортизатор двухтрубный, низкого давления, двухстороннего действия. Он гасит колебания кузова и колес как при ходе сжатия (колеса и кузов сближаются), так и при ходе отдачи (колеса и кузов расходятся).

Амортизатор состоит из трех основных узлов: цилиндра 12 с днищем 2, поршня 10 со штоком 13 щ направляющей втулки 21 с манжетами 17, 18, 20. В поршне амортизатора имеются два ряда сквозных отверстий, расположенных по окружности, и установ­лено поршневое кольцо 27. Отверстия наружного ряда сверху зак­рыты перепускным клапаном 24 с ограничительной тарелкой 22, находящимся под воздействием слабой пластинчатой пружины 23. Отверстия внутреннего ряда снизу закрыты клапаном отдачи 29 с дисками 25, 28, гайкой 8, шайбой 26 и сильной пружиной 9. В днище цилиндра амортизатора расположен клапан сжатия с дис­ками 3, 4 и пружиной 5, обойма б и тарелка 7которого имеют ряд сквозных отверстий. Цилиндр 12 заполнен амортизаторной жидкостью, вытеканию которой препятствует манжета 18 с обой­мой 19, поджимаемая гайкой 15, которая ввернута в резервуар 11 с проушиной 1. Полость амортизатора, заключенная между ци­линдром 12 и резервуаром 11, служит для компенсации изменения объема жидкости в цилиндре по обе стороны поршня, возникаю­щего из-за перемещения штока 13 амортизатора, который защи­щен кожухом 14.

При ходе сжатия (колеса и кузов автомобиля сближаются) поршень 10 движется вниз, и шток 13 входит в цилиндр 12, а защитное кольцо 16 снимает со штока грязь. Давление, оказывае­мое поршнем на жидкость, вытесняет ее по двум направлениям: в пространство над поршнем и в компенсационную камеру 30. Прой­дя через наружный ряд отверстий в поршне, жидкость открывает перепускной клапан 24 и поступает из-под поршня в простран­ство над ним. Часть жидкости, объем которой равен объему вво­димого в цилиндр штока, поступает через клапан сжатия в компенсационную камеру, повышая при этом давление находящего­ся в камере воздуха. При плавном сжатии жидкость в компенсаци­онную камеру перетекает через специальный проход в диске 4 клапана сжатия. При резком сжатии поршень перемещается быст­ро, и давление жидкости в цилиндре значительно возрастает. Под действием высокого давления прогибается внутренний край дис­ков З и 4, и поток жидкости проходит через кольцевую щель меж­ду тарелкой 7 и диском 4клапана сжатия. В результате дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора резко замедляется. Кла­пан сжатия разгружает амортизатор и подвеску от больших уси­лий, которые могут возникнуть при высокочастотных колебаниях и ударах во время движения по плохой дороге. Кроме того, он исключает возрастание сопротивления амортизатора при повы­шении вязкости амортизаторной жидкости в холодное время года. При ходе отдачи (колеса и кузов автомобиля расходятся) пор­шень перемещается вверх, и шток выходит из цилиндра аморти­затора. Перепускной клапан 24закрывается, и давление жидкости над поршнем увеличивается. Жидкость через внутренний ряд от­верстий в поршне и клапан отдачи 29 поступает в пространство под поршнем. Одновременно под действием давления воздуха часть жидкости из компенсационной камеры также поступает в цилиндр амортизатора. При плавной отдаче клапан 29 закрыт, и жидкость проходит через пазы его дроссельного диска 25.

При резкой отдаче скорость движения пор­шня увеличивается, под действием возросше­го давления открывается клапан отдачи 29, и жидкость проходит через него. Клапан отдачи разгружает амортизатор и подвеску от больших нагрузок, возникающих при высокоскоростных колебаниях при движении автомобиля по не­ровной дороге. Клапан также ограничивает уве­личение сопротивления амортизатора в случае возрастания вязкости жидкости при низких температурах. Сопротивление, создаваемое амортизатором при ходе сжатия, в 4 раза мень­ше, чем при ходе отдачи. Это необходимо для того, чтобы толчки и удары от дорожных не­ровностей в минимальной степени передава­лись на кузов автомобиля.

Однотрубный газонаполненный амортиза­тор высокого давления (рис. 6.12) состоит из рабочего цилиндра 7, поршня 4 со штоком 1 и узла уплотнения 2 высокого давления. На поршне размещены два клапана: сжатия 3 и отдачи 5. Внутри цилиндра амортизатора находятся рабочая полость 9, заполненная амортизаторной жидкостью, и компенсационная камера 8, заполненная газом. Камера компенсирует изменение объема жидкости в рабочей полости при ее нагреве и охлажде­нии, при входе штока поршня в цилиндр и выходе из него за счет изменения объема сжатого газа в камере.


Рис. Газонаполненный амортизатор:

1 — шток; 2 — уплотнение; 3, 5 — клапаны; 4, 6 — поршни; 7 — цилиндр; 8 — камера; 9 — полость

Газ и жидкость разделе­ны плавающим поршнем 6, который ограничивает рабочую по­лость 9.

В процессе работы амортизатора жидкость перетекает через ка­налы переменного сечения, выполненные в поршне 4, и клапаны сжатия 3 и отдачи 5. При ходе отдачи поршень 4 перемещается вниз, и жидкость из-под поршня перетекает в полость над поршнем через клапан отдачи 5, испытывая при этом сопротивление. В этом случае давление сжатого газа перемещает разделительный поршень 6 вниз, компенсируя изменение объема жидкости вслед­ствие выхода штока 1 из цилиндра амортизатора.

При ходе сжатия поршень 4 перемещается вверх, и жидкость из падпоршпевого пространства перетекает в полость под порш­нем через клапан сжатия 3, также испытывая сопротивление. При этом давлением жидкости перемещается вверх разделительный пор­шень, который сжимает газ в компенсационной камере 8 и ком­пенсирует изменение объема жидкости в рабочей полости амор­тизатора из-за входа штока внутрь цилиндра.

Контрольные вопросы

  1. Что представляет собой подвеска автомобиля и для чего она пред назначена?

  2. Каковы основные устройства подвески?

  3. В чем заключаются особенности зависимой и независимой подве­сок колес легкового автомобиля?

  4. Какие упругие устройства подвески вы знаете?

  5. Каков принцип действия телескопического амортизатора?

6

что это такое, виды и типы рам, лонжеронная, пространственная, хребтовая, трубчатая

Что такое рама автомобиля: назначение, плюсы и минусы

Рама автомобиля – балочная конструкция, которая выступает как основа для крепления всех узлов и агрегатов, таких как силовая установка, элементы трансмиссии, ходовой части и так далее. Кузов при такой конструкции несущей системы обеспечивает пространство для размещения пассажиров и багажа, а также выполняет декоративную функцию.


Рама автомобиля

Применение рамы дает возможность дать несущей части высокую прочность. Поэтому ее используют в грузовиках и внедорожниках. Также она дает возможность максимальной унификации узлов и механизмов между моделями различных классов.

Ранее производители автомобилей выпускали шасси авто с базовыми частями (рамой, мотором, трансмиссией и т.д.), куда «натягивались» различные типы кузовов.

Рама в автомобиле выступает как «скелет». Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки при движении машины и даже при ее стоянке. Ввиду этого к автомобильной раме предъявляется ряд требований:

  • достаточная прочность и жесткость;
  • небольшая масса;
  • правильная форма, которая будет способствовать рациональной работе всех элементов автомобиля.

Рамная несущая часть обладает рядом преимуществ. Так, благодаря ей собирать машину и ремонтировать ее в дальнейшем становится значительно проще. Основное отличие рамной конструкции от кузовной в том, что любую поломку можно легко устранить благодаря хорошему специалисту и материалам. Еще одно важное достоинство: езда на плохих дорогах не будет чревата перекосами кузова (проемов дверей, стоек и т.д.).


Лонжеронная рама

Наряду с этим, есть и недостатки. Первый – существенное увеличение веса автомобиля ввиду наличия отдельных рамы и кузова. Соответственно, расход топлива также будет больше. Другой минус в том, что для размещения лонжеронов под кузовом нужно дополнительное место, что усложняет посадку в машину и отнимает существенную часть салона.

Также отмечается снижение пассивной безопасности, поскольку есть вероятность смещения рамы относительно кузова в случае удара. Поэтому несущий кузов – неотъемлемый элемент легкового автомобиля. В то же время рамная конструкция хорошо справляется с тяжелыми условиями, в которых ездят грузовые авто и внедорожники.

Рама автомобиля


Рама автомобиля — несущая система автомобиля, представляющая собой «скелет», на который крепятся кузов, двигатель, агрегаты трансмиссии, подвеска. Полученная конструкция называется шасси. Рамное шасси в большинстве случаев может даже перемещаться по дороге отдельно от кузова автомобиля. История рамного шасси уходит корнями к самому началу развития автомобилестроения. Отдельная рама представляла собой полностью автомобильное решение несущей системы. Конструкторы автомобилей заимствовали эту идею у железнодорожного транспорта. Первые рамы выполнялись из твердых пород дерева. Кроме того, материалом для рам в те годы служили круглые металлические трубы.

В начале двадцатого столетия большой популярностью пользовались рамы с конструкцией из штампованных профилей, имеющих прямоугольное сечение. Ближе к 30-м годам XX века многие компании-производители легковых транспортных средств отказались от использования рам в пользу самонесущего кузова. В наши дни рамные шасси используются в основном на машинах с грузовой платформой и тракторах, однако зачастую рамными конструкциями оборудуются многие внедорожники и лимузины. Последние нуждаются в установке рамы, потому что несущий кузов при такой солидной длине машины оказывается переутяжеленным.

Любой автомобильной раме присуща отличительная особенность с точки зрения конструкции. Она заключается в разделении функций несущих деталей кузова и его панелей, имеющих декоративное значение. Декоративные панели также могут быть оснащены усиливающим каркасом. Такой каркас может располагаться, к примеру, в районе дверных проемов, однако в этом случае он не принимает участия в восприятии силовых нагрузок, которые дают о себе знать во время движения машины. Наиболее распространенной является классификация автомобильных рам в зависимости от используемой несущей структуры. Существуют лонжеронные, хребтовые, периферийные, вильчато-хребтовые, решетчатые рамы, а также несущие конструкции, интегрированные в кузов.

Лонжеронные рамы


В состав лонжеронной рамы входят несколько поперечин, которые иногда называют «траверсами», пара продольных лонжеронов (так называют главный силовой элемент несущей конструкции, представляющий собой короб сложной формы, выполненный из металла), кронштейны и крепления, предназначенные для установки на них кузова автомобиля и различных агрегатов. Как поперечины, так и лонжероны могут отличаться по конструкции и форме. Выделяют X-образные, К-образные, а также трубчатые поперечины. Их назначение заключается в придании конструкции максимально возможной жесткости. Для изготовления траверс обычно используется гнутый металлический профиль. Для лонжеронов наиболее характерным является переменное по длине П-образное сечение (швеллер). В самых нагруженных участках высоту сечения швеллера увеличивают.

Лонжероны могут располагаться параллельно относительно друг друга или под определенным углом. Кроме того, лонжероны могут устанавливаться изогнутыми в вертикальной либо горизонтальной плоскости. Параллельное расположение используется главным образом на грузовых транспортных средствах. Остальные схемы неплохо подходят для внедорожников – автомобилей, обладающих повышенной проходимостью. За счет установки лонжеронов под углом можно добиться получения максимального угла, на который поворачиваются управляемые колеса автомобиля. Изгибы в вертикальной плоскости выполняются для снижения центра тяжести. Вместе с этим становится ниже и уровень пола в машине. Благодаря изгибу лонжеронов в горизонтальной плоскости кроме понижения уровня пола достигается существенное повышение уровня пассивной безопасности в случае возможного бокового столкновения.

Для соединения деталей, входящих в состав рамы, между собой используются болты, заклепки. Широкое распространение нашли и сварные соединения. Рамы на заклепках чаще используют в конструкциях грузовых автомобилей, а сварные рамы – при изготовлении легковых машин и самосвалов с большой грузоподъемностью. Болты нашли применение в малосерийном производстве. Лонжеронными рамами оснащаются почти все грузовые машины и внедорожники. Именно популярностью таких конструкций обусловлено то, что под понятием «рама» чаще всего подразумевается как раз лонжеронная несущая система.

Хребтовые рамы


Разработка хребтовой рамы была осуществлена чехословацкой в 20-х годах прошлого столетия. Именно такими рамными шасси тогда оборудовались многие автомобили, выпускаемые этим предприятием. Основной конструктивный элемент хребтовой рамы – это центральная трансмиссионная труба, на которой объединяются картеры силового агрегата и таких узлов, как сцепление, коробка передач, главная передача.

Установке такой рамы сопутствует необходимость в оборудовании автомобиля независимой подвеской всех колес, что в большинстве случаев реализуется путем крепления по бокам к хребту пары качающихся полуосей (на каждой из них присутствует по одному шарниру). Главным достоинством данной схемы является высокий показатель крутильной жесткости. К тому же, становится возможной беспроблемная разработка всевозможных модификаций автомобилей с разным числом ведущих мостов. Основной недостаток – это сложность ремонта агрегатов, которые жестко закреплены на раме. С этим и связана невысокая популярность хребтовых рам в современном автомобилестроении.

Вильчато-хребтовые рамы

Своего рода разновидностью рассмотренного выше типа рамы является вильчато-хребтовая конструкция. Здесь передняя, а иногда – и задняя части выполняются в виде вилок, образованных парой лонжеронов, служащих для крепления силовой установки и агрегатов трансмиссии. Такая рама отличается от обычной хребтовой тем, что картеры узлов силовой передачи изготовляются отдельно. Многие специалисты относят сюда и так называемые Х-образные рамы, которые иногда называют разновидностью лонжеронных установок.

Периферийные рамы

Периферийная рама также часто рассматривается в качестве разновидности конструкции лонжеронного типа. В центральной части периферийной рамы расстояние между парой лонжеронов делают настолько большим, что после монтажа кузова лонжероны можно обнаружить прямо за дверными порогами. «Ахиллесова пята» такой рамы – это места, где осуществляется переход от увеличенного расстояния между лонжеронами к нормальному. В этих местах монтируются специальные коробчатые усиления, аналоги которым нередко встречаются в машинах с несущим кузовом. Результатом применения периферийной конструкции становится значительное понижение пола кузова, который целиком размещается между лонжеронами, что в итоге обеспечивает уменьшение общей высоты транспортного средства.

Решетчатые рамы


Решетчатые рамы иногда называют пространственными или трубчатыми. Такая система представляет собой пространственную ферму, для изготовления которой используются относительно тонкие трубы. Эти трубы выполняются из легированных сталей, отличающихся высокой прочностью. Кроме того, этот материал должен быть легким и прочным на кручение. Трубчатые конструкции нашли применение в гоночных и спортивных машинах, ведь для них одним из важных параметров является минимальная масса при максимальной прочности. Интегрированная в кузов рама конструктивно не имеет существенных отличий от обычной, однако она соединяется с кузовом при помощи сварки.

К главным преимуществам рамных конструкций автомобиля относятся: простота, довольно низкая стоимость, возможность унификации базовых моделей транспортных средств, восприятие серьезных нагрузок при езде, повышение комфортабельности, обеспечение лучшей шумоизоляции. Кроме того, ремонт автомобиля с рамой после дорожно-транспортного происшествия значительно легче, нежели ремонт машины, имеющей несущий кузов. Недостатками рам являются увеличение массы автомобиля (если сравнивать с несущим кузовом), а также худшая пассивная безопасность, связанная с трудностями, возникающими при создании зон запрограммированной деформации.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Share

Поделиться

Лонжеронная рама

Это самый распространенный вид. В конструкцию рамы входят две силовые продольные балки, которые называются лонжеронами. Они тянутся вдоль кузова и соединяются посредством поперечин. Балки выполняются из стали. С целью повышения показателей скручивания могут применяться различные виды профиля сечения.

Лонжероны необязательно ровные – иногда они имеют и вертикальные, и горизонтальные изгибы. Они могут располагаться как параллельно горизонтальной плоскости, так и под определенным углом, что присуще для внедорожников. Также возможно разное расположение поперечин, за счет которых соединяются лонжероны. На сегодня это наиболее популярная рамная конструкция, применяющаяся в большинстве грузовиков и внедорожников.

Такая рама отлично подходит для эксплуатации машины в условиях плохих дорог. Также она упрощает ремонт и сборку автомобиля. Минусы же в том, что лонжероны отнимают немалую часть салона и несколько усложняют процесс посадки.


Виды лонжеронных рам

Лонжеронная Х-образная

Х-образная рама – один из видов лонжеронной. Особенность ее конструкции в том, что лонжероны спереди и сзади разведены, а в центре – максимально сведены. Данный тип на вид похож на буку «Х», что и послужило причиной его названия.

Периферийная

Является видом лонжеронных рам. Этот вид начал активно использоваться на крупных легковых машинах европейского производства и «дредноутах» из США в 60-х годах. В таких рамах лонжероны расположены настолько широко, что в процессе установки кузова они располагаются у порогов. Это позволяет существенно снизить уровень пола, одновременно с этим уменьшив непосредственную высоту машины.

Важное достоинство подобной машины в ее максимальной приспособленности к боковым ударам. Однако есть существенный минус – рама не может выдержать значительные нагрузки, поэтому кузов авто должен обладать необходимой прочностью и жесткостью.

Происхождение лонжерона

История создания лонжерона тесно связана с историей развития рамной конструкции кузова. Изначально рама была главной и единственной несущей (к слову, деревянной) конструкцией в машине. Со временем рама автомобиля усовершенствовалась и в ее составе появились лонжеронные элементы.


Устройство автомобильного кузова

В 20-х годах прошлого века инженерами фирмы Auburn была создана лонжеронная рама, оснащенная поперечиной в виде буквы Х. Данная конструкция состояла из двух лонжеронов, расположенных параллельно друг к другу, и нескольких поперечных балок. Своим видом данная конструкция была похожа на лестницу, за это они получили называние «лестничные». В наши дни лестничной рамой оснащаются все грузовые автомобили.

Постепенно создатели автомобилей начали интегрировать лонжеронную раму в кузов, а точнее, в пол автомобиля. Так лонжероны сделались неотъемлемой деталью кузова авто. Сейчас лонжеронные рамы имеются в конструкции всех машин, и ее наличие не зависит от разновидности несущей конструкции.

Хребтовая рама

Данный вид рам разработали представители и преимущественно он применялся для машин ее производства. Главный несущий элемент – труба, соединяющая двигатель спереди с элементами трансмиссии, которые расположены внутри нее. По сути, труба выступает единым картером для коробки передач, раздаточной коробки и приводных валов. Крутящий момент от двигателя к трансмиссии поступает посредством помещенного в трубу вала. Причем данный вал не является карданным, что обеспечивает большую надежность.


Хребтовая рама

Подобная конструкция рамы в сочетании с независимой подвеской колес обеспечивает очень большие хода, что делает ее незаменимой в транспортных средствах специального назначения.

Преимущество хребтовой рамы также заключается в том, что она имеет очень высокую жесткость на кручение, а элементы трансмиссии надежно защищены от внешнего воздействия. Но ввиду того, что определенные механизмы расположены внутри конструкции рамы, ремонтные работы заметно усложняются.

Вильчато-хребтовая

Вильчато-хребтовый тип рам тоже является разработкой «Татра». В таком варианте двигатель крепится не к трансмиссионной трубе, а на специальной лонжеронной вилке. Это сделано для того, чтобы сократить уровень передающихся вибраций от работающего ДВС на раму и, следовательно, на кузов автомобиля. Однако, на сегодняшний день вильчато-хребтовые рамы уже не применяются в автомобилестроении.


Вильчато-хребтовая рама

Пространственная рама

Самый сложный тип рамной конструкции, применяющийся для спортивных машин. Это конструкция представляет собой каркас на основе тонких легированных труб и имеет очень высокие показатели по жесткости и прочности. В автомобилестроении данные рамы были вытеснены монококами, однако, похожие конструкции используются при создании автобусов.


Пространственная рама

Назначение, виды

Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.

Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.

Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.

При этом было разработано несколько типов рам, каждая из которых обладает своими конструктивными особенностями. Все их можно разделить на:

  1. Лонжеронные
  2. Хребтовые
  3. Пространственные

Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.

Несущее основание

Несущее основание – это что-то среднее между кузовом и рамной конструкцией. Тут также используются лонжероны, но они объединены днищем, а не поперечинами. Наиболее массовый и популярный обладатель несущего днища – «Фольксваген Жук», у которого кузов крепится к плоской панели пола посредством болтов. Аналогичную конструкцию имеет и другая машина массового производства – Renault 4СV.


Несущее основание

Несущее днище отличается высокой технологичностью и применяется в крупносерийном производстве. Данная конструкция позволяет сделать пол и центр тяжести автомобиля достаточно низкими.

У рамной несущей части автомобиля есть ряд достоинств и особенностей, которые делают ее незаменимой для грузовых машин и внедорожников. И хотя рама используется сугубо для конкретных видов автомобилей, некоторые элементы ее конструкции применяются крайне широко, так как позволяют сделать несущие кузова более жесткими. Почти любая легковая машина оснащена усиливающими лонжеронами либо подрамниками.

Рама автомобиля и все,что нужно о ней знать.

Nevada 1976Рама автомобиля и все,что нужно о ней знать. 0 Comment

Содержание статьи

Рама автомобиля — несущая система автомобиля, представляющая собой «скелет», на который крепятся кузов, двигатель, агрегаты трансмиссии, подвеска. Полученная конструкция называется шасси. Рамное шасси в большинстве случаев может даже перемещаться по дороге отдельно от кузова автомобиля. История рамного шасси уходит корнями к самому началу развития автомобилестроения. Отдельная рама представляла собой полностью автомобильное решение несущей системы. Конструкторы автомобилей заимствовали эту идею у железнодорожного транспорта. Первые рамы выполнялись из твердых пород дерева. Кроме того, материалом для рам в те годы служили круглые металлические трубы.

В начале двадцатого столетия большой популярностью пользовались рамы с конструкцией из штампованных профилей, имеющих прямоугольное сечение. Ближе к 30-м годам XX века многие компании-производители легковых транспортных средств отказались от использования рам в пользу самонесущего кузова. В наши дни рамные шасси используются в основном на машинах с грузовой платформой и тракторах, однако зачастую рамными конструкциями оборудуются многие внедорожники и лимузины. Последние нуждаются в установке рамы, потому что несущий кузов при такой солидной длине машины оказывается переутяжеленным.

Любой автомобильной раме присуща отличительная особенность с точки зрения конструкции. Она заключается в разделении функций несущих деталей кузова и его панелей, имеющих декоративное значение. Декоративные панели также могут быть оснащены усиливающим каркасом. Такой каркас может располагаться, к примеру, в районе дверных проемов, однако в этом случае он не принимает участия в восприятии силовых нагрузок, которые дают о себе знать во время движения машины. Наиболее распространенной является классификация автомобильных рам в зависимости от используемой несущей структуры. Существуют лонжеронные, хребтовые, периферийные, вильчато-хребтовые, решетчатые рамы, а также несущие конструкции, интегрированные в кузов.

Назначение, виды

Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.

Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.

Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.

При этом было разработано несколько типов рам, каждая из которых обладает своими конструктивными особенностями. Все их можно разделить на:

  1. Лонжеронные
  2. Хребтовые
  3. Пространственные

Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.

Преимущества и недостатки

В современных легковых автомобилях предпочтение отдано несущему кузову. Это происходит в силу ряда причин. Несмотря на явные преимущества (простая конструкция, упрощенная сборка автомобиля на заводе, легкий ремонт), у рамного кузова есть и существенные недостатки. Во-первых, при разделении функций кузова и рамы, приходится значительно увеличивать массу. Во-вторых, лонжероны, которые проходят под кузовом, забирают у пассажирского салона значительную часть. Пороги оказываются большими, а это затрудняет посадку в автомобиль. В-третьих, у рамных автомобилей уровень пассивной безопасности значительно ниже, ввиду возможности смещения рамы относительно кузова при ударе. В-четвертых, плоская рама уступает несущему кузову по показателю жесткости на кручение.

Таким образом, так как легковой автомобиль должен быть и комфортным и безопасным, несущий кузов для него стал незаменим. В тех же автомобилях, которым необходимо работать в сложных условиях, используют только рамные конструкции.

Хребтовая рама

Рамы хребтового типа для автомобилей были разработаны специалистами компании «Татра». И использовались такие рамы в основном на автомобилях этой компании. Основной несущей частью хребтовой рамы является труба, которая соединяет между собой двигатель и все элементы трансмиссии.

По сути, силовой агрегат, а также сцепление, коробка передач и главная передача являются также и элементами рамы. Крепление всех этих механизмов – жесткое. Крутящий момент от двигателя к элементам трансмиссии выполняет вал, который устанавливается внутри трубы. Использование такой рамной конструкции возможно только при обеспечении всех колес автомобиля независимой подвеской.

Хребтовая рама хороша тем, что обеспечивает высокую жесткость на скручивание, легкое и быстрое создание автомобилей с различным количеством ведущих мостов, но поскольку некоторые механизмы автомобиля находятся внутри рамной конструкции, то и выполнение ремонтных работ довольно затруднительно.

Рамы вильчато-хребтового типа также разработаны сотрудниками «Татра». В данном случае они отказались от жесткого крепления двигателя и трансмиссии к несущей центральной трубе. Вместо этого они с обеих сторон несущей трубы установили специальные вилки, на которые и устанавливаются двигатель с трансмиссией.

Вильчато-хребтовые рамы

Это подвид хребтовых рам, и его главной особенностью является то, что и передняя, и задняя части представляют собой трезубцы, основой которых есть центральная труба каркаса, а от неё уже отходят два лонжерона, которые используют для крепления узлов и агрегатов. В них используется обычный карданный вал, а картеры мостов и двигателя не являются единым целым с центральной трубой. Главный недостаток таких машин – неважная управляемость из-за расположения мотора сзади. В наше время такой вид рамной конструкции в автомобилестроении уже не используется.

Периферийные рамы

Разновидность лонжеронных рам, которую начали массово применять на крупных европейских легковых авто и американских «дредноутах» в 60-х годах. В этих рамах лонжероны размещены так широко сзади, что при установке кузова находятся у порогов, что позволило значительно повысить уровень пола и уменьшить саму высоту автомобиля. Большие плюсы такого авто в том, что он максимально приспособлен к боковым ударам, но и минус немаленький есть – кузов автомобиля должен быть более прочным и жёстким, так как рама неспособна выдержать большую нагрузку.

Пространственные рамы

Эти наиболее сложный вид рамной конструкции, который используется в производстве спортивных авто. Это конструкция из тонких легированных труб, которым несвойственно кручение. Трубные конструкции плохо переносят испытание на изгиб. И сегодня они уступили место в автомобилестроении монококам, но получили применение в автобусостроении.

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.

В чем прелесть рамных автомобилей и какими они бывают

  • Главная
  • Статьи
  • В чем прелесть рамных автомобилей и какими они бывают

Все знают, что настоящий крутой внедорожник должен быть рамным, иначе это не внедорожник вовсе, а кроссовер. А, собственно, почему? Мы выяснили, по какой причине конструкторы автомобилей пришли к рамным схемам и как такие конструкции развивались с годами.

 

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.

«Остов» автомобиля начала века, фото: Wikipedia.org


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 грузовиках-вездеходах марки «Татра». 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.

Такая конструкция достаточно технологична при крупносерийном производстве, и притом удается обеспечить низкий центр тяжести машины и низкий уровень пола в салоне. У большинства современных автобусов днище также является несущим, только кузов к нему приваривается, а не прикручивается.


Renault 4 CV

Гибридные конструкции

Конец 40-х годов ознаменовался массовым переходом автопроизводителей на несущие кузова. Но переход был постепенным, и многие автомобили с новомодными на тот момент понтонными кузовами имели элементы рамных конструкций. Чаще всего рамы, выполненные на половину длины машины, служили для установки силового агрегата. В этом плане характерной является конструкция ГАЗ -21 «Волга» (1955 г.).

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»


Читайте также:

история

 

Новые статьи

Статьи / Интересно Премия «Автомобиль года» как зеркало состояния автомобильного рынка Буквально только что, на прошлой неделе, были объявлены итоги очередного конкурса «Автомобиль года». Казалось бы, какой «автомобиль года», если весь автомобильный рынок поражен тяжелейшим кр… 385 0 1 19.09.2022

Статьи / Интересно 5 причин покупать и не покупать BMW 1 series I E81/E82/E87/E88 Задний привод, отточенная управляемость, прекрасная эргономика, море драйва и удовольствие за рулем… Кажется, что BMW 1 series предлагает все это в компактной упаковке и, что важно, за вполн… 1733 6 1 18.09.2022

Статьи / Интересно Долгожданное прощание: почему погибла Lada Xray, но об этом никто не пожалел На прошлой неделе мы официально попрощались с Lada Xray: президент АВТОВАЗа Максим Соколов заявил, что модель никогда не вернется на конвейер. Это угадывалось еще весной, когда вслед за ост… 3850 11 3 16.09.2022

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв Полный привод, самый мощный мотор и силы в запасе: первый тест Chery Tiggo 8 PRO MAX Появление в российской линейке Chery модели Tiggo 8 PRO MAX можно назвать знаковым для бренда. Почему? Да хотя бы потому, что это первый с 2014 года полноприводный кроссовер Chery, приехавши… 18102 13 44 29.04.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Мотор от Mercedes, эмблема от Renault, сборка от Dacia: тест-драйв европейского Logan 1,0 Казалось бы, что нового можно рассказать про Renault Logan второго поколения, известный каждому российскому таксисту, что называется, вдоль и поперёк? Однако конкретно в этом автомобиле есть. .. 9844 10 41 13.08.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Haval Dargo против Mitsubishi Outlander: собака лает, чужестранец идет В дилерском центре Haval на юге Москвы жизнь кипит: покупатели разглядывают машины, общаются с менеджерами и подписывают какие-то бумаги. Пока я ждал выдачи тестового Dargo, такой же кроссов… 9776 4 59 13.09.2022

Что такое рама автомобиля? — Определение, типы и стоимость ремонта

Что такое рама автомобиля?

Каркас автомобиля, также исторически известный как его шасси, является основной несущей конструкцией автомобиля, к которой крепятся все остальные компоненты, сравнимой со скелетом организма.

До 1930-х годов практически каждый автомобиль имел несущую раму, отдельную от кузова. Эта конструкция конструкции известна как корпус на раме. К 1960-м годам цельная конструкция легковых автомобилей стала обычным явлением, и тенденция к цельному кузову для легковых автомобилей сохранялась в последующие десятилетия.

Почти все грузовики, автобусы и большинство пикапов продолжают использовать отдельную раму в качестве шасси.

Функции рамы автомобиля

Основные функции рамы автомобиля:

  • Поддерживать механические компоненты и кузов автомобиля
  • Выдерживать статические и динамические нагрузки без чрезмерного прогиба или деформации.

К ним относятся:

  • Вес кузова, пассажиров и груза.
  • Вертикальное и крутильное скручивание, передаваемое при движении по неровным поверхностям.
  • Поперечные боковые силы, вызванные дорожными условиями, боковым ветром и управлением автомобилем.
  • Крутящий момент от двигателя и трансмиссии.
  • Продольные растягивающие усилия при трогании с места и ускорении, а также сжатие при торможении.
  • Внезапные удары от столкновений.

Типы рам
  • Лестничная рама.
  • Магистральная трубка.
  • Х-образная рама.
  • Рамка по периметру.
  • Каркас платформы.
  • Подрамник.

1. Лестничная рама

Лестничная рама, названная в честь своего сходства с лестницей, является одной из самых старых, простых и наиболее часто используемых подкузовных конструкций с отдельными шасси и рамой. Он состоит из двух симметричных балок, рельсов или швеллеров, проходящих по всей длине транспортного средства, соединенных несколькими поперечными поперечинами.

Первоначально встречавшаяся почти на всех автомобилях, лестничная рама постепенно упразднялась в автомобилях в пользу рам по периметру и унифицированной конструкции кузова. Сейчас его можно увидеть в основном на больших грузовиках.

Эта конструкция обеспечивает хорошее сопротивление балке из-за непрерывных направляющих спереди назад, но плохое сопротивление скручиванию или деформации, если используются простые перпендикулярные поперечины. Общая высота автомобиля будет больше из-за того, что днище будет расположено над рамой, а не внутри нее.

2. Магистральная труба

Магистральное шасси — это тип автомобильной конструкции с шасси, которое аналогично конструкции кузова на раме. Вместо относительно плоской лестничной конструкции с двумя продольными параллельными рамами-рельсами он состоит из единственного центрального прочного трубчатого хребта (обычно прямоугольного в поперечном сечении), несущего силовую передачу и соединяющего переднюю и конструкции крепления задней подвески.

Хотя позвоночник часто втягивается вверх и в основном над полом транспортного средства, тело все же помещается на или над (иногда оседлая) эту конструкцию сверху.

3. X-образная рама

Эта конструкция использовалась для полноразмерных американских моделей General Motors в конце 1950-х и начале 1960-х годов, в которых рельсы вдоль двигателя, казалось, пересекались в салоне, каждый продолжая до противоположного конца поперечины в крайней задней части автомобиля.

Он был специально выбран для уменьшения общей высоты транспортных средств, независимо от увеличения размера горбов трансмиссии и карданного вала, поскольку каждый ряд должен был также закрывать лонжероны рамы.

В некоторых моделях дифференциал располагался не на обычной планке между осью и рамой, а на шаровом шарнире наверху дифференциала, соединенном с гнездом в поперечном рычаге, шарнирно закрепленном на поперечине рамы.

Х-образная рама была улучшена по сравнению с предыдущими конструкциями, но в ней отсутствовали боковые поручни, и поэтому она не обеспечивала адекватной защиты от боковых ударов и столкновений. Эта конструкция была заменена рамками по периметру.

4. Каркас по периметру

Аналогичен лестничной раме, но средние части лонжеронов рамы располагаются снаружи от передних и задних лонжеронов и проходят вокруг пространства для ног пассажиров внутри порогов и порогов. Это позволило опустить днище пола, особенно пространство для ног пассажиров, снизив высоту сидения пассажиров и тем самым уменьшив как линию крыши, так и общую высоту автомобиля, а также центр тяжести, тем самым улучшив управляемость и устойчивость на дороге в пассажирском салоне. машины.

Это стало преобладающим дизайном для автомобилей с кузовом на раме в Соединенных Штатах, но не в остальном мире, пока цельный кузов не стал популярным. Например, Hudson представила эту конструкцию на своих моделях Commodore 3-го поколения в 1948 году. Этот тип рамы позволял ежегодно менять модели, а более низкие автомобили, представленные в 1950-х годах, для увеличения продаж — без дорогостоящих структурных изменений.

5. Каркас платформы

Модификация периметральной рамы или хребтовой рамы, в которой пол пассажирского салона, а иногда и пол багажного отделения интегрированы в раму в качестве несущих частей, на прочность и жесткость. Листовой металл, используемый для сборки компонентов, должен быть штампованным с гребнями и выемками, чтобы придать ему прочность.

Платформенное шасси использовалось в нескольких успешных европейских автомобилях, в первую очередь в Volkswagen Beetle, где оно называлось конструкцией «кузов на поддоне». Еще одним немецким примером являются автомобили Mercedes-Benz «Ponton» 1950-х и 1960-х годов, где в англоязычной рекламе он назывался «каркасным полом».

6. Пространственная рама

В (трубчатом) шасси с пространственной рамой подвеска, двигатель и панели кузова прикреплены к трехмерному скелетному каркасу из труб, а панели кузова имеют ограниченную конструктивную функцию или не выполняют ее вообще. Чтобы максимизировать жесткость и минимизировать вес, в конструкции часто максимально используются треугольники, и все силы в каждой стойке являются либо растягивающими, либо сжимающими, но никогда не изгибающимися, поэтому их можно сделать как можно более тонкими.

Первое шасси с настоящей космической рамой было произведено в 1930-х годах Бакминстером Фуллером и Уильямом Бушнеллом Стаутом (Димаксион и Крепкий скарабей), которые поняли теорию истинной космической рамы либо из архитектуры, либо из конструкции самолета.

Как определить, что у вашего автомобиля повреждена рама

Не нужно слишком много времени, чтобы автомобиль получил повреждение рамы. Вот несколько признаков, на которые следует обратить внимание:

  • Заметно изогнут или поврежден
  • Выравнивание не выполнено
  • Колеса не движутся правильно
  • Панели не выстраиваются в линию
  • Неравномерный износ шин
  • Необычные звуки
  • Неравномерный износ подвески

Каждый из вышеперечисленных признаков обычно соответствует определенному типу повреждения рамы.

  • Провисшая/скрученная рама: Если ваша рама провисает или искривляется, между различными панелями кузова могут оставаться зазоры. Провисшая или искривленная рама, если ее игнорировать, может привести к более быстрому износу шин и компонентов подвески.
  • Помятая рама: Помятая рама чаще всего возникает после столкновения, когда сама рама сминается сама по себе. Ищите деформации или морщины на панелях кузова, таких как капот, крылья или боковые поручни.
  • Урон от раскачивания: Повреждение от раскачивания обычно происходит, когда транспортное средство попадает в поворот. Проблема с повреждением от раскачивания заключается в том, что ваш автомобиль не сможет двигаться по прямой, а это означает, что это представляет опасность для вас и окружающих. Кроме того, если вы продолжаете водить машину с повреждениями от раскачивания, есть большая вероятность, что это нанесет ущерб трансмиссии.

Стоимость ремонта поврежденной рамы автомобиля

Дело в том, что не существует установленного диапазона затрат на ремонт поврежденной рамы. Все зависит от серьезности повреждения.

Возьмем, к примеру, помятую заднюю боковую панель. Если это так же просто, как удалить вмятину, ремонт может стоить от 500 до 1000 долларов.

Однако, если повреждение серьезное, для его ремонта может потребоваться замена целых секций, что означает обрезку старой и приварку новой. Затем промышленные машины используются для того, чтобы вернуть вашему автомобилю его первоначальную форму.

Звучит дорого? В зависимости от масштаба проблемы, стоимость ремонта поврежденной рамы может достигать 10 000 долларов. Из-за этого страховые компании обычно полностью обслуживают автомобиль, а не пытаются его починить.

Рамная конструкция автомобиля: ее особенности и преимущества

by admin | 18 января 2020 г. | Советы

Первый автомобиль был открытым экипажем с приводом от двигателя внутреннего сгорания. В его основу легла тележка – рама с четырьмя колесами, на которой монтировался силовой агрегат. Аналогично выглядит конструкция паровоза, состоящего из массивной платформы и колесных пар. Большинство серийных автомобилей прошлого века делались по одному и тому же «рецепту». В его основе была рама, объединяющая агрегаты и узлы автомобиля. Рамная конструкция автомобиля сохранилась до наших дней, но используется гораздо реже и медленно исчезает в чистом виде. Какая рамная конструкция автомобиля

Что такое рамная конструкция автомобиля

Рамная конструкция автомобиля представляет собой несущую систему, на которой крепятся двигатель внутреннего сгорания (ДВС), детали трансмиссии и подвески, и, собственно, кузов. Такое устройство обеспечивает максимальную надежность машины при эксплуатации в реальных дорожных условиях. Не стоит забывать, что железнодорожный транспорт стал прообразом автомобильного транспорта, и, соответственно, взаимное расположение элементов изначально перекочевало оттуда. Локомотив перевозил такие объемы груза, которые вагону и не снились, поэтому рамная конструкция вагона имеет очень большой запас прочности.

Конструкция рамы автомобиля четко разделяет элементы на силовые и декоративные. Рама воспринимает нагрузки от двигателя, трансмиссии и колес. Он также играет важную роль в обеспечении пассивной безопасности автомобиля. Шасси представляет собой комбинацию рамы и силового агрегата с коробкой передач и подвеской. Он, в принципе, может двигаться без тела.

Кузовные панели формируют внешний вид и образуют кабину для водителя и пассажиров. Некоторые элементы кузова можно усилить дополнительным каркасом, но в основном это касается безопасности людей и не влияет на демпфирование нагрузок от мотора и дорожного покрытия. Схема постоянно совершенствовалась, и со временем появилось несколько отдельных подвидов, характеризующих силовую структуру. Различают лонжеронный, хребтовой (в том числе вильчато-хребтовой), периферийный и решетчатый типы, особняком стоят несущие и полунесущие разновидности.

Назначение и виды конструкций рамы

Конструкция рамы автомобиля включает систему профилей прямоугольного, Т-образного, Н-образного или другого сечения, соединенных между собой сваркой, заклепками или болтами. Шасси и двигатель, который агрегатируется с агрегатами трансмиссии, закреплены на раме через упругие подвески. Совокупность вышеперечисленных деталей называется шасси. Сверху он закрыт кузовом, предназначенным для водителя, пассажиров и отдельно для грузового отсека.

Автомобили с рамой имеют большую массу по сравнению с несущей компоновкой кузова. Но благодаря его наличию обладают значительной прочностью на изгиб и кручение, и, соответственно, лучше подходят для эксплуатации в условиях бездорожья и перевозки тяжелых грузов.

Важным стимулом для производителей автомобилей является взаимозаменяемость деталей от разных моделей машин. Рамная конструкция автомобиля позволяет максимально унифицировать габариты агрегатов и точки их крепления. В конечном итоге разные модели могли отличаться только внешними панелями кузова при идентичном шасси.

Как изготавливают рамы автомобилей