Статьи
Жесткость кузова автомобиля
есткость кузова — это его свойство упруго сопротивляться внешним cтатическим и динамическим нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации автомобиля. Чем выше жесткость, тем лучше управляемость и маневренность машины, особенно на высоких скоростях.
С увеличением жесткости повышается комфортность автомобиля — за счет снижения вибраций, отсутствия скрипов панелей и обивки салона, и т.д. Вот почему кузова современных автомобилей стремятся делать более жесткими.
Жесткость во многом зависит от типа кузова (седан, хэтчбек и др.), конструкции («геометрии» и способа крепления крыльев, бамперов), размеров машины, количества дверей, величины оконных проемов и даже положения спинок задних сидений. Имеет значение способ крепления лобового и заднего стекол: их вклеивание увеличивает общую жесткость кузова на 20-40%. Улучшают эту характеристику и дополнительные силовые элементы — например, распорки-усилители между задними или передними чашками стоек подвески.
На кузов автомобиля постоянно действуют различные силы, среди них и воздействие дороги и инерция и боковой ветер и т.д. Понятно, что далеко не каждое воздействие он может выдержать достаточно успешно. Для владельцев отечественных автомобилей знакома, например такая ситуация, когда после длительной стоянки на неровной поверхности в ситуации, например постановки автомобиля на домкрат начинает заклинивать двери. Для качественно изготовленного автомобиля, например, важна поэтому такая характеристика, как жесткость на скручивание, в случае если этот показатель недостаточен, то автомобиль достаточно быстро изнашивается и теряет управляемость.
Такая характеристика как жесткость кузова напрямую зависит от его типа. Самыми устойчивыми в этом плане являются купе и хэтчбеки. Их форма позволяет относительно легко противостоять нагрузкам на изгиб при прохождении поворотов. К наименее жестким относятся универсалы и микроавтобусы. При эксплуатации автомобиля с недостаточной жесткостью в первую очередь страдают передняя и задняя подвески, это происходит по причине размягчения металла в местах, где прикрепляются рычаги подвески. Кузов разрушается, начиная со сварочных швов, затем в этих местах появляются очаги коррозии, которые затем начинают расширяться все дальше и дальше.
При проектировании автомобиля рассчитывается несколько типов жесткости кузова — на кручение и на изгиб (продольная жесткость кузова и поперечная жесткость кузова). Жесткость на кручение — это сопротивление кузова закручиванию вдоль его продольной оси.
Большинство современных легковых автомобилей имеет неразъемные стальные несущие кузова бескаркасной конструкции, что снижает их массу. Жесткость таких кузовов обеспечивается наличием в них специальных элементов — лонжеронов, продольных и поперечных балок. Для увеличения жесткости кузовов из тонколистовой стали широко применяются сварные коробчатые детали, а также силовые распорки и стойки, которым придают определенную форму и сечение. Наибольшая жесткость у кузовов типа седан, меньшая — у хэтчбеков и удлиненных кузовов универсалов. Дополнительному усилению кузова обычно подвергаются спортивные машины: на них устанавливаются добавочные усилители-распорки, а в салоне — силовой каркас безопасности из тонкостенных стальных труб.
После 4-6 лет эксплуатации автомобиля жесткость кузова заметно уменьшается из-за коррозии металлических элементов — как силовых, так и облицовки. Особенно быстро ржавчина поражает тонколистовые детали, соединенные точечной сваркой. Нарушение жесткости несущих элементов кузова снижает общую его прочность и может сделать дальнейшую эксплуатацию автомобиля опасной. Заезд одним колесом на бордюр, подъем автомобиля на домкрате, диагональное вывешивание на бездорожье, прохождение поворота — во всех этих ситуациях нагрузки на кузов стремятся скрутить его вокруг продольной оси. Если жесткость кузова невелика, то после поддомкрачивания у машины перестают нормально открываться и закрываться двери, на бугристой дороге начинают «дышать» все панели в салоне. Реакции на повороты руля становятся «размазанными» — изгиб кузова и податливость металла в зонах крепления рычагов подвески вносят рассогласование в работу передней и задней подвесок. К тому же постоянное скручивание заставляет кузов стареть интенсивнее. Начинают потихоньку «раскрываться» сварные швы, в образовавшиеся микротрещины пробирается коррозия. Рыба гниет с головы, а кузов — с ослабленных, нагруженных участков.
Измеряется крутильная жесткость кузова в ньютон-метрах на градус (Нм/град.). Чем выше эта величина, тем меньше деформируется кузов от приложенной скручивающей нагрузки. Например, для автомобилей с рамной конструкцией жесткость на скручивание была невелика и редко превышала 4000 Нм/град. Несущие кузова легковых автомобилей 60—90-х годов были уже жестче — нормой считались величины 5000—10000 Нм/град. Но современные высочайшие требования к управляемости и пассивной безопасности заставляют автомобильных инженеров идти на всяческие ухищрения. Кузова автомобилей последнего поколения разрабатывают с помощью компьютерной оптимизации, а в производстве используют особо прочный металл, лазерную сварку и клееные соединения. Поэтому в технических описаниях таких машин, как Volvo, Mercedes-Benz или BMW, с гордостью упоминается о жесткости кузова свыше 20000 Нм/град.!
Интересно, как на этом фоне выглядят отечественные автомобили? Жесткость кузовов большинства вазовских машин — это и вся «классика», и все серийные переднеприводные модели — лежит в пределах 6000—8000 Нм/град. То есть гордиться вазовцам особо нечем.
Источник статьи: http://benz-club.org/index.php/stati/660-zhestkost-kuzova-avtomobilya/
Как увеличить жёсткость кузова?
Среди способов увеличить жесткость кузова автомобиля самым популярным, пожалуй, является установка распорок. Тем не менее, далеко не всем понятно, почему…
Среди способов увеличить жесткость кузова автомобиля самым популярным, пожалуй, является установка распорок. Тем не менее, далеко не всем понятно, почему производители тюнинга предлагают такое разнообразие их видов и моделей. На просторах Интернета вы найдёте большое количество публикаций про передние распорки стоек (кстати, часто противоречащих друг другу), но про остальные виды информации крайне мало. Поэтому мы сделали небольшое собственное исследование. Оно поможет заполнить пробел в знаниях и выбрать нужные вам распорки для каждого конкретного случая.
Зачем это нужно?
Очевидно, что первыми укреплять кузов начали в автоспорте, а также на машинах, которые служили для постановки акробатических и каскадёрских номеров. Сегодня такой тюнинг используется не только профессиональными гонщиками и киношными трюкачами. Он получил широкое распространение как у спортсменов-любителей, так и у самых обычных водителей.
Что интересно, в росте популярности таких доработок есть заслуга и самих производителей. При проектировании новых моделей они идут на компромисс: с одной стороны — требования безопасности, качество всей конструкции и наилучшая управляемость, а с другой — удешевление производства и маркетинговая стратегия износа автомобиля к окончанию гарантийного срока. Как ни крути, а это остаётся, хоть и невесёлой, но правдой. Ведь вы согласитесь, что лет 10-15 назад тачки делали гораздо крепче и основательней. Поэтому часто современные владельцы вполне гражданских автомобилей самостоятельно прибегают к модернизациям, чтобы компенсировать недостаток жёсткости. Ну а для спортивных машин это, как говорится, что доктор прописал. Дополнительное усиление очень положительно сказывается на:
- безопасности, делая крепче шасси
- ходовых качествах, в первую очередь на управляемости и торможении
- сроке службы кузова, распределяя нагрузку на детали там, где это необходимо
Способы увеличения жёсткости кузова
Прежде чем мы погрузимся в рассказ о распорках, давайте пройдёмся по некоторым другим способам увеличения жёсткости кузова, которые можно встретить как в официальных соревнованиях, так и “на улице”:
🔶 Увеличение сварочных швов и вварные элементы
Эффект достигается путём усиления мест соединений кузовных деталей. То есть либо дорабатываются заводские швы, либо навариваются дополнительные элементы. Здесь потребуются ювелирные навыки сварщика и хорошее оборудование.
Способ, мягко говоря, довольно странный, однако имеет место быть, и в народе его применяют. . Всё просто — отверстия порогов, лонжеронов и проч. заполняются монтажной пеной. В какой-то мере это даёт результаты, но мы воздержимся от комментариев.
В данном случае речь идёт о модернизации либо замене штатных деталей на новые (от машин другой марки или поколения). Чаще всего переделкам подвергаются подрамники и связанные с ними элементы. Иной раз дело доходит до того, что меняется чуть ли не полмашины. Почитать как такое бывает можно в нашей статье про установку подвески Nissan Silvia в Toyota Mark II . Тут помимо гаражной закалки, уверенных сварочно-болгарочных навыков пригодятся ещё тщательные расчёты и аккуратность. И лучше заручиться поддержкой “бывалых” товарищей, таких у кого уже есть опыт подобных модернизаций. Изменять геометрию подвески, а тем более всего кузова без специальных знаний — занятие просто-напросто опасное.
🔶 Силовой агрегат жестко соединенный с кузовом
Этот приём широко применяется в автоспорте, когда двигатель и/или коробка передач закрепляются напрямую без использования подушек. Подобные решения встречаются почти на всех классах «Формулы». Конечно, включение в силовую структуру таких массивных агрегатов увеличивает жёсткость шасси в разы, но в жертву неминуемо приносится комфорт и долговечность. Для спортивных машин ремонт после каждого заезда — дело привычное, а вот в обычной жизни это вряд ли можно назвать нормой.
Каркасы в гоночном автомобиле выполняют не только свои прямые функции по защите пилота, но и великолепно усиливают кузов. Бывают двух категорий: омологированные и не омологированные. Первые используются на официальных соревнованиях и сложны в изготовлении; вторые — это «гражданские» каркасы, они попроще и, естественно, дешевле. По типу установки тоже можно выделить два типа — вварные и разборные.
Этот способ очень эффективен, но вместе с тем он доставляет владельцу автомобиля определённые трудности в повседневном использовании. Один из побочных эффектов — увеличение веса, средний каркас весит около 40 кг. Плюс к этому ухудшение обзорности и затруднение посадки-высадки. Главный минус в том, что каркасы позволяют избежать одних травматических факторов, жертвуя другими. Да, жизненное пространство внутри защищено, но каркас исключает использование подушек безопасности и обычных ремней, что при инцидентах вне гоночной трассы может закончиться плохо. Поэтому перед установкой каркаса в свою машину надо сто раз подумать и хорошо взвесить все “за” и ”против”.
Если вы не отпетый фанатик или профессиональный гонщик, то большинство из способов, перечисленных выше, могут показаться вам слишком радикальными для повседневной езды. Тогда как же увеличить жёсткость кузова? А вот тут-то самое время выйти на сцену нашему главному действующему лицу. Ведь распорки не требуют глобальных доработок — они изготавливаются под конкретные модели и ставятся, как правило, на штатный крепёж. При этом отлично усиливают конструкцию автомобиля. Многие модели уже отлично зарекомендовали себя как в профессиональных соревнованиях, так и в любительских покатушках.
Виды распорок кузова
Чтобы разобраться, почему на рынке так много разновидностей распорок кузова, давайте подробнее остановимся на каждом их виде.
Самыми известными, пожалуй, являются передние и задние распорки стоек . Они дают максимальный ощутимый эффект, ведь закрепляют те элементы ходовой части, которые постоянно подвергаются наибольшим динамическим нагрузкам, а именно — амортизационные стойки. Стойка работает как на растяжение, так и на сжатие, и все напряжения передаются в кузов. Когда мы ставим распорку, то превращаем условную фигуру, на которую действуют силы, из перевёрнутой буквы П в прямоугольник, который намного жёстче. Если ещё немного углубиться в физику процесса, можно сказать, что при движении перестают меняться кастор и динамический угол развала. Благодаря этому мы серьёзно усиливаем переднюю часть и ограничиваем деформацию кузова автомобиля во время кручения. Такой апгрейд очень важен, когда речь идет о точном и уверенном перестроении и прохождении связок поворотов на высоких скоростях.
Так как передние распорки стоек находятся на видном месте, то в большинстве своём имеют эстетичный внешний вид. Часто исполнены по схеме: окрашенная стальная чашка (узел который прикручивается к кузову) + поперечина из полированного алюминия.К примеру, как эта модель .
Следующие по популярности — это нижние передние и задние распорки . Передние призваны увеличить жёсткость подрамника: большинство из них распирает нижние балки либо крепления реактивных рычагов. Это хорошо сказывается на остроте рулевого управления и в торможении.
Задние распорки любят ставить владельцы заднеприводных и 4WD автомобилей, чтобы при передаче большой мощности не сворачивало редуктор, а с ним и задний подрамник. Такие доработки незаменимы всем, кто принимает участие в таких дисциплинах как драг-рейсинг и тайм-атак, где постоянны резкие старты и ускорения, либо практикует агрессивный стиль вождения. Нижние распорки чаще всего делают из алюминия, и выглядят они вот так .
Другой тип — передние и задние распорки лонжеронов . Передние распорки активно используют для замены штатного усилителя бампера при модернизации передней части: для установки аэродинамического обвеса, увеличенных интеркулеров, радиаторов и проч. Дело в том, что штатный усилитель бампера порой невозможно “подружить” с вновь установленными тюнинг-компонентами. Задние распорки лонжеронов не так востребованы, но тоже применяются, когда стоит задача укрепить и защитить заднюю часть. Помимо прочего некоторые модели позволяют упреть в них домкрат для быстрой смены колёс. Смотрим Пример 1
Салонные распорки устанавливаются за передним рядом сидений в уровне пола. Упираясь в пороги, они работают как деталь каркаса и распирают кузов посредине изнутри. Жёсткость в поперечном направлении становится ощутимо выше, повышая безопасность автомобиля. Интересно, что многие марководы называют салонную распорку “оберегом от столба”. Для всеми любимой 81-ой серии у нас тоже есть такая распорка.
Изготовленные “по заявкам трудящихся” распорки в передние крылья скрепляют петли дверей и верхний кронштейн крыла, увеличивая жесткость шасси в продольном направлении. Такой апгрейд подойдёт тем, кто хочет сделать переднюю часть максимально отзывчивой и собранной, а также продлить жизнь кузову любимого спорткара. Такие распорки — must-have для владельцев возрастных машин семейства “маркообразных”, так как при нагруженной эксплуатации этот узел начинает “гулять” и появляется усталостная трещина. Эта модель для 90 и 100 серий .
После выбора нужных распорок дело переходит к их приобретению и, собственно, монтажу. Здесь есть несколько нюансов, на которые стоит обратить внимание. Чтение данного раздела поможет вам сделать всё правильно и максимально упростит процесс внедрения.
Итак, в первую очередь, перед тем как сделать покупку, рекомендуем уточнить:
🔶 Какие опорные чашки амортизационных стоек установлены на машине: оригинальные или их заменители. Распорки изготавливаются под штатные посадочные размеры.
🔶 Оригинальные или нет стоят опоры (подушки) двигателя. От этого будет зависеть высота установки ДВС и, соответственно, расстояние между ним и капотом.
🔶 Проводились ли модификации подкапотного пространства ДВС. Если да, то не помешают ли они установке.
🔶 Если есть сомнения — проверьте кузовные размеры по специализированным изданиям
Несколько примеров из практики:
Toyota Mark II в 90/100 сериях в некоторых своих комплектациях имеют бачок омывателя, который мешает установке распорки. Некоторые ранние Toyota Altezza в модификации SXE10 имели другую и не совместимую штамповку «стакана» стойки нежели у большинства авто этого кузова. Subaru Legacy ‘05-09 имеют по разному выполненное примыкание моторного щита к панели жабо и чуть отличную выштамповку стакана стойки, в некоторых случаях приходится отгибать стык панелей или спиливать фрагмент опорной чашки распорки слева по ходу движения. Владельцы Mark II Х81 часто ставят койловеры от Nissan Silvia — после этого апгрейда тоже потребуются доработки.
Перед установкой примерьте распорку с правильно ориентированными опорными чашками к кузову. Примерку нужно производить на ровной поверхности, при этом желательно использовать подкатной домкрат, чтобы разгрузить ось, на которую примеряете распорку.
Если возникают сомнения, сделайте фото стикера на упаковке, обозначьте размеры в которых сомневаетесь и свяжитесь с нами — мы проверим вашу распорку.
ВАЖНО: Завод собирает распорки исходя из удобства транспортировки и на многих распорках нашего ассортимента опорные чашки прикручены к поперечине в положении не для установки.
Небольшие различия размеров можно отыграть заводскими регулировками распорки. Если их не хватает — можно расширить (конечно, в рамках разумного) отверстия. Все болтовые соединения защищены от ослабления затяжки с помощью самостопорящихся гаек, либо контргайками на сгонах.
Когда не хватает опыта и навыков, равно как инструментов и оборудования, установку лучше доверить специализированным сервисам.
Теперь вы знаете о самом популярном способе усилить кузов автомобиля всё, ну или почти всё. Не забудьте поделиться в комментариях своим мнением, пожеланиями и, конечно, опытом установки и боевого применения.
Источник статьи: http://blog3.ajs.su/vseblogi/news/kak-uvelichit-zhjostkost-kuzova/
