Куда уходит рама? изучаем классическую силовую конструкцию автомобиля

«Хаммер»

Эта марка на слуху у всех пользователей, интересующихся техникой. Изначально основное предназначение машины – служба в армии. С течением времени этот утилитарный внедорожник с повышенной проходимостью переконструировали под гражданские цели. Невзирая на «демилитаризацию», «Молоток» остался таким же бескомпромиссным с феноменальной проходимостью.

Версии Н-1 сохранили классическую раму, мосты неразрезного типа, мощный силовой агрегат. В серии имеется самый компактный из «Хаммеров» (Н-3), который оптимально подойдет почитателям надежных, небольших и оригинальных кроссоверов.

Эволюция и разнообразие рам

И все же что лучше рама или несущий кузов…Если о рамах, то по своему исполнению рамы довольно разнообразны. Существуют такие виды:

• лонжеронные;
• хребтовые;
• пространственные.

Лонжеронная рама достаточно простая и популярная конструкция. Два параллельных лонжерона с поперечинами, обеспечивающими жёсткость, которые могут располагаться как в одной плоскости, так и менять свой профиль. Такой тип рамного каркаса используют в наши дни при производстве грузовиков, а также внедорожников.

Хребтовая рама

Хребтовый вид менее популярен, можно даже сказать, что он сейчас является редкостью. Основу такого остова составляет одна балка, расположенная посредине, а к ней, как рёбра крепятся поперечины. К одной из особенностей хребтовых рам можно отнести подвеску, которую в этом случае можно выполнить только по независимой схеме. Главным носителем такого остова были грузовики Tatra.

Пространственные или каркасные рамы

Что может объединять автобусы и спортивные автомобили? Как оказалось – пространственные рамы. Эти каркасы, больше схожие на несущие кузова, представляют собой как бы 3D-модель автомобиля, но только без кузовных панелей.

Геометрия

Это понятие играет важнейшую роль в формировании главных характеристик и функциональных особенностей велорамы. Геометрия напрямую связана с формой, габаритами труб, углами, под которыми они между собой соединяются. Самыми главными из них являются следующие характеристики:

• углы наклона подседельной трубы, а также рулевого стакана;
• протяженность верхней и подседельной труб.

Многие производители указывают на своих моделях размеры, которые относятся к раме. В этих показателях нужно ориентироваться, ведь именно на них должен основываться выбор любого велосипеда:

• Saddle height говорит о высоте сиденья, иначе говоря, удаленность от центра каретки и средней точки седла;
• Stack – вертикальный промежуток от центральной точки каретки до самой верхней области на рулевой колонке;
• под понятием Reach подразумевается горизонтальное расстояние, которое начинается с центральной точки каретки, а заканчивается на верхней точке рулевой колонки;
• понятие Bottom braket drop можно перевести как отступ каретки, что будет обозначать степень занижения центра каретки по отношению к центру задней втулки;
• под Handlebar drop подразумевается отступ руля или разница по вертикали между верхними крайними точками седла и руля;
• Saddle seatback обозначает отступ сиденья или горизонтальную удаленность передней точки седла от центрального участка каретки;
• под Standover height подразумевается полная высота, другими словами, это расстояние между землей и верхней трубой, относящейся к переднему треугольнику;
• Front center обозначает промежуток между центральными точками двух составляющих: каретки и передней втулки;
• под понятием Toe overlap подразумевается расстояние от ступни пользователя, установленной на педали, до переднего колеса при совершении поворота.

Геометрия рамной конструкции определяет важные характеристики велосипеда, а именно его поведение, устойчивость, отзывчивость рулевого управления, разгон, комфорт для пользователя, торможение и, конечно же, динамику

Потому так важно перед покупкой велосипеда детально изучить основные параметры геометрии

Верхняя труба берет начало в центральной части рулевой колонки, а заканчивается в центре подседельной трубы. От этой величины зависит стабильность транспорта и его маневренность — с удлиненной трубой лучше будет себя вести транспорт на дороге.

Рама автомобиля

Несущая система автомобиля

Несущая система служит для установки и крепления всех агрегатов и механизмов автомобиля.

Она воспринимает поперечные и продольные нагрузки, изгибающие и крутящие моменты, передаваемые двигателем, трансмиссией и мостами автомобиля, а также колесами и подвеской в результате взаимодействия автомобиля с дорогой, ускорением и торможением.

К несущей системе автомобиля предъявляются следующие требования:

Для грузовых автомобилей, имеющий отдельный кузов для груза и кабину для водителя и пассажиров, рамная конструкция является наиболее удобным техническим решением.

Несущие кузова применяются на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве автобусов.

Преимущества несущих кузовов:

Недостатками несущих кузовов является сложность изготовления и ремонта, а также низкая универсальность при применении на автомобилях разного назначения – даже незначительные изменения компоновки автомобиля требуют затратных изменений в конструкции кузова.

Рама автомобиля

Рама является остовом автомобиля, т. е. его «скелетом». Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки, возникающие при движении автомобиля и даже при его стоянке – вес груза, пассажиров и размещенных на ней механизмов и устройств, а также моменты и усилия, передаваемые двигателем и агрегатами трансмиссии и ходовой части. По этим причинам к автомобильным рамам предъявляются требования:

Классификация автомобильных рам

Рамы бывают лонжеронные и хребтовые (центральные). Лонжеронные рамы, в свою очередь, подразделяются на лестничные и периферийные. Разновидностью хребтовых рам являются Х-образные рамы.

Лестничная лонжеронная рама

Лестничная лонжеронная рама (рис. 1, рис. 2, а) состоит из двух лонжеронов 1 (продольных балок), которые соединены между собой поперечинами 2. Лонжероны и поперечины имеют швеллерное сечение, при этом полки швеллеров при сборке рамы обращены внутрь. Толщина листовой стали, из которой изготавливают лонжероны, составляет 5…10 мм. В качестве материала для элементов конструкции автомобильных рам применяются низкоуглеродистые стали, которые хорошо поддаются холодной штамповке. Иногда применяются титанистые стали, позволяющие благодаря их более высоким механическим свойствам снизить массу рамы на 15…20%.

Лонжероны могут располагаться параллельно или сходиться в передней части автомобиля с целью образования свободного пространства, необходимого для поворота управляемых колес. В соответствии с распределением нагрузки на рамы для двухосных автомобилей наибольшее сечение лонжерона находится в средней части рамы, уменьшаясь к концам рамы. Переменное сечение лонжеронов позволяет снизить массу и расход металла, без существенного снижения прочности и жесткости рамы

Кроме того, такая конфигурация лонжеронов позволяет снизить центр тяжести автомобиля, что немаловажно для повышения его устойчивости при криволинейном движении и маневрировании

Как сварить раму автомобиля

В любом автомобиле, кузов – является важной неотъемлемой составляющей, которая защищает все внутренние узлы. Грузовой автомобиль, как и любой другой, требует постоянного обслуживания, а в случае поломки – ремонта. Очень часто в грузовике приходится варить раму

Именно об этом процессе пойдет речь в данной статье

Очень часто в грузовике приходится варить раму. Именно об этом процессе пойдет речь в данной статье.

О сварке кузова автомобиля можно прочесть тут.

Общие сведения

Рамой в автомобиле называется силовой каркас, выступающий основанием для крепления всех кузовных деталей, двигателя, коробки, приводов и т.д. Прибегать к такой технологии как сварка рамы, обычно следует при незначительных деформациях этой детали.

Например, если образовались трещины, сколы, складки, то в данном случае, варить раму будет целесообразно.

Однако, следует точно соблюдать технологию сварки, ведь от этого будет зависеть не только качество рамы, но и в будущем безопасность пользования автомобилем.

Выполнение ремонта и процесс сварки рамы грузовика

Очень часто, грузовые автомобили, например камаз, занимающиеся перевозкой больших грузов, могут выйти из строя прямо на трассе. Чтобы не допустить возникновения такой неприятной ситуации, следует постоянно контролировать в каком состоянии находится рама и производить своевременный ремонт этой детали.

Для того, чтобы в процессе сварки рамы грузового автомобиля, соединение получился прочным и надежным, нужно соблюдать ряд правил и требований.

Первое, что стоит отметить, так это необходимость следить за тем, чтобы на том участке, где образуется шов, металл не перегрелся. Варить шов надо маленькими отрезками, длина которых не превышает показатель в 5 мм.

Обязательно выжидайте некоторое время, пока место сварки не остынет

• Далее нужно обработать кромки. Осуществляется это посредством плазменного резака либо болгарки, т.к. это наиболее подходящий вариант для резки металла.
• Осуществляя сварку рамы, следите за тем, чтобы переходы с дополнительного металла на основной были как можно более ровными. Следите за тем, чтобы не образовывались подрезы, т.к. именно этот дефект приведет к потрескиванию рамы. Помимо этого, корень должен провариваться по всей длине, иначе весь процесс будет бессмысленным.

Учитывая тот факт, что со многими грузовыми автомобилями, которые не очень большие по размеру, работать достаточно сложно и рама очень часто склонна поломке, вне зависимости от качества выполненного шва, то здесь, есть только один выход – нужно усилить место поломки. Для этого подойдет швеллер и болтовое соединение.

Как сварить раму автомобиля своими руками

Прежде чем приступать непосредственно к процессу сварки, следует хорошо подготовить деталь

Важно верно определить повреждения, для этого надо снять все кузовные элементы и осмотреть пораженный участок. Место, где заканчивается трещина, надо засверлить. Это поможет предотвратить развитие повреждения

Это поможет предотвратить развитие повреждения.

Совет! Используйте сверла с диаметром 5 мм.

Подобные сварочные работы выполняются полуавтоматом.

Подробнее о процессе сварки. Как уже отмечалось, процесс сварки осуществляется в несколько проходов.

При первом проходе горелки – проваривается корень. Проварка осуществляется электродами, в качестве которых выступает проволока с толщиной в 1,2 мм с индексом Св08. Сварочные работы выполняются под воздействием тока в 100 А.

На втором и третьем проходе, показатель тока должен быть 110 А с той же сварочной проволокой, при этом валики должны быть как можно тоньше и перекрывать собой друг друга. На четвертом проходе, ток увеличивается до 120 А.

Важно, чтобы варка проводилась без прерывания дуги. Только так вы сможете получить максимально ровный и качественный шов

Обработка шва после сварки

Все швы после окончания сварочных работ нужно правильно обработать. Металл нужно защитить от негативного воздействия окружающей среды. Участок соединения надо отмыть, затем обработать пескоструйкой, обезжирить, прогрунтовать и покрасить.

В завершении стоит отметить, что сварка рамы грузовика – процесс, требующий концентрации и внимательности. Для того, чтобы шов получился максимально прочным и качественным, сварщик должен иметь некоторый опыт работы.

Поскольку рама – это важная деталь, от которой зависит безопасность управления автомобилем. Не забывайте о безопасности и выполняя сварку, обязательно наденьте специальную защитную одежду.

[Всего : 0 Средний: 0/5]

Интегрированная рама

Рассказывая на нашем сайте Vodi.su о внедорожниках, мы упоминали, что кузовные конструкции бывают трех основных видов:

• рамные — УАЗ-Патриот, Mitsubishi L200, Jeep Wrangler и другие;
• несущий кузов — практически все седаны и хэтчбеки;
• интегрированная рама.

Вот как раз интегрированной раме мы и собираемся посвятить данную статью.

Чтобы разобраться с темой, нужно сначала вспомнить об устройстве двух остальных видов. Так, обыкновенная рама автомобиля представляет собой конструкцию, напоминающую лестницу. Основными ее элементами являются лонжероны и поперечины, соединенные между собой с помощью сварных швов, заклепок, болтов повышенной прочности.

Такая рама обеспечивает высокую жесткость платформы и некоторую независимость кузова — он может перемещаться относительно рамы, что имеет важное значение при езде по бездорожью или если речь идет о грузовых автомобилях. Кабина крепится к платформе с помощью заклепок или болтов, а для смягчения применяются подушки из армированной резины для поглощения колебаний

Несущий кузов или основание — кузов конструктивно объединен с рамой и представляет с ней одно целое. Можно сказать, что кабина приварена к раме, либо, если речь идет о более современных автомобилях, кабина с рамой штампуются из одного куска металла. Такая конструкция привлекательна для производителя своей легкостью, но в то же время страдает комфорт — любые неровности воспринимаются весьма болезненно. Соответственно, на авто подобной конструкции можно ездить исключительно по более или менее ровным дорогам.

Интегрированная рама (рамно-кузовная конструкция) является переходным звеном между двумя выше описанными типами.

Ее основные параметры:

• рама на лонжеронах неразрывно связана с кузовом с помощью сварных швов;
• кузов является неразборным и воспринимает все нагрузки наравне с платформой;
• имеются полноценные лонжероны, соединяющие переднюю и заднюю часть автомобиля;
• поперечины применяются для придания жесткости.

Понятно, что производители постоянно совершенствуют устройство несущей части автомобилей, поэтому за всю историю автомобилестроения появлялось множество видов и подвидов различных конструкций, но если мы возьмем, к примеру, рамный внедорожник и SUV с интегрированной рамой, то разница очевидна:

• рамные — соединение рамы и кузова разъемное, то есть без особого труда можно снять кабину и переустановить на новую платформу;
• рамно-кузовная несущая конструкция — снять кабину можно только с помощью болгарки, срезав ее.

Соответственно, интегрированный кузов имеет больше общего с несущим, разница состоит лишь в деталях: в первом применяются полноценные лонжероны, во втором — подрамники, которые могут находиться в передней части автомобиля под двигателем и коробкой передач, либо только спереди и сзади для придания жесткости.

Исходя из всего выше сказанного, можно сделать следующие выводы:

• несущий кузов — идеальный выбор для автомобилей малого и среднего классов, которые преимущественно передвигаются по качественному асфальтированному покрытию;
• интегрированная рама — практически все SUV (кроссоверы), пикапы, малые и средние внедорожники, 5-7-местные минивэны;
• рамная конструкция — полноразмерные кроссоверы и внедорожники, грузовые авто, автобусы, микроавтобусы, сельхоз техника, гоночные автомобили.

Преимущества и недостатки

Рамно-кузовная конструкция не может быть идеальной, впрочем, как и любая другая, тем не менее она пользуется популярностью по целому ряду причин:

• относительная простота сборки — в сварочном цехе приваривают раму к кузову, без дополнительного крепежа;
• нагрузки равномерно распределяются по всей поверхности;
• благодаря меньшему весу автомобиль легче поддается управлению;
• повышенная прочность на кручение — кузов не будет деформироваться при резком торможении, на виражах, при перегрузках.

Минусы тоже есть:

• сложности ремонта — интегрированную раму нельзя ремонтировать, только приваривать, особенно если появилась коррозия;
• уступает по прочности рамной платформе;
• в местах сварных швов быстро нарастает усталость металла, что приводит к быстрому износу при агрессивной манере езды.

Нужно также отметить, что свои минусы есть у любого типа, поскольку идеала достичь невозможно.

(4 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Лонжеронная рама

Это самый распространенный вид. В конструкцию рамы входят две силовые продольные балки, которые называются лонжеронами. Они тянутся вдоль кузова и соединяются посредством поперечин. Балки выполняются из стали. С целью повышения показателей скручивания могут применяться различные виды профиля сечения.

Лонжероны необязательно ровные – иногда они имеют и вертикальные, и горизонтальные изгибы. Они могут располагаться как параллельно горизонтальной плоскости, так и под определенным углом, что присуще для внедорожников. Также возможно разное расположение поперечин, за счет которых соединяются лонжероны. На сегодня это наиболее популярная рамная конструкция, применяющаяся в большинстве грузовиков и внедорожников.

Такая рама отлично подходит для эксплуатации машины в условиях плохих дорог. Также она упрощает ремонт и сборку автомобиля. Минусы же в том, что лонжероны отнимают немалую часть салона и несколько усложняют процесс посадки.

Виды лонжеронных рам

Лонжеронная Х-образная

Х-образная рама – один из видов лонжеронной. Особенность ее конструкции в том, что лонжероны спереди и сзади разведены, а в центре – максимально сведены. Данный тип на вид похож на буку «Х», что и послужило причиной его названия.

Периферийная

Является видом лонжеронных рам. Этот вид начал активно использоваться на крупных легковых машинах европейского производства и «дредноутах» из США в 60-х годах. В таких рамах лонжероны расположены настолько широко, что в процессе установки кузова они располагаются у порогов. Это позволяет существенно снизить уровень пола, одновременно с этим уменьшив непосредственную высоту машины.

Важное достоинство подобной машины в ее максимальной приспособленности к боковым ударам. Однако есть существенный минус – рама не может выдержать значительные нагрузки, поэтому кузов авто должен обладать необходимой прочностью и жесткостью

Steyr-Daimler-Puch

В общем, своеобразная конструкция хребтовой рамы оказалась очень уместна в производстве грузовиков и спецтехники, однако дальше заводов «Татры» почти не пошла.

Причины тому разные, и лежат они более в области маркетинга, нежели техники, однако есть одно замечательно исключение. Steyr-Daimler-Puch Pinzgauer – машина с непроизносимым русскому человеку названием, которая, однако, заслуживает пристального внимания всех, кто любит внедорожную технику. Хотя бы в силу своей уникальности.

Хребтовая рама досталась Pinzgauer по родственной линии – с инженером Эрихом Ледвинкой, сыном того самого Ледвинки, изобретателя рамы. Созданный по заказу швейцарского военного ведомства универсальный армейский вездеход должен был стать легкой, проходимой и надежной машиной для военных.

И здесь хребтовая рама оказалась вне конкуренции – Pinzgauer получил огромную популярность не только в швейцарской армии, но и во множестве операций войск ООН во всем мире. Модульность конструкции дала возможность создания на одной базе целой группы автомобилей разного применения – от легкого двухосного разведывательного автомобиля до больших трехосных санитарных фургонов и КШМ.

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.

Распределение веса по осям

За то, какой вес автомобиля приходится на колеса передней и задней оси, отвечает характеристика «распределение веса по осям» («распределение нагрузки шасси»).

Эта характеристика напрямую связана с показателями топливной экономичности и способности транспортного средства поворачиваться. Именно от распределения веса по осям зависит способность транспортного средства маневрировать – поворачивать на заданный угол и сохранять устойчивость.

Идеальный вариант для спортивных автомобилей – это распределение веса – 50/50 (одинаково – не переднюю и заднюю ось).

У переднеприводных автомобилей распределение веса по осям – 70/30 (70% нагрузки на переднюю и 30% на заднюю ось)

Это важно для оптимизации тягового усилия на ведущие колеса