Рама кузова легкового автомобиля

Рама автомобиля

Несущая часть является одним из важнейших компонентов в устройстве автомобиля, ведь именно благодаря ей удается собрать все составные части машины в единое целое.

Сейчас используется несколько видов несущей части, каждая из которых нашла применение на определенных видах авто. Изначально все автомобили строились на основе рамной несущей части. Но со временем ее вытеснили иные типы, к примеру, практически на всех легковых автомобилях используется несущий кузов, в котором рама отсутствует, а все ее функции выполняет усиленный кузов. И все же рамная несущая часть продолжает использоваться – на грузовых авто и внедорожниках.

Назначение, виды

Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.

Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.

Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.

При этом было разработано несколько типов рам, каждая из которых обладает своими конструктивными особенностями. Все их можно разделить на:

1. Лонжеронные
2. Хребтовые
3. Пространственные

Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.

Лонжеронная и ее подвиды

Лонжеронная рама автомобиля является самой распространенной. Конструкция ее включает две продольных силовых балки – лонжероны, тянущихся вдоль всего кузова и соединенных между собой поперечинами.

Лонжеронная рама Toyota Land Cruiser

Сами лонжероны изготавливаются из стали, а для обеспечения высоких показателей на скручивание используются разные типы профиля сечения – короб, двутавр, швеллер.

Причем не обязательно, чтобы они были ровными, многие лонжероны имеют изгибы как вертикальной, так и горизонтальной плоскости. К примеру, на некоторых авто рама изогнута в передней и задней частях (в районе расположения колес), что позволяет переместить центр тяжести вниз.

Помимо этого, лонжероны размещаются как в строго горизонтальном положении относительно пола, так и могут находиться под углом. Второй вариант применяется на внедорожниках.

Лонжероны соединяются поперечинами, которые могут располагаться разными способами. В так называемой раме лестничного типа поперечины крепятся перпендикулярно лонжеронам (считается классической). Но есть и конструкции, у которых эти составные части располагаются под углами – К-образные и Х-образные рамы.

Лонжеронная х-образная рама

Для соединения лонжеронов с поперечинами применяется сварка (во внедорожниках), заклепки (грузовики). В некоторых случаях используются болтовые соединения. Для крепления узлов авто и лонжероны, и поперечины оснащаются кронштейнами.

Подвидом лонжеронной рамы является периферийная. Отличительной особенностью ее является большое расстояние между лонжеронами. После полной сборки авто они располагаются возле порогов кузова, что значительно повышает устойчивость к воздействию боковых ударов, а также позволяет опустить уровень пола (насколько это возможно).

Периферийная рама Corvette

Еще одна разновидность лонжеронной рамы – Х-образная. Суть конструкции такой рамы сводится к тому, что в передней и задней части лонжероны разведены, а в центральной – по максимуму сведены (пространство между ними позволяет разместить разве что валы трансмиссии). Внешне этот тип напоминает букву «Х», отсюда и название.

Еще один вариант – несущее основание. В конструкции этой рамы все так же используются продольные лонжероны, но здесь они соединены между собой не поперечинами, а днищем. При этом несущее основание, хоть в него и входит днище, не является элементом кузова, поэтому и относится этот вид к рамам.

Хребтовая рама

Рамы хребтового типа в меньшей степени распространены и ее, по сути, используют только на грузовиках «Татра». Основным составным элементом этого типа несущей части выступает центральная балка, изготовленная из трубы.

Примечательно, что в такой раме некоторые узлы авто используются в качестве несущих элементов, а именно мотор, КПП, корпусы главной передачи. Все они соединены между собой центральной балкой, вращение же между узлами осуществляется при помощи валов, располагаемых в трубе.

Особенность конструкции задних ведущих мостов заключается в том, что передача вращения на колеса осуществляется валами с карданными шарнирами, а не полуосями, поскольку корпусы главных передач жестко крепятся к балке. Но такое устройство в свою очередь дает возможность установить на все колеса авто независимую подвеску.

К основным достоинствам этого типа рамы относится высокая устойчивость на кручение и возможность сравнительно простого создания многоосных шасси. Для этого всего лишь необходимо добавить требуемое количество главных передач и соединить их при помощи центральной балки.

Но эта рама автомобиля широкого распространения не получила из-за сложности обслуживания и ремонта узлов трансмиссии, поскольку для этого приходится разбирать практически всю раму, чтобы отсоединить картеры главных передач и коробку передач. К тому же, кузов, закрепленный на трубе, располагается достаточно высоко над землей. Поэтому этот тип рамы пригоден только для использования на грузовиках.

Пространственная рама

Пространственной называется рама автомобиля, представленная в виде каркаса, сваренного из труб. Отличается небольшой массой и высокими показателями по прочности.

Этот каркас формирует не только отсеки для размещения и закрепления составных частей авто, а еще и кабину для пассажиров. Помимо этого, каркас выполняет еще и роль кузова, который в авто с такой рамой попросту отсутствует, а декоративная обшивка закрепляется прямо на составные трубы.

Такая рама нашла применение на спортивных авто, а также самодельных моделях — багги. Примечательно, что даже на массовых авто с несущим кузовом, которые переделывают для участия в соревнованиях, комплектуются внутренним трубчатым каркасом для повышения жесткости кузова. Но в этом случае устанавливаемый каркас нельзя назвать полноценной пространственной рамой.

Комбинированные виды

Выше перечислены основные виды рамных несущих частей. Но, как отмечено, существует немало вариаций, представляющих собой комбинированные типы.

К ним относится вильчатая рама. В этом типе присутствуют основные составные элементы лонжеронного и хребтового видов – центральная балка и лонжероны. Конструкция выглядит так: в передней и задней части для крепления узлов авто применяются продольные лонжероны, а в центральной части установлена труба (но здесь она не используется для размещения приводных валов). Между собой балка и лонжероны жестко соединены.

Вильчатая рама — симбиоз нескольких видов, причем он не единственный. На некоторых авто применялись конструкции, состоящие, к примеру, из компонентов Х-образной рамы и несущего основания, или же центральной балки и лонжеронов (в отличие от вильчатой, лонжероны располагаются только спереди).

Но существуют также и варианты, которые совмещают в себе разные виды несущей части – раму и несущий кузов. К такому типу относится так называемая интегрированная рама. Суть ее сводится к тому, что элементы рамы (лонжеронной классической или периферийной) входят в конструкцию кузова и выполнена с ним заодно (они жестко между собой соединены). Но стоит отметить, что лонжероны обычно располагаются только в передней части и предназначены для фиксации силовой установки.

Интегрированная рама с кузовом

Еще одним вариантом комбинированных несущих частей является кузов с подрамником. Этот элемент выполняет те же функции, что и лонжероны в интегрированном варианте, но в отличие от него крепиться к кузову при помощи болтовых соединений.

Напоследок отметим, что хоть рама применяется только на авто определенных классов, элементы, входящие в конструкцию используются достаточно широко и сейчас, поскольку ими усиливают жесткость несущих кузовов. Практически в любом легковом авто можно найти усиливающие лонжероны или подрамники.

Источник статьи: http://autoleek.ru/nesushhaja-sistema/platforma-i-rama-avtomobilja/rama-avtomobilya.html

В чем прелесть рамных автомобилей и какими они бывают

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

Конец 40-х годов ознаменовался массовым переходом автопроизводителей на несущие кузова. Но переход был постепенным, и многие автомобили с новомодными на тот момент понтонными кузовами имели элементы рамных конструкций. Чаще всего рамы, выполненные на половину длины машины, служили для установки силового агрегата. В этом плане характерной является конструкция ГАЗ -21 «Волга» (1955 г.).

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

Так в чем же прелесть рамных автомобилей? Привел нарезки известных фактов, абсолютно бессистемно. А ведь суть этого соревнования компоновочных схем — борьба долговечного и технологичного. И бизнес принял сторону технологичного — больше продаж — больше дохода. Какому автопроизводителю нужно что его авто служило 40 и более лет.

Так в чем же прелесть рамных автомобилей? Привел нарезки известных фактов, абсолютно бессистемно. А ведь суть этого соревнования компоновочных схем — борьба долговечного и технологичного. И бизнес принял сторону технологичного — больше продаж — больше дохода. Какому автопроизводителю нужно что его авто служило 40 и более лет.

Не распространяйте мифы !

Производитель сделал выбор между более дешёвым в производстве (рамой) и более безопасным (несущим кузовом), пойдя при этом на огромные затраты на совершенствование производственной оснастки чтобы вписаться в новые стандарты безопасности. И выбрал то, что проходит краш-тесты ЕвроНкап и НХТСА не только в ослабленном варианте для грузовиков, как отдельная рама ! Срок же службы автомобиля уже давно во всём мире кроме Кубы определяется его моральным устареванием, а не сроком, за который несущая система теряет свои свойства.

Поверьте, я хорошо знаю старые американские рамные легковые автомобили, Panther platform и т.д. И то, что автохлам с полностью сгнившим ниже стоек кузовом всё ещё как-то перемещается в пространстве благодаря тому, что рама сдерживает бренные останки от полного распада — отнюдь не достижение !

Такой рамы, как на УАЗе, о которой обычно думают джиперы — с металлом 7 мм толщиной, на которой всё держится — на легковых автомобилях не бывает уже лет 40. 50, с конца 60-х — начала 70-х годов. Одними из последних таких легковушек были «Роллс-Ройс-Сильвер-Клауд» и «Империал», выпуск обоих был прекращён в 1966 году. Оба были крайне неуклюжими автомобилями, с высоким полом и низким из-за проходящих под ним лонжеронов рамы салоном !

Рама той же «Краун Вики» или «Тойоты-Краун» — это просто большой подрамник, на который навешаны агрегаты для удобства сборки. На более новых машинах его разделили на передний и задний подрамники, а суть не изменилась !

Плохая переделка статьи из Википедии. Очень много ошибок, вызванных некомпетентностью автора в излагаемой теме. Например, на несущем основании построен не Renault 4CV, а Renault 4 — совершенно другая модель по сравнению с показанным, переднеприводный хетчбэк ! Бред про американскую классику 50-х с Х-образными рамами (на самом деле только несколько моделей GM 1959-1964 годов). Про периферийные рамы авто вообще нишиша из написанного в Википедии не понял и в итоге написал чушь ! И т.д.

Источник статьи: http://www.kolesa.ru/article/v-chem-prelest-ramnyh-avtomobilej-i-kakimi-oni-byvajut-2014-11-18

В чем прелесть рамных автомобилей и какими они бывают

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

Конец 40-х годов ознаменовался массовым переходом автопроизводителей на несущие кузова. Но переход был постепенным, и многие автомобили с новомодными на тот момент понтонными кузовами имели элементы рамных конструкций. Чаще всего рамы, выполненные на половину длины машины, служили для установки силового агрегата. В этом плане характерной является конструкция ГАЗ -21 «Волга» (1955 г.).

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

Так в чем же прелесть рамных автомобилей? Привел нарезки известных фактов, абсолютно бессистемно. А ведь суть этого соревнования компоновочных схем — борьба долговечного и технологичного. И бизнес принял сторону технологичного — больше продаж — больше дохода. Какому автопроизводителю нужно что его авто служило 40 и более лет.

Так в чем же прелесть рамных автомобилей? Привел нарезки известных фактов, абсолютно бессистемно. А ведь суть этого соревнования компоновочных схем — борьба долговечного и технологичного. И бизнес принял сторону технологичного — больше продаж — больше дохода. Какому автопроизводителю нужно что его авто служило 40 и более лет.

Не распространяйте мифы !

Производитель сделал выбор между более дешёвым в производстве (рамой) и более безопасным (несущим кузовом), пойдя при этом на огромные затраты на совершенствование производственной оснастки чтобы вписаться в новые стандарты безопасности. И выбрал то, что проходит краш-тесты ЕвроНкап и НХТСА не только в ослабленном варианте для грузовиков, как отдельная рама ! Срок же службы автомобиля уже давно во всём мире кроме Кубы определяется его моральным устареванием, а не сроком, за который несущая система теряет свои свойства.

Поверьте, я хорошо знаю старые американские рамные легковые автомобили, Panther platform и т.д. И то, что автохлам с полностью сгнившим ниже стоек кузовом всё ещё как-то перемещается в пространстве благодаря тому, что рама сдерживает бренные останки от полного распада — отнюдь не достижение !

Такой рамы, как на УАЗе, о которой обычно думают джиперы — с металлом 7 мм толщиной, на которой всё держится — на легковых автомобилях не бывает уже лет 40. 50, с конца 60-х — начала 70-х годов. Одними из последних таких легковушек были «Роллс-Ройс-Сильвер-Клауд» и «Империал», выпуск обоих был прекращён в 1966 году. Оба были крайне неуклюжими автомобилями, с высоким полом и низким из-за проходящих под ним лонжеронов рамы салоном !

Рама той же «Краун Вики» или «Тойоты-Краун» — это просто большой подрамник, на который навешаны агрегаты для удобства сборки. На более новых машинах его разделили на передний и задний подрамники, а суть не изменилась !

Плохая переделка статьи из Википедии. Очень много ошибок, вызванных некомпетентностью автора в излагаемой теме. Например, на несущем основании построен не Renault 4CV, а Renault 4 — совершенно другая модель по сравнению с показанным, переднеприводный хетчбэк ! Бред про американскую классику 50-х с Х-образными рамами (на самом деле только несколько моделей GM 1959-1964 годов). Про периферийные рамы авто вообще нишиша из написанного в Википедии не понял и в итоге написал чушь ! И т.д.

Источник статьи: http://www.kolesa.ru/article/v-chem-prelest-ramnyh-avtomobilej-i-kakimi-oni-byvajut-2014-11-18

Рамная конструкция автомобиля: ее особенности и преимущества

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Что такое рамная конструкция автомобиля
• Каковы преимущества и недостатки рамных конструкций
• Каково назначение и виды рамных конструкций
• Что безопаснее и удобнее – рамная конструкция или несущий кузов

Первый автомобиль представлял собой открытый экипаж, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания. В основе его лежала тележка – каркас с четырьмя колесами, на который был навешен силовой агрегат. Аналогичным образом выглядит структура паровоза, состоящего из массивной платформы и колесных пар. Большинство серийных машин в прошлом веке были изготовлены по тому же «рецепту». В основе лежала рама, объединяющая агрегаты и узлы автомобиля. Рамная конструкция автомобиля сохранилась и до наших дней, но применяется гораздо реже и потихоньку исчезает в чистом виде.

Как устроена рамная конструкция автомобиля

Рамная конструкция автомобиля представляет собой несущую систему, на которой смонтирован двигатель внутреннего сгорания (ДВС), детали трансмиссии и подвески и, собственно, кузов. Такое устройство обеспечивает максимальную надежность машины при эксплуатации в реальных дорожных условиях. Не стоит забывать, что железнодорожный транспорт стал прототипом для автомобильных средств передвижения, и, соответственно, взаиморасположение элементов на первых порах перекочевало оттуда. Паровоз перемещал такие объемы груза, которые и не снились машине, поэтому рамная конструкция автомобиля имеет очень большой запас прочности.

Самые первые рамы в 20-х годах прошлого столетия изготавливались из металлических труб прямоугольного сечения. Они были универсальны и технологичны на производстве. К 1930-м годам в автостроении начался постепенный переход к интегрированию рамы и кузова. Стали появляться полурамные и несущие транспортные средства. В итоге, практика показала, что рамная конструкция автомобиля актуальна для тяжелых машин. Грузовики, тракторы, внедорожники, лимузины делаются по этому «рецепту». Особенно это касается бронированных лимузинов, огромный вес которых может удержать только полноценная рама, изготавливаемая, как правило, по отдельному заказу.

Рамная конструкция автомобиля четко подразделяет элементы на силовые и декоративные. Рама воспринимает нагрузки от мотора, трансмиссии и колес. Также она играет важную роль в пассивной безопасности автомобиля. Шасси – это совокупность рамы и силового агрегата с коробкой передач и подвеской. Оно, в принципе, может передвигаться и без кузова.

Кузовные панели формируют внешний облик и образуют кабину для водителя и пассажиров. Некоторые элементы кузова могут быть усилены дополнительным каркасом, но это касается, в основном, безопасности людей и не влияет на демпфирование нагрузок от мотора и от дорожного покрытия. Схема постоянно совершенствовалась, и со временем появилось несколько отдельных подвидов, характеризующих силовую структуру. Выделяют лонжеронные, хребтовые (в том числе вильчато-хребтовые), периферийные и решетчатые типы, особняком стоят несущие и полунесущие разновидности.

Назначение и виды рамных конструкций

Рамная конструкция автомобиля включает в себя систему профилей прямоугольного, Т-образного, Н-образного или иного сечения, соединенных между собой при помощи сварки, заклепок или болтов. На раму через эластичные подвесы устанавливается ходовая часть и мотор, который агрегатируется с узлами трансмиссии. Совокупность вышеперечисленных деталей называется шасси. Сверху оно накрывается кузовом, предназначенным для водителя, пассажиров и, отдельно, для грузового отсека.

Автомобили с рамой имеют большую массу по сравнению с несущей компоновкой кузова. Но благодаря ее наличию имеют значительную прочность на изгиб и кручение, и, соответственно, лучше приспособлены для эксплуатации в условиях бездорожья и перевозки тяжелых грузов.

Важным стимулом для автопроизводителей служит взаимозаменяемость деталей от разных моделей машин. Рамная конструкция автомобиля позволяет максимально унифицировать размеры агрегатов и точки их крепления. В конечном итоге разные модели могли отличаться только наружными кузовными панелями при идентичных шасси.

Принято выделять несколько рамных типов, отличающихся взаиморасположением и сечением конструктивных профилей. Каждая из нижеописанных разновидностей характеризуется своей спецификой:

• Пространственные рамы.
• Лонжеронные конструкции.
• Хребтовые и хребтово-вильчатые.

Рамная конструкция автомобиля может быть комбинированной и объединять в той или иной степени все три основных типа.

1. Лонжеронная и ее подвиды.

Самая проверенная схема состоит из двух продольных балок (лонжеронов), протянутых от начала до конца шасси и стянутых между собой поперечными связками.

Лонжероны изготавливаются из стальных сплавов. Для жесткости в поперечном сечении создается несколько ребер жесткости. Они бывают закрытыми (квадрат или прямоугольник) и открытыми (Т-образный или Н-образный профиль).

Продольные профили на самых первых изделиях были ровными, но в процессе технической эволюции обзавелись изгибами как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это было сделано для оптимизации размещения навесных агрегатов и снижения центра тяжести автомобиля.

Рекомендуем

Кроме того, на внедорожниках могут применяться рамные каркасы, имеющие наклон по отношению к горизонту.

Продольные профили рамы стягиваются поперечинами, которые обычно имеют аналогичное сечение. Поперечные рамные балки располагаются либо под углом 90° – классическая «лестничная» компоновка, либо под острым углом – так называемые К- и Х-образные схемы.

Между собой продольные и поперечные лонжероны скрепляются сваркой или заклепками. В некоторых случаях допускается болтовое соединение. Дополнительные кронштейны монтируются в точках крепления силового агрегата и подвески.

Рамная конструкция автомобиля с широко расставленными продольными лонжеронами называется периферийной. Она позволяет увеличить устойчивость к боковым ударам и, соответственно, повысить его безопасность. Кроме того, агрегаты могут быть опущены ниже (между балками), снижая таким образом центр тяжести и увеличивая пассивную безопасность.

Лонжероны, сведенные к центру рамы в горизонтальной плоскости, представляют собой соединение в виде буквы Х. Такая форма позволяет разместить в центре только вал трансмиссии и трубу выхлопной системы.

Реже всего встречается разновидность из двух продольных профилей, соединенных не отдельными стяжками, а целым металлическим листом. Это также рамная конструкция автомобиля, несмотря на то, что этот лист может являться полом кабины или кузова.

Хребтовая рама.

Хребтовая рамная вариация применялась на чешском грузовике «Татра». Продольная труба была всего одна и имела круглое сечение. От нее отходили ответвления по аналогии с позвоночником и ребрами. Двигатель и коробка передач также являлись своеобразным усилителем за счет прочного металлического корпуса.

Рекомендуем

Серединный лонжерон жестко связывал между собой мотор и трансмиссию (коробка передач, раздаточная коробка, главные передачи). Трансмиссионные валы, связывающие агрегаты между собой, проходили внутри этой трубы. Конструкция была очень передовая и компактная, но практика показала ее эксплуатационную и ремонтную бесперспективность.

Важным преимуществом такой компоновки была возможность обеспечить независимую подвеску всех колес. Зависимые ведущие мосты нельзя было поставить в принципе, и крутящий момент на колеса передавался с помощью карданных валов, а не полуосей.

Повышенная жесткость кручения позволяла увеличить грузоподъемность хребтовой рамы при меньшей толщине металла лонжеронов по сравнению с традиционными схемами. Трубная система позволяла при необходимости без сложных доработок наращивать длину платформы и количество ведущих мостов за счет присоединения дополнительных модулей.

Высокий центр тяжести из-за особенностей крепления агрегатов позволял использовать хребтовую раму только на грузовиках. Для легковых автомобилей, передвигающихся на более высоких скоростях, такая рамная конструкция грозила опрокидыванием в поворотах и на неровной дороге. Главным недостатком, не позволившим дальнейшее развитие, стала низкая ремонтопригодность. Ремонт изношенных валов и других узлов трансмиссии длился очень долго в связи с необходимостью практически полной разборки рамы. Для коммерческой техники такие простои недопустимы.

Рамная конструкция автомобиля называется пространственной, когда каркас, выполненный из стальных труб, представляет собой не плоскую деталь в основании автомобиля, а объединяет в себе шасси и кабину. Такой тип характерен для спортивных машин, которые попадают в аварии гораздо чаще, чем остальные, и, соответственно, должны лучше защищать своих пассажиров.

Облицовочные кузовные панели закрепляются непосредственно на силовой каркас, так же как и двигатель, и трансмиссия, и прочие узлы.

Например, багги изначально делаются с пространственной рамой. А гражданские экземпляры переделываются в спортивные путем вваривания трубчатого каркаса внутри существующего кузова, поэтому такой каркас безопасности нельзя считать полноценной рамой. Наиболее дорогие спортивные машины представляют собой капсулу из карбона (разновидность армированного пластика), которая по жесткости не уступает металлической раме при значительно меньшей массе.

Комбинированные виды.

Рамная конструкция автомобиля далеко не всегда представляет собой определенный тип. Комбинация разных видов используется многими производителями.

Например, симбиоз лонжеронной и хребтовой рамы. Между двумя продольными лонжеронами по центру идет труба. Агрегаты крепятся к лонжеронам в передней и задней части. Труба жестко крепится к периферии, но в отличие от хребтовой конструкции не прячет в себе приводные валы трансмиссии.

Вильчатая конструкция имеет несколько разных комбинаций основных типов. Например, гнутая Х-образная лонжеронная рама, снабженная сплошным металлическим покрытием. Или хребтовая основа с центральной несущей трубой, к которой приварены поперечины, но не по всей длине, а только спереди и сзади.

Интегрированная рама объединяет собственно рамную конструкцию автомобиля и кузов в едином форм-факторе. При этом кузовные панели, помимо выполнения декоративной функции, являются силовыми деталями несущего основания. Лонжероны в чистом виде присутствуют только в передней части автомобиля и предназначены для крепления мотора и коробки передач и сзади для крепления элементов подвески и заднего моста при наличии.

Широко распространено, особенно на внедорожниках, крепление силового агрегата к кузову через подрамник. Он представляет собой облегченную версию рамной конструкции автомобиля. То есть рама располагается не подо всем автомобилем, а только под передней частью и крепится к кузову болтами. Это существенно повышает жесткость последнего.

Заканчивая экскурс в историю развития рамной конструкции автомобиля, необходимо отметить, что рама как отдельный силовой элемент используется только для определенных типов автомобилей, эксплуатируемых в сложных дорожных условиях или для перевозки грузов. Современные легковые транспортные средства используют усеченную версию в виде подрамника или лонжеронов, вваренных в структуру кузова.

Преимущества и недостатки рамных конструкций

Рамная конструкция автомобиля очень удобна для конвейерной сборки, так как имеется свободный доступ к большинству агрегатов. Сервисные мастерские также отдают предпочтение подобным автомобилям, потому что так гораздо удобнее демонтировать детали и целые узлы для замены и ремонта. Владельцы рамных внедорожников могут спокойно ездить не только по асфальтовым дорогам, но и по «направлениям», не опасаясь за перекосы кузова, заклинившие в проемах двери и лопнувшие лобовые стекла. Ведь всю нагрузку воспринимает рама.

Безрамные конструкции преобладают среди легковых автомобилей благодаря ряду преимуществ. Во-первых, функционально разнесенные шасси и кузов существенно увеличивают вес автомобиля, отсюда вытекает повышенный расход топлива и ухудшенная динамика. Компоновка салона с лонжеронами вдоль бортов предполагает либо высокие бортики, через которые неудобно перелезать при посадке в авто, либо высокий пол, снижающий высоту потолка в салоне.

В последнее время более жесткие нормы безопасности для водителя и пассажиров не позволяют рамной конструкции автомобиля обеспечивать такой же высокий рейтинг на краш-тестах, как для аналогов с интегрированной схемой. Отдельно смонтированный кузов смещается относительно рамы во время аварии и неэффективно гасит энергию удара.

Область применения рамных конструкций

Автопроизводители остановились на рамной конструкции для грузовиков, тяжелых внедорожников и в некоторых случаях для автобусов. Отдельной статьей стоят премиальные авто, особенно в бронированном исполнении.

Изначально детали несущего основания скреплялись с помощью заклепок или цельнолитым способом. Клепочная технология достаточно простая и удобная. Она не требует дорогостоящего оборудования и высокой квалификации сборщиков. В настоящее время используется только для грузовиков. Рамы, изготовленные методом цельного литья, отличались высокой прочностью, но в силу своей дороговизны и сложности наладки оборудования и оснастки окончательно ушли в историю.

Рекомендуем

Сварочная технология заняла свое место и имеет все перспективы дальнейшего развития. Такую работу легко автоматизировать, а сварные элементы гораздо проще отливать и транспортировать, чем целиковую раму. Большинство грузовых и внедорожных автомобилей выполнено по этой технологии.

Автомобили с рамной конструкцией:

• УАЗ «Хантер»;
• УАЗ «Патриот»;
• Джипы «Грейт Волл»;
• Джипы «Хавал»;
• Некоторые джипы корейских производителей.

Мнение автовладельцев о рамной конструкции автомобиля

1. Не стоит путать кислое с соленым.

Классический легковой автомобиль в кузове седан или хэтчбек безусловно не нуждается в раме. Но если требуется большая грузоподъемность, увеличенная колесная база, возможность ездить по бездорожью, то следует обратить внимание на автомобиль рамной конструкции с минимальным количеством наворотов и вспомогательной электроники. На такой машине смело можно уехать от цивилизации и не опасаться неожиданных поломок. А если таковые и будут, то их можно устранить на месте. Современные кроссоверы созданы только для того, чтобы штурмовать бордюры для парковки на тротуаре. На них нельзя далеко уезжать от фирменного сервиса.

Современные «рамники», наоборот, можно считать автомобилями повышенной безопасности.

Для внедорожника рама скорее плюс, чем минус. Малая жесткость на кручение приводит к тому, что езда по пересеченной местности может закончиться перекосом кузова. Увеличенная колесная база необходима для улучшения устойчивости на дороге, но при этом недостаточная прочность приводит к ухудшению управляемости. Надежные машины высокой проходимости до сих пор имеют рамную конструкцию.

Каждый производитель закладывает свою «изюминку» в конструкцию кузова: у одного интегрированная рама, у другого высокопрочные стали, у третьего и то, и другое. Лидера выделить практически невозможно. Рама не ушла в историю по причине своей незаменимости для крупногабаритных джипов и пикапов. Коммерческий транспорт тоже никогда не сменит ориентацию. А все, что помельче, вполне обойдется безрамной компоновкой.

Источник статьи: http://rad-star.ru/pressroom/articles/ramnaya-konstruktsiya-avto/