Главная задача силового каркаса автомобиля – демпфирование внешних ударных нагрузок и вибрации.
От прочности конструкции зависит безопасность и надежность машины. Запасная рама на автомобиле хорошо защищает от ударов и вибраций. И выступает надежной опорой для кузова и других деталей и агрегатов.
Что такое лонжеронная рама
Основой автомобиля является жесткая платформа из металлических балок разного сечения. Он состоит из продольных и поперечных элементов, соединенных сваркой или болтами. Конструкция размещена в горизонтальной плоскости и выполняет роль опоры для всех узлов машины.
Запасная рама автомобиля состоит из профилированных стальных труб переменного сечения, может иметь локальные изгибы для узлов автомобиля. Способ установки ригелей чаще всего перпендикулярен балкам, но иногда используется угловое соединение.
Конструкция хорошо приспособлена для эксплуатации в тяжелых условиях – бездорожье, перевозка грузов, ямы и выбоины на асфальте. Стальные профили обычно изготавливаются из швеллера или квадратного профиля. Кривизна конструкции позволяет сместить центр тяжести автомобиля ниже и повысить устойчивость на дороге. Запасная рама поглощает ударные нагрузки и вибрации при движении по неровной дороге и поглощает часть энергии. Это защищает пассажиров от внешних воздействий на организм.
Разновидности
Конструкция каркаса вагона включает продольные и поперечные металлические профильные балки, соединенные под углом. Элементы силового каркаса размещены с учетом установки соответствующих узлов и агрегатов машины.
Основные конструктивные элементы лонжеронной рамы автомобиля и способы их соединения:
- Параллельные траверсы, скрепленные с продольными швеллерами в виде «лестницы». Чаще применимы для тяжелых машин в условиях бездорожья.
- Изогнутая рама повторяет контуры тела, обеспечивая повышенную устойчивость. Создает комфортные условия в салоне и защищает пассажиров от внешних ударов и вибраций.
- Запасная рама для автомобиля с вертикальными секциями позволяет уменьшить клиренс автомобиля. Обычно такую конструкцию устанавливают в общественном транспорте для удобства пассажиров.
- Перекрестно-угловые элементы рамы повышают жесткость системы. Обычно такой тип базы используется на внедорожниках и грузовиках.
Использование лонжеронной рамы на оборудовании, предполагающем тяжелые условия эксплуатации или большие силовые нагрузки, оправдано и компенсирует большинство конструктивных ошибок.
Кроме стальных сплавов, в составе балок используют профилированный алюминий, титановые швеллера и композитные материалы.
Конструкция лонжеронной рамы КАМАЗа
При движении по дороге большегрузные автомобили подвергаются воздействию сил деформации, которые скручивают и растягивают конструкцию. В этих условиях сварной шов может не выдержать нагрузок. Поэтому для лонжеронов КАМАЗ применяются заклепочные крепления поперечных металлических траверс. Основные узлы и агрегаты размещаются на кронштейнах или скрепляются болтами.
Запасная рама, устанавливаемая на автомобиль КАМАЗ, изготовлена из низкоуглеродистой стали. Кабина грузовика фиксируется упругими устройствами, чтобы избежать передачи деформаций от неровностей дороги.
Лонжеронная рамы в автомобиле КАМАЗа состоит из следующих элементов:
- передние кронштейны;
- два параллельных швеллера продольного расположения;
- семь поперечных траверс из профилированной стали;
- буксировка прицепа с крюком;
- предохранительные буфера;
- косынки ребер жесткости;
- кронштейны для крепления узлов и агрегатов.
В КАМазе лонжеронная рама объединяет две продольные балки и находящиеся между ними поперечины.
Детали, которые перечислили выше, имеют переменное сечение и выполнены штамповкой из стальных сплавов.
Функционал лонжеронной рамы
Главной задачей силового кузова автомобиля является гашение внешних ударных нагрузок и вибраций. Еще одна роль — поддержка узлов и агрегатов, защита кузова и пассажиров. Сечение и материал лонжеронной рамы автомобиля подбираются в соответствии с приложенными нагрузками. Для крепления деталей делаются технологические отверстия и устанавливаются ушки.
Обеспечить свободную вентиляцию вдоль основания для предотвращения коррозии. Помимо несущей, конструкция лонжеронной рамы автомобиля выполняет функции амортизаторов от вибраций и ударных нагрузок с разных направлений. В случае аварии основной удар принимает на себя лонжеронная рама автомобиля. Он гасит большую часть энергии и предотвращает деформацию конструкции машины.
Сильные удары могут нарушить геометрию балки рамы автомобиля, что повлияет на управляемость. Трещины в металлических балках и сварных швах часто становятся очагом коррозии. Поэтому после аварии важно восстановить первоначальную геометрию лонжерона рамы и пересмотреть поверхность и соединения.
Плюсы и минусы такой конструкции
Важнейшие внутренние и внешние нагрузки на вагон воспринимает несущий каркас из металлических профилированных балок. На этой платформе установлены все компоненты машины — двигатель, коробка передач, подвеска, кузов и другие детали.
Положительные стороны лонжеронной рамы автомобиля – это:
- высокая прочность с минимальным весом элементов конструкции;
- хорошая управляемость при выполнении маневров на дороге;
- надежная защита кузова и пассажиров.
Силовой каркас этого типа используют для грузовых машин и внедорожников из-за высокой прочности.
Использование лонжеронной рамы приводит к значительному увеличению массы автомобиля за счет наличия раздельной рамы и кузова. Соответственно увеличивается расход топлива.
Основные проблемы лонжеронной рамы автомобиля – это:
- усталость металла – проявляется потерей прочности, появлением микротрещин и коррозии;
- деформация при сильных ударах со смещением узлов и агрегатов машины;
- сложность частичного ремонта, часто необходима полная замена каркаса.
Еще один минус лонжеронной рамы – в большой связанности частей детали. Любое серьезное повреждение влияет на конструктивную геометрию устройства.
Примеры автомобилей с лонжеронной рамой
Мощный каркас необходим для перевозки грузов и езды по бездорожью. Прочная конструкция хорошо держит нагрузку и защищает машину от ударов и вибрации.
Описания автомобилей с лонжеронной рамой:
- КАМАЗ 5320 — тяжелый трехосный грузовик. Трактор работает с прицепами в различных конфигурациях. Двигатель объемом 10,85 л мощностью 210 л/с развивает максимальную скорость до 100 км/ч.
- ГАЗ-14 Чайка — седан представительского класса, выпущенный ограниченным тиражом. Мощность двигателя — 220 л/с, время разгона до 100 км/с — 15 секунд, расход топлива — 22 л на 100 км.
- Toyota Land Cruiser — японские полноприводные 5-дверные модели внедорожников нового поколения с дизельным двигателем мощностью до 309 л/с и расходом топлива 15-25 литров на 100 км.
- Nissan Patrol — популярный японский полноприводный автомобиль. Шестое поколение поставляется с двигателем объемом 5,6 л и мощностью до 400 л.с. Семиступенчатая – с электронным переключением режимов в зависимости от состояния дорожного покрытия.
- Jeep Wrangler — американский вездеход, разработанный для вооруженных сил США. Новые поколения оснащены двигателем объемом 6,4 л мощностью до 470 л/с и 8-ступенчатой автоматической коробкой передач.
Кузов с лонжеронной рамой обеспечивает пространство для размещения пассажиров и багажа, а также выполняет декоративную функцию.
Тракторы обычно используют полурамную раму. Лонжероны являются важной частью рамы автомобиля, повышающей жесткость всей конструкции. В автомобилях моделей ВАЗ несущий кузов бескаркасный и совмещен с силовым каркасом.
https://www.youtube.com/embed/vrl35zha7C8
