Ходовая часть автомобиля рама,кузов.
Ра́ма — разновидность несущей системы автомобиля[1], остов для крепления кузова и агрегатов[2].
У автомобилей с несущим кузовом либо функции рамы выполняет сам кузов, либо рама (или заменяющие её подрамники) конструктивно объединена с кузовом[2] и не может быть от него отделена без нарушения структурной целостности. Обычно, кузов крепится к раме при помощи кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, служащими для уменьшения уровня вибраций.
К раме автомобиля крепятся все агрегаты — двигатель, трансмиссия, мосты, подвески. Вместе они образуют шасси. Рамное шасси представляет собой законченную конструкцию, которая, как правило, может существовать и передвигаться отдельно от кузова.
В настоящее время рамные шасси применяют главным образом на тракторах и грузовых автомобилях, но в прошлом многие легковые автомобили также имели рамное шасси. Также, отдельную раму часто имеют «жёсткие» внедорожники.
Различают следующие виды рам: лонжеронные, периферийные, хребтовые, вильчато-хребтовые, несущее основание, решётчатые (они же трубчатые, пространственые).
История
Рамы появились на заре развития автомобильной техники. Отдельная рама была чисто автомобильным решением несущей системы, причём идея был позаимствована у железнодорожного транспорта, так как конные экипажи обходились деревянным каркасом кузова из-за существенно меньших нагрузок.
Изначально рамы делали из твёрдого дерева, реже — круглых металлических труб.
В первое десятилетие XX века получили повсеместное распространение рамы из штампованных профилей прямоугольного сечения, на грузовиках их конструкция и до нашего времени изменилась лишь в деталях.
|
|
В 1915 году Х. Хэйз (H.J. Hayes) предложил несущий кузов, выполняющий функции рамы. Реализована на практике эта идея была намного позже. В последующие годы несущие кузова получают всё большее распространение, и перед Второй мировой войной они уже были достаточно привычны. Массовыми они стали уже в послевоенный период.
В двадцатые годы чехословацкая фирма «Татра» разработала хребтовую раму, применив её на ряде легковых и грузовых моделей. Широкого распространения за пределами чехословацкого автопрома эта схема, впрочем, не получила (единственным без всяких оговорок массовым примером её использования «в чистом виде» был Фольксваген Жук, но его конструкция была частично скопирована как раз с разработок «Татры», что в послевоенные годы было подтверждено в ходе судебного разбирательства).
В тот же период времени появляются первые кузова с пространственной рамой, первым примером была Lancia Lambda 1922 года (иногда считается первым автомобилем с несущим кузовом, но скорее она имела трубчатую пространственную раму). Разработчики были вдохновлены конструкцией лодочных корпусов.
Практически одновременно на фирме «Обурн» («Auburn») в США была создана лонжеронная рама с Х-образной поперечиной, объединявшая высокую крутильную жёсткость и относительную лёгкость.
Несущий кузов автомобиля Nash 1942 года.
В тридцатые годы в Европе всё больше производителей легковых автомобилей отказываются от рамы, применяя на своих конструкциях самонесущий кузов — правда, в оконечности его устанавливают подрамники, зачастую съёмные, весьма напоминающие «половинки» обычной лонжеронной рамы.
|
|
Некоторые европейские автомобили тех лет, например довоенный Ford Prefect или КИМ-10, имели сильно облегчённую раму, которая хотя и была физически отделена от кузова, но сама по себе не имела достаточной жёсткости для восприятия возникающих при движении автомобиля нагрузок, делая это лишь в сборе с полунесущим кузовом; такая рама служила для облегчения сборки автомобиля на заводе — на конвейере сначала к раме крепили все агрегаты, а затем её уже в подсобранном виде крепили к кузову.
Однако в США по прежнему большинство производителей продолжают выпускать автомобили с рамным шасси, во многом — из-за традиции ежегодного обновления дизайна: при рестайлинге меняли кузов, но рама могла оставаться практически без изменений многие годы. Американская фирма Nash, напротив, перешла на несущие кузова.
После Второй мировой войны, в Европе новые легковые модели строят преимущественно с несущими кузовами, в Америке же большинство производителей сохраняют приверженность отдельным рамам. По конструкции они были в целом подобны довоенным, за исключением изменений, необходимых для установки независимой передней подвески (которая стала фактически стандартом на послевоенных легковых автомобилях) и некоторого снижения высоты лонжеронов относительно земли для облегчения входа и выхода из машины.
В 1948 году американская фирма «Хадсон» («Hudson») создаёт линейку моделей «Step-Down» («Шаг вниз»), которые имели очень низко расположенную периферийную раму, у которой лонжероны в центральной части были широко раздвинуты, располагаясь непосредственно за внешними порогами кузова. Жёсткость такой рамы была ниже, чем у обычной для тех лет лонжеронной с Х-образной поперечиной, но при этом пол пассажирского отделения располагался полностью между лонжеронами, а не над ними, что позволило значительно опустить пол, а значит — и сидения, и крышу — на несколько сантиметров; автомобиль получился очень низким для тех лет, визуально динамичным и обтекаемым, а расположение пассажиров в салоне — более рациональным. В его кузов уже не входили, как в карету или автобус, а садились.
|
|
На рубеже пятидесятых и шестидесятых годов некоторые фирмы пытались экспериментировать с хребтовыми и Х-образными рамами (в СССР например Х-образную раму имела «Чайка» ГАЗ-13 1959 года, а в Америке — полноразмерные модели «Шевроле» начала и первой половины шестидесятых). Но основная масса легковых автомобилей с рамным шасси сохраняла лонжеронные рамы.
Массовое распространение периферийных рам в США приходится на начало-середину шестидесятых годов, и совпадает с массовым уменьшением высоты автомобилей.
Кроме этого, широко расставленные лонжероны в центральной части позволяли значительно улучшить пассивную безопасность. С этой же целью в начале семидесятых годов в конструкцию рам американских автомобилей начинают вводить элементы запрограммированной деформации, например, на автомобилях Ford в передней части рамы имелся S-образный деформируемый элемент, гасящий кинетическую энергию при ударе.
Рамы американских легковых автомобилей с середины шестидесятых — семидесятых годов до настоящего времени практически не претерпели изменений. Однако, их распространённость с тех пор сильно уменьшилась — если ещё в конце семидесятых основная масса американских автомобилей, кроме «компактов» (compact cars) и «субкомпактов» (sub-compact cars), имела отдельные рамы, — то в наши дни это в основном удел больших пикапов и внедорожников, а также редких моделей легковых автомобилей, конструктивно восходящих к семидесятым годам — например, Ford Crown Victoria и Lincoln Continental.
Конструкция
Лонжеронные рамы
Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной.
Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин[2], также называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов[2].
Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны как правило имеют сечение швеллера[1], причём обычно переменное по длине — в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена[2]. Иногда они хотя бы на части своей длины имеют замкнутое сечение. Они могут быть параллельны друг другу, либо располагаться друг относительно друга под некоторым углом.
Детали рамы соединяются заклёпками, болтами или сваркой. Грузовые автомобили обычно имеют клёпаные рамы, легковые и сверхтяжёлые самосвалы — сварные[2]. Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве[2].
Лонжеронные рамы применяются практически на всех грузовиках, в прошлом широко применялись и на легковых автомобилях — в Европе до конца сороковых, а в Америке — до конца восьмидесятых годов.
К лонжеронным ряд источников[2] относит также периферийные (часто выделяемые в отдельный тип) и Х-образные рамы (последние другими источниками[3] классифицируются как разновидность хребтовых).
Периферийные рамы
Перевёрнутый универсал «Меркури», видна периферийная рама с широко расставленными в центральной части лонжеронами.
Иногда рассматриваются как разновидность лонжеронных[2]. У такой рамы расстояние между лонжеронами в центральной части увеличено настолько, что при установке кузова они оказываются непосредственно за порогами дверей. Так как слабыми местами такой рамы являются места перехода от обычного расстояния между лонжеронами к увеличенному, в этих местах добавляют специальные коробчатые усиления, в англоязычных странах называемые термином torque box (аналогичные силовые элементы нередко имеются и на автомобилях с несущим кузовом).
Это решение позволяет существенно опустить пол кузова, разместив его полностью между лонжеронами, а следовательно — уменьшить общую высоту автомобиля. Поэтому периферийные рамы (англ. Perimeter Frame) широко применялись на американских легковых автомобилях начиная с шестидесятых годов. Кроме того, расположение лонжеронов непосредственно за порогами кузова весьма способствует повышению безопасности автомобиля при боковом столкновении. Этот тип рамы использовался на советских легковых автомобилях ЗИЛ высшего класса начиная с модели -114.
Хребтовые рамы
Этот тип рамы был разработан чехословацкой фирмой «Татра» в двадцатые годы и является характерной конструктивной особенностью большинства её автомобилей.
Главным конструктивным элементом такой рамы является центральная трансмиссионная труба, жёстко объединяющая картеры двигателя и узлов силовой передачи — сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, главной передачи (или главных передач — на многоосных автомобилях)[2], внутри которой расположен тонкий вал, заменяющий в этой конструкции карданный. Необходима независимая подвеска всех колёс.
Преимущество такой схемы — очень высокая крутильная жёсткость[2], кроме того она позволяет легко создавать модификации автомобилей с различным количеством ведущих мостов. Однако, ремонт заключённых в раме агрегатов крайне затруднён. Поэтому такой тип рамы применяется очень редко, а на легковых автомобилях совершенно вышел из употребления.
Вильчато-хребтовые рамы
Рама довоенной «Шкоды» с подмоторной вилкой в передней части.
Разновидность хребтовой рамы, у которой передняя, иногда — задняя части представляют собой вилки, образованные двумя лонжеронами, и служащие для крепления двигателя и агрегатов.[2]
В отличие от хребтовой рамы, как правило (но не всегда) картеры узлов силовой передачи выполняются отдельными, и, при наличии необходимости в нём, используется обычный карданный вал. Такую раму имели в числе прочих представительские автомобили «Татра» Т77 до Т87.
К этому же типу часто относят и Х-образные рамы[3], которые другими источниками[2] рассматриваются как разновидность лонжеронных. У них лонжероны в центральной части очень сильно приближены друг к другу и образуют закрытый трубчатый профиль. Такая рама использовалась на советских автомобилях «Чайка» ГАЗ-13 и ГАЗ-14 высшего класса.
Несущее основание
Рама — несущее основание автомобиля «Фольксваген Жук».
Эта рама объединена с полом кузова для повышения жёсткости[2].
Такую конструкцию имели в числе прочих «Фольксваген Жук» (впрочем, его рама благодаря наличию массивной центральной трубы ближе всё же к вильчато-хребтовой) и автобус ЛАЗ-695. В настоящее время эта схема считается достаточно перспективной благодаря возможности на одной и том же несущем основании строить самые разные автомобили как на платформе.
Решётчатые
Решётчатая рама спортивного автомобиля.
Также называются трубчатыми (tubular frame) или пространственными (spaceframe).
Решётчатые рамы имеют вид пространственной фермы, обладающей очень высоким отношением крутильной жёсткости к массе[2] (то есть, они лёгкие и очень прочные на кручение).
Такие рамы применяют либо на спортивных и гоночных автомобилях, для которых важна малая масса при высокой прочности, либо на автобусах, для угловатых кузовов которых она очень удобна и технологична в производстве.
Несущий кузов можно рассматривать как разновидность пространственной рамы, где всю нагрузку воспринимает обшивка, а собственно каркас до предела облегчён и редуцирован.
Интегрированная в кузов рама (Frame-in-body, UniFrame)
Такая рама повторяет по конструкции обычную, но физически неотделима от кузова, то есть непосредственно вварена в него.
От обычного несущего кузова такая схема отличается тем, что у несущего кузова имеются как максимум лишь подрамники в оконечностях, а интегрированная рама имеет настоящие лонжероны, идущие от переднего бампера до заднего.
Примеры таких автомобилей — Иж Комби с вваренной в кузов лонжеронной рамой, Volga Siber с также интегрированной в несущую структуру кузова периферийной рамой.
Преимущества и недостатки рамной конструкции
Преимущества
· Рама достаточно проста по конструкции относительно самонесущих кузовов и имеет хорошо отработанные методики расчёта[2];
- При применении на легковом автомобиле, отдельная от кузова рама позволяет повысить его комфортабельность, обеспечивая лучшую изоляцию от вибраций и шумов, исходящих от агрегатов и шин[3];
- Отдельная рама считается более пригодной для восприятия больших нагрузок, например при использовании на грузовике или «жёстком» внедорожнике;
- На одной и той же раме могут строиться самые различные модификации и даже автомобили; раму легко удлинить без потери прочности, например для создания многоосного грузовика, удлинённого автобуса или лимузина;
- Рамная конструкция упрощает сборку автомобиля на заводе, в итоге снижая себестоимость — все основные агрегаты собираются на раме, после чего она в сборе прикрепляется к кузову, что проще, чем крепить агрегаты по отдельности на несущем кузове;
- Отдельная рама позволяет легко видоизменять кузов легкового автомобиля, варьировать дизайн и создавать различные модификации, что было одним из основных факторов, обеспечивших широкую распространённость рамных шасси в автостроении США до восьмидесятых годов из-за традиции ежегодного обновления дизайна и частого рестайлинга автомобилей; при рестайлинге меняли кузов, а рама зачастую оставалась прежней. Например, Ford Crown Victoria моделей 1979, 1992 и 1998 годов отличались кузовами, но имели практически идентичные рамы;
- Кузовной ремонт рамного кузова после ДТП существенно проще, чем несущего; Недостатки
- Разделение функций рамы и кузова приводит к существенному увеличению массы относительно несущего кузова[3][2];
- Плоская рама уступает по жёсткости на кручение объёмной конструкции несущего кузова (не относится к решётчатым и хребтовым рамам);
· Другое дело, что например грузовику или вездеходу, в отличие от дорожного легкового автомобиля, больша́я жёсткость кузова на кручение часто и не нужна; более того — ограниченная способность рамы деформироваться под действием закручивающих сил нередко улучшает проходимость, что наблюдалось в частности на грузовиках ЗИС-5 и ГАЗ-АА, клёпаная рама которых могла при закручивании деформироваться с амплитудой до нескольких сантиметров, что эквивалентно увеличению ходов подвески. Также работающую на скручивание раму имеют автомобили Унимог, причём деформация рамы для улучшения проходимости заложена в конструкцию изначально;
- Рамные автомобили, как правило, при прочих равных (сравнимые размеры, масса, класс автомобилей) имеют худшую пассивную безопасность из-за сложностей с созданием зон запрограммированной деформации;
| Кузов автомобиля и его виды |
Автолюбители знают, что сущест- вует 14 распространенных видов кузова авто. Сейчас мы вспомним, что представляют собой данные разновидности кузова.
Седан
Этот вид знаком практически каждому. Он представляет собой трехобъемный кузов автомобиля, который имеет две или четыре двери, багажник (отделен от пассажирского салона), два или три ряда сидений. Седан больше предназначен для комфортной перевозки пассажиров. Перевозить в такой машине грузы затруднительно. Различают три типа этого кузова автомобиля:
Хетчбэк
Сразу хочу обратить внимание, что я буду писать слово Хетчбэк в отличие от Хэтчбек, как распространено в Интернете. При написании данной статьи я обратил внимание на то, что в словаре Википедия пишется именно хетчбэк, а затем обратился к сервису Грамота.ру, где тоже указано, что по орфографическому словарю правильно писать хетчбэк.
Хетчбэк представляет собой двухобъемный кузов автомобиля с общим числом дверей три или пять и имеющим два ряда сидений. При этом две или четыре двери являются боковыми, а одна находится в задней части кузова (грузовая). В очертании хетчбэка крыша плавно переходит в заднюю часть кузова, в которой расположен багажный люк (задняя дверь). Второй ряд сидений может откидываться или сниматься, увеличивая грузовое пространство. Таким образом, хетчбэк более вместителен и приспособлен для перевозки грузов, чем седан.
Универсал
Универсал представляет собой закрытый двухобъемный кузов автомобиля, включающий в себя два, три ряда сидений и три или пять дверей. К тому же он имеет грузовое пространство не отделенное перегородкой от пассажирского салона. Грузовой отсек заметно увеличивается, когда складывается задний ряд сидений. Универсал отличается от хетчбэка более длинным задним свесом.
Фургон
Фургон является закрытым типом кузова автомобиля, который предназначен для перевозки людей и грузов. Место для водителя в фургоне отделено перегородкой от помещения для грузов.
Фастбэк
Кузов автомобиля фастбэк по виду похож на хетчбэк, однако он не имеет в задней части дверь. Фастбэк оснащен неподвижным задним стеклом (как у седана) и крышкой багажника под стеклом заднего вида. Также он представляет собой закрытый кузов автомобиля, имеющий два ряда сидений и две или четыре боковых двери.
Минивэн
Минивэн является однообъемным грузопассажирским кузовом автомобиля, с двумя или тремя рядами сидений, а также имеет две, три или четыре боковых двери. Можно еще встретить второе название такого типа кузова – УПВ (универсал повышенной вместимости). Кузов минивэна выше, чем у хетчбэк и универсала и является более вместительным и объемным. Стоит отметить также легкую трансформацию пассажирских кресел в минивэне и таким образом, более удобное регулирование объема пространства в салоне. К классу минивэнов относят автомобили, которые не превышают 9 посадочных мест, включая место водителя.
Ландо
Ландо это кузов автомобиля, в котором предусмотрена открывающаяся часть крыши над сиденьями задних рядов.
Брогам
Брогам представляет собой кузов автомобиля, в котором предусмотрена открывающаяся часть крыши над передним рядом сидений.
Лимузин
Лимузин – закрытый кузов автомобиля представительского класса с перегородкой между передними и задними сидениями. В лимузине предусмотрено четыре или шесть боковых дверей и два или три ряда сидений.
Кабриолет
Кабриолет это вид открытого кузова машины, в котором опускаются окна, и складывается крыша. Часто кабриолеты оснащены всего двумя дверями.
Купе
Купе это закрытый кузов машины с двумя дверьми, отдельным багажником и двумя рядами сидений. Второй ряд сидений зачастую очень компактный и скорее рассчитан на детей. Связано это с тем, что изначально данный кузов автомобиля предназначен только для двоих пассажиров. Купе отличает высокая степень комфортности для водителя и пассажира сидящего на переднем сидении. Данный вид кузова часто встречается в спортивных машинах.
Родстер
Кузов автомобиля родстер аналогичен виду кабриолет. Единственное отличие в том, что в родстере предусмотрено не более двух посадочных мест.
Пикап
Пикап - это грузопассажирский кузов автомобиля, который представляет собой закрытую кабину водителя и пассажира и открытую бортовую платформу для груза. Машины с таким видом кузова предназначены как для перевозки пассажиров, так и для перевозки грузов.
Внедорожник
Внедорожник представляет собой двухобъемный кузов автомобиля с тремя или пятью дверьми, в котором грузопассажирское пространство, не отделено перегородкой от сидений первого ряда. Благодаря своим размерам и формам внедорожник располагает достаточно большим местом внутри салона.
Я думаю, после рассмотренной статьи ни для кого не составит труда определить вид кузова автомобиля попадающего в поле зрения, а может даже получится удивить кого-то своей эрудицией.
|