Упрощенно эту конструкцию можно описать как две толстые продольные балки из металла, соединенные несколькими поперечными балками. Лонжеронная рама называется лестничной за сходство с одноименным предметом. Конструкция проста, понятна, надежна, поэтому такие рамы устанавливаются на грузовики, например, ЗИЛ, а также на современные джипы и пикапы.
В начале автомобилестроения все автомобили были рамными. Как и сегодня, грузовики (КАМАЗ, МАЗ), автобусы. А вот легковые автомобили, кроме внедорожников, ушли безрамными. Разберемся в видах рам автомобилей, особенностях данной конструкции опорной базы, преимуществах и недостатках системы.
Рамы автомобиля: назначение
Конструкцию рамы автомобиля инженеры разработали задолго до появления «автомобильной коляски». На основе рамочной схемы был создан железнодорожный транспорт. Телеги и повозки имели несущий кузов — по аналогии с ними изготавливались бескаркасные автомобили.
Каркас автомобиля можно представить как скелет автомобиля. Это основа, на которой монтируются двигатели, элементы трансмиссии и шасси, рулевое управление, рессоры, мосты. Вместе эти компоненты составляют ходовую часть машины. Кузов также крепится к раме скобами и болтами. И используется для размещения и перевозки пассажиров и багажа.
Рама – это несущая деталь, воспринимающая нагрузку узлов и агрегатов автомобиля. А также кузов, пассажиров и багаж как в движении, так и на стоянке. Каркас представляет собой балочную конструкцию. Это самодостаточная система, готовая двигаться без тела.
Типы рам автомобилей
С развитием автомобилестроения конструкция несущей рамы автомобилей претерпела изменения. Рассмотрим виды рам автомобиля, их назначение и функции устройства.
Лонжеронная рама
Упрощенно эту конструкцию можно описать как две толстые продольные балки из металла, соединенные несколькими поперечными балками. Лонжеронная рама называется лестничной за сходство с одноименным предметом. Конструкция проста, понятна, надежна, поэтому такие рамы устанавливаются на грузовики, например, ЗИЛ, а также на современные джипы и пикапы.
Вдоль корпуса проходят лонжероны из прочного металла разного сечения. Симметричные друг другу по всей длине, они не обязательно параллельны земле. Балки могут изгибаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, находиться под углом к полу (например, на внедорожниках). У некоторых марок автомобилей наблюдается вертикальный изгиб в районе колес: этим достигается смещение центра тяжести вниз, что делает автомобили более устойчивыми на дорогах.
Профиль стержней для повышения показателя крутки выполнен в виде швеллеров, двутавров, коробов. Ригели соединяются с распиловочными балками сваркой, заклепками, болтами. Рама крепится к кузову скобами.
Лонжеронная Х-образная
Перекладины не всегда выглядят как лестница: на чертеже некоторые из них имеют вид букв «К» или «Х». Более распространена Х-образная рама, являющаяся скорее подвидом классической лонжеронной системы.
Суть конструкции в том, что передняя и задняя балки разнесены в стороны, при этом посередине они максимально приближены друг к другу. Поперечины здесь соединены крест-накрест, поэтому места хватает только для трансмиссионных валов.
Х-образная рама значительно легче классики: она активно использовалась в американском автопроме в середине прошлого века. Отечественные премиальные «Чайки» (ГАЗ-13 и ГАЗ-14) также основывались на крестообразной раме.
Периферийная
Это еще один тип лонжеронного устройства. Особенностью конструкции периферийной рамы автомобиля является расположение стержней: элементы разнесены далеко к краям, ниже самих порогов. Это обстоятельство делает автомобиль (часто внедорожник) очень устойчивым на сложных дорогах. Еще одно преимущество: автомобиль отлично выдерживает боковые столкновения.
Хребтовая рама
Идея оригинального дизайна принадлежит инженерам компании Tatra. Несущим основанием рамы грузовика является прочная, жесткая на кручение толстостенная труба, которая спереди соединяет силовую установку с трансмиссией. При этом последний вместе с раздаточной коробкой и карданными валами устанавливается непосредственно в трубу.
Получается простая защита картера, надежность которой проверена спецтехникой. На базе хребтовых конструкций были созданы многоосные полноприводные конструкции. Однако такие типы автомобильных рам сложно ремонтировать.
Вильчато-хребтовая
Рамы задней вилки, также разработанные чешской компанией Tatra, теперь ушли в историю. Передаточная труба осталась, но двигатели к ней не крепились, а устанавливались на вилку затирочной машины. С положительной стороны, вибрация от двигателя в меньшей степени передавалась на раму и кузов автомобиля.
Пространственная рама
Самая сложная, но жесткая и долговечная система была придумана для спортивных автомобилей. Объемная рама состоит из множества тонких трубок, материал — высокопрочная легированная сталь. Трубы образуют пространство для компонентов автомобиля и водителя.
Конструкция выдерживает нагрузки на сжатие и растяжение, но не на разрыв. Поэтому в спортивных автомобилях пространственные системы уступили место монококам (несущим кузовам), но остались в автобусной отрасли.
Комбинированные
Гибридные рамы появились, когда мировая автомобильная промышленность начала массово переходить на несущие кузова. Однако процесс был постепенным: рамы для установки двигателя были сделаны в половину длины корпуса. Ремни простирались от переднего бампера до ног передних пассажиров. Оказалось, что перед несущим появился полноценный носилок, вваренный в пол кузова.
Другим примером комбинированной рамы является вилочная система, которая сочетает в себе лонжерон и конструкцию хребта. Встречается и симбиоз Х-образной рамы с опорным основанием.
Из какой стали изготавливают рамы
В общей массе рама грузовика составляет 10-15% веса. Рама испытывает знакопеременные нагрузки, напряжения изгиба и кручения. Перед производителями стоит двоякая задача: сделать конструкцию легкой, и при этом увеличить ее несущую способность. Именно поэтому рамы грузовиков изготавливаются из стали: используются марки с низким и средним содержанием углерода – от Ст08 до Ст025.
Количество марганца, хрома и других легирующих элементов, повышающих запас прочности металлопроката, может быть нормальным или повышенным. Толщина листов балок зависит от грузоподъемности автомобиля и варьируется от 3 до 8 мм.
Вопрос материала изготовления не бесполезен. Некоторые водители, изучив назначение и устройство рам грузовых и легковых автомобилей, удлиняют силовую раму.
Бывает, что стержни прогнили и требуют замены: тогда, как и при наращивании, важно правильно подобрать тип крепления: лучше отказаться от сварки в пользу закаленных 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.
- В легковых автомобилях кузов крепится с помощью эластичных застежек, что повышает комфорт пассажиров. Чтобы добиться подобного эффекта в бескаркасном, нужно принять 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.
На одной платформе можно конструировать разные модели машин.
Решающее преимущество конструкций заключается в простоте капитального ремонта: рама существует отдельно, сам кузов. После разборки верхней части автомобиля вы получаете доступ к шасси.
В чем заключаются недостатки рамной конструкции
В современном автомобилестроении продолжается тенденция замены настоящих «рам» несущими кузовами. Разделение функций каркаса и кузова имеет 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.
https://www.youtube.com/embed/rwgPs_aMu6w
