что такое полурамный автомобиль
Типы кузовов легковых автомобилей. Кузов несущей конструкции, рамная и полурамная конструкция кузова. Виды кузовных рам
Трёхобъёмный кузов имеет три функциональных отсека (моторный отсек, салон и багажное отделение). Например: лимузин, купе, седан, кабриолет.
Двухобъёмный кузов имеет два функциональных отсека. Пассажирский салон, «совмещённый» с багажным отделением и моторный отсек. Примеры: универсал, хэтчбек, комби.
Моторный отсек, салон и багажник являются единым пространством в однообъёмном кузове. Пример: мини-вэны с центральным расположением силового агрегата или фургоны типа «буханка».
Кузова бывают открытыми и закрытыми, пассажирскими, грузопассажирскими и грузовыми.
Кузовы несущей конструкции выпускаются с 50-х годов прошлого столетия.
Корпус несущего кузова (см. рис.), объемный, из листового металла толщиной 0,5 –2,0 мм., представляет собой жесткую сварную конструкцию (до трех тысяч сварочных точек), состоящую из отдельных, предварительно собранных, узлов: основания (пола) 4 с передней и задней частями корпуса, левой и правой боковин 1 со стойками дверей и задними крыльями, крыши 2 и передних крыльев 3.
Согласно общемировой классификации Союза работников технического надзора, все элементы кузова подразделяются на несущие первичные, несущие вторичные, а также детали облицовки.
К первичным несущим элементам и узлам кузова относятся главные лонжероны, основной поперечный лонжерон, стойки дверей и места креплений (двигателя, КП, подвесок, амортизационных стоек, опор педали тормоза, дверных петель и замков, буксирного устройства).
Вторичными несущими элементами и узлами кузова считаются малые параллельные, продольные и поперечные лонжероны, диагональные полые распорки, надколёсные арки, пол кузова (включая полые профили), крылья (если они приварены к корпусу), наружные декоративные панели (если они приварены и если на них установлены приборы сигнализации и освещения).
К деталям облицовки относятся передняя и задняя панели, крылья (если они соединены с кузовом при помощи резьбовых соединений), капот, крышка багажника, пол багажника (если он не является местом крепления буксирного устройства).
Большинство автомобилей имеет несущие кузова бескаркасной конструкции. Такой кузов обычно имеет стальной неразъёмный корпус, к которому прикреплены капот двигателя, крышка багажника, двери, крылья и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, передний и задний бамперы, накладки и т.п.). В двухобъёмных кузовах (универсал, хэтчбек) крышкой багажника служит задняя дверь. Такие кузова имеют относительно меньшую жёсткость, большие размеры и сложность пространственных форм деталей.
Жёсткость несущего кузова обеспечивается образованием специальных профилей из штампованных деталей, которые при соединении создают закрытые коробчатые сечения. Элементы несущего кузова типа «седан» можно посмотреть на рисунке.
Долговечность кузова зависит от его конструкции и условий эксплуатации и составляет 2 – 10 и более лет до наступления предельного состояния. Под предельным состоянием кузова понимается состояние, при котором дальнейшая эксплуатация кузова недопустима по условиям безопасности, а восстановление технически невозможно или экономически неоправданно.
Рамная конструкция кузова.
Рама является самостоятельным узлом автомобиля и выполняет функцию несущей конструкции. На раму крепятся все части и механизмы автомобиля, включая кузов. Рама воспринимает все силы, возникающие при движении автомобиля. По способу передачи нагрузок выделяют следующие типы рам: 1). Пространственные рамы, применяются в кузовах, воспринимающих большие нагрузки (например, спортивные автомобили); 2). X – образные рамы, находят применение в автомобилях повышенной проходимости и удобны для независимой подвески каждого колеса; 3). Хребтовые рамы, представляют собой основание в виде «трубы» с поперечными траверсами; 3). Рамы с лонжеронами, наиболее распространены среди несущих конструкций как легковых, так и грузовых автомобилей (см. рис.). Рама состоит из двух продольных балок – лонжеронов прямоугольного профиля и некоторого числа поперечин (траверс). Элементы рамы скреплёны между собой сваркой и/или клёпкой.
Конструкцию с несущим основанием образуют элементы несущей рамы, соединенные с профильными элементами панели пола. Полученное таким образом основание, представляет собой отдельный узел автомобиля.
Рамная конструкция кузова
Рамная конструкция кузова — один из видов несущих систем автомобиля
У автомобиля, как и у человека, имеется свой скелет. Именно к нему прикрепляются все навесные системы и элементы. Называется такой каркас несущей системой автомобиля. Эти системы бывают рамными или безрамными. Чем же они отличаются?
Типы несущих систем
В основе рамных несущих систем лежит жесткая стержневая конструкция, в которой элементы соединены между собой во всех или нескольких узлах. Именно к этой отдельной раме в дальнейшем прикрепляются все основные системы автомобиля (двигатель, рулевое управление и т.д.). Кузов тоже может крепиться к раме. Такая система характерна для грузовых автомобилей, тракторов и внедорожников.
В безрамных системах функцию опоры выполняет сам кузов, т.е. становится несущим. Такие системы сложны в изготовлении, обслуживании и ремонте. Тем не менее, они часто используются для современных легковых автомобилей и минивэнов.
В рамно-кузовных системах рама и кузов представляют собой единую конструкцию. Нагрузки распределяются между рамой и каркасом кузова. Эта система проста в изготовлении и обслуживании.
Устройство рамы
Рама – это самая тяжелая часть автомобиля. В среднем масса рамы составляет около 15% от общей массы машины. Рама должна быть прочной, одновременно крепкой и легкой, обладать высокими технологическими качествами. Основные детали рамы – это две продольные балки, соединенные поперечными. Количество балок меняется в разных марках машин. Рамы часто изготавливают переменной ширины: в зоне двигателя чуть шире, а в зоне заднего моста уже. Наиболее распространены клепаные рамы. Они просты в изготовлении и наиболее технологичны. При мелкосерийном производстве возможно болтовое соединение. Бывают и цельносварные рамы, использование которых целесообразно для тяжелой дорожной техники. К отдельной раме кузов обычно крепится за счет кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, которые нужны для уменьшения уровня вибраций, получаемых кузовом.
Рамы классифицируют в зависимости от типа несущей структуры.
Лонжеронные. По своей конструкции эти рамы похожи на обычную лестницу. Поэтому иногда можно встретить название «лестничная рама». Состоят такие рамы из продольных балок (лонжеронов) и поперечин. Применяются почти во всех грузовиках.
Переферийные. У этих рам лонжероны в центральной части значительно раздвинуты. При установке кузова они оказываются за порогами дверей. Это позволяет значительно опустить пол кузова и уменьшить общую высоту автомобиля. Такая конструкция повышает безопасность при боковом столкновении. Этот тип рамы использовался в советских автомобилях ЗИЛ.
Хребтовые. Главный элемент такой рамы – центральная трансмиссионная труба. Конструкция используется в автомобилях с независимоей подвеской обеих осей. Преимущество хребтовой схемы – повышенная крутильная жесткость. Однако ремонт крайне затруднен, поэтому используют этот вид редко, лишь на грузовиках улучшенной проходимости.
История появления рамных конструкций
Идея использовать раму в качестве несущей конструкции возникла еще в самом начале развития автомобилестроения. В конных экипажах каркас кузова был деревянный, но для автомобиля его прочности было бы недостаточно. Поэтому первые автомобильные рамы делались по аналогии с железнодорожным транспортом.
Впрочем, рамы сначала тоже изготавливали из твердого дерева и лишь иногда из металлических труб.
В 20-е годы чехословацкая фирма «Татра» придумала хребтовую раму и применила ее на ряде своих моделей. Однако эта инновация использовалась лишь в Чехословакии и не нашла реализации в других странах.
Примерно в это же время машиностроители предложили пространственную раму. Аналогию они провели с конструкцией лодочного корпуса. Первый автомобиль с такой рамой — это Lancia Lambda 1922 года.
Американская компания «Оберн» (Auburn) в те же годы разработала лонжеронную раму с Х-образной поперечиной. Она соединила в себе относительную легкость и повышенную крутильную жесткость.
Некоторые довоенные автомобили оснащались сильно облегченной рамой. Она хоть и была отделена от кузова, но самостоятельно выдержать всех нагрузок не могла. Поэтому часть из них все равно приходилась на кузов. Пример автомобиля с такой системой – Ford Prefect.
Уже после Второй Мировой войны популярность приобретает несущий кузов. Однако не все фирмы-производители стремились перейти на производство автомобилей с таким типом каркаса. Ведь при рамной конструкции можно было менять дизайн кузова, в то время как рама оставалась в том виде, в каком и была. В случае с несущим кузовом автомобиля изменение дизайна становилось очень сложной и дорогостоящей задачей.
Рамы легковых машин и внедорожников с 70-х годов до нашего времени практически не изменились. Определенную эволюцию прошла лишь технология их производства. Например, появился метод штамповки эластичными средствами (обработка металлов давлением). Однако используют сами рамы сейчас значительно реже, чем в 70-е. В основном ими оборудуются большие пикапы и внедорожники.
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.
Полезно? Лайкаем и делимся со своими подписчиками!
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.
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.
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.
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.
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.
Гибридные конструкции
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.
Читайте также:
Для комментирования вам необходимо авторизоваться
Эпоха безудержного художественного творчества или концептуальный автопарк России на рубеже веков. Часть 8. СеАЗ
Другие статьи на тему истории автозаводов России и стран бывшего СССР
Часть 1АЗЛК
Часть 2 ГАЗ
Часть 3. ИЖ-Авто
Часть 4. УАЗ
Часть 5. РАФ
Часть 6. ЛуАЗ
Часть 7. ЕрАЗ
Часть 8. СеАЗ
Часть 9. ЗиЛ
Автомобили малого класса (по европейской классификации А-класс) в странах Европы имеют стабильную аудиторию пользователей — их охотно приобретают молодые люди, недавно закончившие автошколу, пенсионеры и домохозяйки. Часто такая машина — вторая или даже третья в большой семье. В СССР, где автомобиль все еще был роскошью, такого позволить себе не могли, ибо там он был один и на все случаи жизни. Что отчасти обусловило неудачи Серпуховского завода, единственного предприятия, производившего автомобили данного сегмента.
На СеАЗе совместно с НАМИ начиная с конца 1970-х велась работа по проектированию сменщицы устаревшей «тарахтелки» СМЗ С 3Д. Один из прототипов был создан в 1982 году, но еще был далек от серийного производства.
В это же время НАМИ закуплены образцы иностранных аналогов будущей микролитражки — Мицубиси Кольт и Дайхатсу Куоре. Некоторые общие мотивы дизайна Страны восходящего солнца можно увидеть и во внешности серийной машины. Когда же итоговый вариант был подготовлен, то выяснилось, что на самом СМЗ не хватает мощностей и оборудования для выпуска новой модели. За помощью обратились к ВАЗу.
Машина была запущена в производство в 1989 году, на АвтоВАЗе, от него же она получила и свой силовой агрегат — карбюраторную «половинку» мотора ВАЗ 2108. Так продолжалось до 1995 года, пока ее выпуск окончательно не перебазируется в Серпухов.
Там же продолжают собирать уже устаревшую мотоколяску С-3Д, продержавшуюся почти четверть века на конвейере, но ее по-прежнему берут органы собеса для инвалидов войны и труда, для которых это все же шанс обрести свободу передвижения. В 1997 году ее выпуск был свернут, и завод в полной мере занялся выпуском «Оки».
Параллельно, в городе Елабуга планируется начать производство практически идентичной машины под именем ЕлАЗ-1121. Главное отличие — под капотом скрывался двигатель с 3 цилиндрами собственной разработки и выдающий 40 л. с., а лобовое, боковые глухие и заднее стекла были вклеенными, что повышало жесткость кузова. Еще одно новшество, которое будет внедрено лишь спустя 20 лет — тросовый привод переключения передач. Уже построено предприятие в Елабуге, но тут грянул 1991-й год со всеми вытекающими последствиями в виде прекращения финансирования со стороны государства. На самом же ВАЗе не оказалось свободных линий для выпуска модернизированной «Оки». Срок начала выпуска перенесли на 1992 год, когда грянула масштабная денежная реформа, и все еле сводили концы с концами и об освоении новой модели не шло и речи. Интересный проект канул в Лету.
В конце 1990-х, с помощью коллег из Тольятти появляется экологический электромобиль ВАЗ-1111Э, оснащенный литий-ионными батареями и с запасом хода в 60 километров. Машина была представлена на Московском автосалоне, но серийной перспективы не получила, к тому же по цене она была почти вдвое дороже обычной бензиновой «Оки».
В Татарстане развертывают мелкосерийное производство удлиненной «Оки», получившей название «Алсу». По простору на заднем сиденье она опередила даже более крупный ВАЗ 2108, и даже пассажир с ростом выше среднего не чувствовал дискомфорт в поездке. Оригинальные штампы кузова позволяли выпускать цельноштампованные панели кузова без использования сварки между собой деталей от серийной «Оки».
С 1998 года на СеАЗе совместно с фирмой «ВТТ-Трейдинг» выпускают даже псевдоспортивный вариант «Оки» СеАЗ «Спорт», оснащенный дугами безопасности, сиденьями Sparco с четырёхточечным ремнём безопасности, креплением капота типа «спорт», а также отключением «массы» из салона.
Для подготовки юных пилотов гоночных автомобилей предлагался вариант «Ока Юниор» — были убраны все детали, утяжеляющие вес авто, а некоторые элементы кузова сделали из стеклопластика. Двигатель развивал 35 л.с. и агрегатировался с четырехступенчатой МКПП.
Существовал даже редкий дизельный пикап с двигателем Д18А, специально созданным для этого кузова. Но общее количество таких машин было невелико, и погоды они не делали.
К середине «нулевых» карбюраторный двигатель «Оки» перестал укладываться в ужесточившиеся экологические нормы, и в 2007 году на дочернем предприятии ЗМА в Татарстане после долгих проб был найден новый двигатель с системой впрыска — это был трехцилиндровый китайский TianJin, развивавший 53 «лошади». Эта машина получила индекс СеАЗ-11116, а также измененную панель приборов и облицовку радиатора с 2 круглыми фарами.