Рама автомобиля и все,что нужно о ней знать

Land Rover Defender

Если вам кажется, что производителей внедорожников в последнее время бросает из одной крайности в другую, то могу вас уверить, что в этом нет ничего нового и поиск оптимальных решений вёлся всегда: жёсткий мост или независимая подвеска, рама или несущий кузов…

Считается, что первым массовым гражданским внедорожником с несущим кузовом стала отечественная «Нива». До неё были либо армейские модели, либо инженерные прототипы. Теперь же каждый второй автомобиль, претендующий на звание внедорожника, построен на несущем кузове. И не только кроссоверы, но и вполне себе полноразмерные модели. И даже с удлинённой базой. Потому что времена поменялись: новые сплавы, новые технологии, новые компоновочные решения, – но споры на тему, что предпочтительнее для внедорожника, продолжаются до сих пор. Совсем недавно очередную волну дискуссий спровоцировало появление нового Land Rover Defender. Мы решили присоединиться к спору, взяв эту модель как пример автомобиля с несущим кузовом, и оценить его преимущества и недостатки в сравнении с рамной конструкцией.

Снаряженная масса

До недавнего времени машины с несущими кузовами были если не тяжелее, то уж точно не легче рамных, в которых основную нагрузку принимала на себя прочная лестничная конструкция и сам кузов можно было сделать легче. Пример – классический Defender. Проблема возникала только с пассивной безопасностью. Ситуацию переломил Land Rover Discovery 3 – при его проектировании использовали переосмысленную технологию «рама в кузове», которая была популярна в США в конце 1950-х.

В ней кузов, по сути монокок, как бы окружает раму. Однако та конструкция получилась тяжёлой и не слишком технологичной. При этом, вспомните, с 2001 года производился Range Rover в несущем кузове, с применением лёгких сплавов как в силовых элементах, так и в обвесе. Внедорожник, прямо скажем, немаленький, но при этом относительно лёгкий, и никто не скажет, что его кузов слаб. И уж тем более не упрекнёт в скверной проходимости.

Вес рамы примерно 200 кг, но это не значит, что кузов, в который её интегрировали, потяжелеет на столько же. Его придётся усиливать. Причём не только лонжероны, но и стойки, и моторный щит, и каркас крыши. Практически всё! Правда, так происходило раньше, когда раму натурально втискивали в уже имеющиеся обводы и пропорции, стараясь использовать готовые агрегаты и одновременно вписаться в нормы пассивной безопасности.

Но стоит подойти к процессу по-новому и спроектировать несущий кузов с нуля, без зон избыточной прочности, применяя местами не металл, а пластик, как выяснится, что вес-то можно снизить при равной, а то и большей прочности. К тому же современные сплавы позволяют очень гибко подойти к их выбору, местам размещения силовых элементов и сминаемых зон, делая конструкцию и прочнее, и легче. Ведь уже существуют полностью алюминиевые внедорожники. Вернее, легкосплавные.

А рама, спросите вы? А что рама? Без рамы не обойтись там, где производитель хочет сэкономить на конструировании и производстве кузова, где вопрос пассивной безопасности стоит не слишком остро или где нужно перевозить неподъёмные грузы по не слишком хорошим дорогам. Поэтому грузовики и пикапы, которые нагружают не только водителем и парой байдарок, нескоро лишатся рамы.

Несущий кузов из легких сплавов выглядит непривычно. В нем штампованные детали соседствуют с прокатом и даже литыми элементами

Хотя у рамной конструкции есть ещё одно преимущество, крайне полезное на любых дорогах. Поскольку рама всегда привинчена к кузову через резиновые подушки, она концентрирует на себе и не пускает в кузов вибрацию и шум. Однако и в несущих кузовах давно решили эту проблему, применяя подрамники – по сути тот же кусочек рамы, только локальный и компактный.

Управляемость и экономичность

Понятно, что рамный автомобиль сложно научить хорошо управляться. При прочих равных машина с монококом будет более предсказуемой и реакции на поворот руля у неё будут чётче. Всё из-за тех же резиновых подушек. В ситуации с подрамником колёса тоже не связаны с кузовом жёстко – небольшую часть точности руления съедят его подушки, хотя больше уводов и нарушений геометрии колёс дадут банальные сайлент-блоки, которые есть и в рамной машине. Для любителей активной езды могу добавить, что и электроника у монокока настроена на более позднее срабатывание, предоставляя пилоту больше свободы. Крены, бич рамных внедорожников, у несущего кузова будут меньше, это очевидно. Так что с точки зрения езды по асфальту у рамной конструкции вообще нет никаких преимуществ. Пассивная безопасность хуже, активная тоже. Чуть лучше комфорт, и, пожалуй, всё.

Читайте также:  Смотровая яма в гараже своими руками размеры, гидроизоляция и другое

Кстати, под активной безопасностью я имею в виду не только управляемость, но и динамику (в том числе тормозную). Даже упомянутая электроника, которая у машин с несущим кузовом хоть и вмешивается позже, но срабатывает быстрее, исправляя траекторию, снижая скорость или останавливая автомобиль. Да, я знаю, это звучит как парадокс: позже начинает, но быстрее срабатывает. Однако на самом деле всё именно так и происходит. Лучшие современные внедорожники проходят тот же «лосиный тест» на скоростях чуть меньших, чем демонстрируют седаны близких размеров. И все они с несущим кузовом.

При одинаковом дорожном просвете внедорожник с несущим кузовом всегда ниже рамного. Рама больше не отнимает 15 см, на которые раньше приходилось поднимать пол

Что касается экономичности, то на бездорожье нет большой разницы между рамными и несущими платформами, а вот на асфальте она может быть заметной. Машины с кузовом монокок, как правило, обладают лучшей аэродинамикой. Проще говоря, они ниже без потери дорожного просвета. И центр тяжести у них ниже. Соответственно, на скоростях выше городского потока они выигрывают литр-полтора.

Комфорт и вместимость

А вот тут лидера найти сложнее, потому что всё зависит от конкретного автомобиля. С одной стороны, забираться в салон классического рамного внедорожника не всем удобно – пол высок. С другой, несущие кузова, как правило, снабжают солидными порогами, через которые надо ещё переступить. По крайней мере, раньше это было нормой – кузов с «лодочкой». Впрочем, тут снова вмешиваются технологии. Посмотрите на фото нового Defender – порожков почти нет. И одновременно с этим обратите внимание на мощные стойки крыши – недаром жёсткость кузова у него втрое выше, чем у, скажем, Land Rover Freelander 2. Так же и с положением передних кресел. Первые внедорожники с несущим кузовом отличались легковой посадкой – низко и с вытянутыми ногами. Хотя рамные, особенно родом из Азии, тоже страдали странной эргономикой: высокий пол, низкое расположение кресел, вытянутые вперёд ноги. Какая уж тут капитанская посадка — за рулём бы поместиться.

Крыша у автомобиля с интегрированной в кузов рамой значительно прочнее. Она выдержит и раскладной дом, и его постояльцев

Современные внедорожники с несущим кузовом могут предложить практически любую конфигурацию салона – хоть легковую, хоть автобусную. Устанавливая кресло на высоте, которая удовлетворяет самого придирчивого начальника отдела эргономики, мы косвенно получаем и достаточную длину подушки. Для кого-то это неважно, но в дальней дороге длинноногие оценят. Хорошо, когда не только высоко сидишь – далеко глядишь, но и ноги твои не болтаются в воздухе, да и всем частям тела комфортно. Причём пресловутая капитанская посадка теперь получается без увеличения габаритной высоты всего автомобиля: центр тяжести ниже – и устойчивость лучше, и управляемость, и экономичность, и вместимость. Рама больше не отнимает пятнадцати сантиметров, на которые раньше приходилось поднимать пол.

Land Rover Defender в своё время мог похвастать тем, что при наличии соответствующей подвески вёз тонну груза. Причём по любым дорогам. Новый может взять на борт почти 900 кг и ехать почти по любому бездорожью. Ну или везти семь пассажиров. Да, я не оговорился, именно пассажиров, потому что включая водителя – восемь. И ещё 300 кг багажа! Правда при полном экипаже велика вероятность, что не весь скарб поместится в багажник, и тут снова проявляются преимущества несущего кузова – на крышу можно загрузить 180 кг. Это в динамике. Во время стоянки нагрузку можно удвоить.

Прочность, низкий центр тяжести, доступная высота крыши… Из-за того что вес кузова внедорожников рамной конструкции нельзя увеличивать, их порой делали недостаточно прочными там, где не было критичных, по мнению конструкторов, нагрузок. Например, стойки и каркас крыши. То есть, выходит, невероятная грузоподъёмность крыши нового Defender – это побочный эффект применения несущего кузова. Очень полезный, надо сказать, эффект.

Единственный минус несущего кузова — толстые стойки крыши. Они гарантированно спасут экипаж при аварии, но бессовестно снижают обзорность

Читайте также:  Методы проверки элементов мультиметром

Выносливость

Ну и наконец, последний и некогда самый спорный пункт. Да, рама из профиля толщиной стенки 4 мм будет дольше сопротивляться вибрациям и скручивающим нагрузкам. Только такие рамы сейчас даже для грузовиков не всегда делают. Ведь всё это будет весить тонну! А если 2 мм стали, растянутые в лестницу или собранные в трёхмерный каркас с просчитанными зонами нагрузок да специально подобранными материалами и сплавами? Вот, уже задумались. Я даже не стану приводить в пример спортивную офф-роудную технику – там особые условия. Но всё же не могу не упомянуть. Все, кто строит внедорожный болид для трофи, «формулы офф-роуд» и даже триала, начинают не с отрисовки рамы, а с каркаса. И кстати, обратите внимание, подвеску всё чаще независимую делают. Впрочем, это тема отдельной дискуссии.

У несущего кузова немало преимуществ и по части свободы при компоновке. В любой точке салона можно получить любое силовое крепление. Как, к примеру, у этого среднего места в переднем ряду

Итак, убедил ли я себя в том, что современный несущий кузов лучше рамы? Пожалуй, да. Ну не нашёл я других аргументов, говорящих в пользу рамы, кроме «дешевле» и «не требует использования высоких технологий». Может быть, поэтому рама сегодня всё больше превращается в рудимент, а подавляющее большинство внедорожников выпускают с несущим кузовом.

Текст: Евгений Хапов, фотографии: компании-производителя

Подпишись на канал 4×4 CLUB в Яндекс.Дзен

Несущий кузов: почему автопроизводители так любят его?

Уважаемые коллеги-автолюбители, мы с вами прекрасно знаем, что автомобиль – это сложнейший организм, состоящий из сотен и тысяч деталей и узлов. Несущий кузов это скелет, на чем держится все жизнеобеспечение живого организма автомобиля, что-то можно сравнить с работой сердца, что-то с функцией кровеносных сосудов.

Вот о скелете машины и хотелось бы поговорить в данной статье, вернее об одной его разновидности, ставшей популярной у производителей в последние десятилетия.

Как Вы уже поняли, под скелетом мы имели в виду остов, каркас авто, и если ранее, на заре автомобилестроение он представлял собой раму с закреплёнными на ней сверху деталями кузова и обшивки, то со временем эта конструкция как бы слилась в единое целое, образовав так называемый несущий кузов.

Говоря сугубо техническим языком, несущий кузов это такой тип каркаса авто, у которого все конструктивные элементы участвуют в распределении нагрузок, действующих на него.

Хотя первые прототипы такого типа остова появились ещё в 20-х годах прошлого века, основная масса выпускаемых автомобилей в те и многие последующие годы имели в качестве основного несущего элемента — раму.

Все остальные детали машины, включая кузов просто крепились к ней. К слову, рамные машины выпускаются и в наши дни, об этом говорится в одной из статей нашего блога.

Несущие кузова: достоинства и недостатки

Вернёмся к несущим кузовам. Чем же они так полюбились автопроизводителям? В их случае, как мы уже сказали, весь кузов берёт на себя ответственность по распределению нагрузок, которые действуют на него, и этот факт однозначно можно записать в преимущества.

Помимо этого, такой тип каркаса автомобиля имеет отличную жёсткость на кручение, а также низкий вес. Лёгкий скелет, как следствие, тянет за собой ещё больше положительных моментов – машина послушно ведёт себя на дороге, а также мало ест.

Имеются ли минусы? Конечно, ведь нет ничего идеального. К недостаткам можно отнести сложности при ремонте несущего кузова, а также невысокая прочность на излом, и в целом излишняя подвижность элементов конструкции, что особенно заметно при езде по глубокому бездорожью с множеством ям и колдобин – здесь несущие кузова уступают рамным.

Складываем кузов воедино

Несущий кузов не монолитен и состоит из ряда элементов, которые при помощи сварки соединяются в одно целое. В среднестатистическом каркасе можно выделить такие детали:

  • основание или днище;
  • передние и задние лонжероны;
  • передние, средние и задние стойки;
  • крыша;
  • панель багажника;
  • передний щит;
  • брызговики;
  • крылья.

Стоит отметить, что в зависимости от степени ответственности, которая возлагается на тот или иной элемент, разнятся и материалы, из которых они изготовлены.

Так, к примеру, детали, отвечающие за нашу с вами безопасность или за жёсткость конструкции (дверные проёмы, основание, стойки, лонжероны и другие) изготавливают из высокопрочной стали, менее важные могут быть из лёгких сплавов или даже из специального пластика.

Читайте также:  Не горит дальний свет фар ваз 2106; Защита имущества

Ну что ж, друзья, надеемся, что этот материал был познавателен и полезен для вас.

Следите за публикациями и изучайте премудрости автомобильной тематики.

Кузов автомобиля

Кузов автомобиля является одной из основных частей автомобиля, предназначен для размещения пассажиров и/или грузов.

Основные функции кузова:
• Является местом, к которому крепятся все основные элементы автомобиля
• Обеспечивает защиту пассажиров

Кузов должен быть:
• Как можно, более легким (для снижения нагрузок)
• Иметь стойкость к коррозии (увеличивается долговечность авто). Поэтому, стальные детали кузова покрывают цинком или применяют антикоррозийные покрытия.
• Для несущих элементов при изготовлении должны использоваться разные сорта стали (сорта стали разной прочности)
• Для облицовки использовать легкий металл, алюминий или пластик.
• Должен быть просторным из нутрии при больших небольших внешних габаритах

Кузов не должен:
• Ржаветь т.к. значительно снижается прочность авто (ваша безопасность)

Рассмотрим два самых популярных типа кузовов:

Несущий кузов (безрамный)

Несущими элементами являются крыша, стойки и пороги. Самая распространённая конструкция, совмещающая в себе технологичность, удобство, жёсткость и малый вес. Части кузова отштамповываются каждая из своего вида стали или алюминия за счет чего для наиболее аварийных участков кузова, можно применить более прочный металл, следовательно для производителей авто это самый выгодный вариант. Внешние элементы (панели), не влияющие на пассивную безопасность, поэтому могут быть не только стальными, но и алюминиевыми, пластиковыми и даже стекловолоконными – применение таких материалов повышает стойкость к коррозии и снижает вес автомобиля. В отличие от рамных кузовов, все агрегаты крепятся к кабине, и сама кабина (вместе со всеми внешними и наружными элементами кузова) несет всю нагрузку.

Достоинства авто с несущим кузовом:
• Высокая степень безопасности из-за поглощения силовыми элементами энергии удара.
• Управляемость, вследствие меньшего веса и высоты, а также возможности минимизации паразитных факторов вроде “лишних” элементов
• Вес, соответственно уменьшается расход топлива и улучшается динамика
• Технологичность изготовления

И всем бы был хорош несущий кузов, НО … Есть существенный минус!
Из-за того, что все элементы несущего кузова взаимосвязаны и вместе отвечают за всю конструктивную нагрузку, при повреждении одного элемента страдает весь кузов, теряя свои характеристики и жесткость.
Ещё у большинства легковых машин со временем начинает деформироваться передняя часть кузова, особенно в местах крепления стоек кузов нажинает «разъезжаться». Проявляется это в связи с эксплуатацией на плохих дорогах, банальной усталости металла и общей нагруженности передней части авто.

Недостатки авто с несущим кузовом:
• Низкая ремонтопригодность
• Плохая приспособленность к агрессивным условиям эксплуатации без дополнительных усилений

Рамный кузов

Кузов, крепится к ходовой части автомобиля с помощью рамы (сварная конструкция из стальных балок). Соответственно, вся нагрузка (удары от подвески, вибрации от мотора, вес всех агрегатов) ложится именно на раму. В автомобилях с рамным кузовом двигатель и шасси крепятся непосредственно к раме, а сверху устанавливается сама кабина.
Несущая рама в наше время встречается чаще всего на внедорожниках и грузовых автомобилях. Это достаточно мощная конструкция, которая используется на технике подразумевающей тяжёлые условия эксплуатации или серьёзные силовые нагрузки оправдано, и компенсирует большинство её недостатков.

Достоинства авто с рамным кузовом:

• Ходовая часть рамных авто более долговечна (обладает большим ресурсом)
• Буксировка и эксплуатации в сложных условиях (бездорожье) не составляют труда благодаря равномерному распределению нагрузок
• Хорошая изоляция от шумов и вибраций за счёт элементов крепления кузова к раме.
• Легко поддается модификации ( тюнингу)
• Легче ремонтировать после ДТП
• Высокая посадка и отличный обзор

Недостатки авто с рамным кузовом:
• Вес — рама существенно увеличивает массу автомобиля, соответственно увеличивается и расход топлива
• по управляемости рамные авто проигрывают авто с несущим кузовом
• Проблемы с пассивной безопасностью. В конструкции отсутствует так называемая «зона деформации» и как следствие — более высокий шанс получить серьезные травмы при столкновении

В настоящее время производители авто все чаще заменяют рамный кузов внедорожников на несущий кузов. Причина проста: это позволяет удешевить автомобили, снизить их массу, а значит и потребление топлива.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector