Рама и несущий кузов
сообщение №857
Кузов и рама, порознь или вместе, воспринимают вес агрегатов автомобиля и пассажиров, а также нагрузки при торможении и разгоне, при крене и переезде через неровности дороги.
Безлошадные экипажи, появившиеся в прошлом столетии на улицах европейских городов, унаследовали от карет и колясок их шасси, подвеску, кузов. До середины двадцатых годов почти каждый автомобильный кузов представлял собой каркас из дуба или ясеня, обшитый стальным или алюминиевым листом и снабженный складным матерчатым тентом. Такой кузов, как и агрегаты машины — двигатель, трансмиссия, подвеска, крепился к раме, которая служила становым хребтом, основой всего автомобиля. Ее вид сверху напоминал лестницу — два продольных лонжерона с четырьмя или пятью поперечинами — траверсами.
К середине двадцатых годов многие заводы развернули массовый конвейерный выпуск легковых автомобилей, и кузова с деревянным каркасом, весьма трудоемкие и дорогие в производстве, оказались невыгодными.
Автомобили совершенствовались, скорости год от года росли. Все больше внимания конструкторы стали уделять управляемости машины. Это повлекло за собой увеличение жесткости рамы на кручение. Исследования показали, что желаемого эффекта можно добиться, жестко соединив цельнометаллический кузов с рамой. В этом случае ее можно заведомо сделать, образно говоря, ажурной, а следовательно, более легкой. По существу рама превратилась теперь в подрамник. Так в середине тридцатых годов появились кузова, которые теперь мы называем несущими («Опель-олимпия», 1935 год; «Ситроен-ТА», 1934 год). Безрамные конструкции автомобилей вынудили сторонников рам пойти на усовершенствования. Чтобы повысить жесткость на кручение, были созданы хребтовые рамы с центральной трубчатой или коробчатой балкой.
Почему же, несмотря на преимущества несущих кузовов, некоторые фирмы по-прежнему привержены к рамам?
НЕСУЩАЯ РАМА. Воспринимает все нагрузки. На кузов, упруго соединенный с рамой, действует его собственный вес и вес пассажиров. Кузов изолирован от вибраций, которым подвержена рама, но и не может сообщить ей дополнительной жесткости.Несущий кузов — это сварная конструкция (см. рисунок) из штампованных стальных деталей. Основные силовые элементы его — пол, крыша, коробки порогов, стойки дверей, щит передка, колесные ниши — изготовлены из металла толщиной от 1,2 до 0,8 мм. Хотя на них наносят антикоррозионные покрытия, такие детали кузова, как пороги, пол, ниши колес, быстрее разрушаются ржавчиной, чем лонжероны и траверсы рам из 2,5—3,5-миллиметровой стали.
Поскольку к несущему кузову присоединяются пружины, рессоры, амортизаторы и рычаги подвески его панели воспринимают все дорожные толчки и вибрации, и создается «дорожный гул». На больших машинах с несущими кузовами он превышает допустимый уровень. На малолитражках площади отдельных панелей невелики, следовательно, и вибрация их не столь ощутима на слух.
Компромиссное решение применяется на американских легковых машинах, отличающихся, как известно, большими габаритами. У них сравнительно жесткий кузов связан через упругие подушки с так называемой контурной, или периферийной, рамой. У этой рамы нет поперечин — она представляет собой замкнутый контур коробчатого сечения, идущий по всему периметру кузова. Резиновые подушки гасят нежелательные вибрации, а наличие большого числа точек соединения кузова с рамой обеспечивает в целом достаточную прочность и жесткость всей конструкции.
НЕСУЩИЙ КУЗОВ. Все нагрузки воспринимаются его панелями и коробчатыми элементами. Обладает высокой жесткостью на кручение.
Обеспечивает наиболее рациональное использование металла и наименьшие затраты в массовом производстве.Таким образом, оценив все плюсы и минусы, инженеры оставили рамные конструкции для дорогих или крупногабаритных легковых машин высшего класса («Роллс-Ройс», «Чайка»), а для массовых автомобилей с двигателями рабочим объемом до 3-3,5 литра («Москвич-412», «Жигули», ГАЗ-24, «Шкода-110», «Ровер-2000») избрали более дешевый в производстве несущий кузов.
Тенденция к увеличению поверхности стекол наметившаяся в последние годы, заставила конструкторов делать более узкими стойки окон и дверей. В результате связь днища и крыши на несущих кузовах становилась все менее жесткой. На отдельных моделях крыша и верхняя часть стоек несет лишь незначительную часть нагрузок. Основная же приходится на днище с высокими порогами коробчатого сечения, массивными поперечинами и усилителями. Практически здесь главным несущим элементом является пол, и такая конструкция — ее примерами могут служить «ситроены» (серий ИД и ДС) — получила название «несущего днища».
Таким образом, сегодня не существует единого решения в выборе несущего элемента для машин разного назначения. Что касается наиболее распространенных малолитражек и легковых автомобилей среднего класса, то у них, повторяем, как правило, бывает несущий кузов.
Л. Шугуров, инженер (За рулем №7, 1972)
«Технический ЛикБез», авточтиво
Поделиться в FacebookДобавить в TwitterДобавить в Telegramавтоновости, описания и характеристики автомобилей, фото и видеообзоры
Основой автомобиля с момента его рождения была рама.
Чистота идеи.
Классический «монокок» Citroen Traction Avant, 1934 год
Первой развернула в 1934 году массовое производство легковых автомобилей с такими кузовами французская фирма «Citroen». Это была поистине революционная машина Traction Avant. Правда, еще с 1922 года «Lancia» выпускала модель Lambda с открытым несущим кузовом типа фаэтон. Но в отличие от современного понимания этого термина у нее скорее была «разросшаяся» рама в виде пространственного каркаса, собранного из замкнутых профилей. И хотя многие автомобильные историки считают Lambda пионером настоящего «монокока», итальянцы сделали лишь первую попытку. В отличие от них «Citroen» и «Opel» (модель Olympia, 1935 год) создали подлинно несущие кузова, у которых нагрузку воспринимали все панели. Причем крыша и днище тоже являлись силовыми элементами.
Возможны варианты.
Несущие кузова (сверху вниз): ГАЗ-20 «Победа», ГАЗ-12 ЗИМ, ГАЗ-21 «Волга»
Разумеется, фаэтон или кабриолет с несущими кузовами имеют недостаточную жесткость.
В результате в них приходится вводить усилители, особенно в зоне днища. У автомобилей с продольно расположенным двигателем узел подвески передних колес, создающий основную нагрузку на передок, вынесен слишком далеко вперед и требует усиления. При такой схеме между продольными коробчатыми лонжеронами и моторным шитом несущего кузова устанавливают подкосы, как было на «Волге» ГАЗ-21. Подкосы либо приваривают к кузову, либо крепят болтами. Первой отечественной моделью с несущим кузовом стала в 1946 году «Победа». За ней в 1950 году появился ГАЗ-12 (или ЗИМ). Его несущий кузов имел не два. а три ряда сидений за счет откидных страпонтенов. Любопытно, что этот автомобиль изначально разрабатывали как фаэтон! В результате большая длина его кузова вынудила конструкторов ввести подкосы и мощную поперечину в зоне подвески задних колес. Однако такая мера мало повышала комфортабельность столь солидного авто: на кузов практически напрямую продолжали передаваться все удары и вибрации от колес, возникал шум… Поэтому со временем у лимузинов появился «посредник», прикрепленный к нижним силовым элементам кузова на резиновых подушках, — подрамник.
Подводные камни.
Каркасная структура кузова Lancia Lambda, 1922 год
Lancia Lambda
Однако не забудем, что несущий кузов с его панелями, обычно изготовляемыми из тонколистовой (0,7—1,2 мм) стали, легко поддается коррозии. Иногда дело доходит и до сквозного проржавления, что приводит к серьезному ослаблению несущей системы. Пока традиционалисты изыскивали рецепты антикоррозионной защиты (двухсторонняя оцинковка, многослойные грунт и краска с внешней стороны), в 60-е годы появились несущие кузова из стеклопластика.
Первенство в этом принадлежит спортивному автомобилю Lotus Elite 1. Чтобы придать некоторым элементам его кузова коробчатое сечение, использовались шесть (!) основных модельных форм и две вспомогательные. Все они накладывались друг на друга и затем склеивались. В результате получилась легкая и прочная конструкция. Почти одновременно появились комбинированные кузова. Например, у восточно-германского Trabant моделей P50 и P601, выпускавшихся национализированным заводом DKW, несущая часть кузова была сварена из стали. А наружные панели, не воспринимающие нагрузок, делали из пластмассы Duroplast, армированной опилками, отрубями и Бог знает чем еще. Помните фильм Кустурицы «Черная кошка, белый кот», где брошенный на обочине дороги «Траби» постепенно поедает свинья?
Фирменная ASF: легкая и жесткая несущая структура из алюминиевых сплавов
Однако время убогих социалистических технологий давно миновало. Конструкторы продолжают искать достойную замену стальному листу. Революционное решение выдвинул немецкий концерн «Volkswagen».
На серийных моделях Audi A8 и A2 он применил несущий кузов из алюминиевого сплава! Причем получил именно каркасное строение, с обвязочными брусьями, как у дальней предтечи от Lancia Lambda. Только теперь эта технология пришла из мира авиации и космонавтики: сварная силовая «клетка» получила название ASF (Audi Space Frame). С другой стороны, новейший Jaguar XJ — первый автомобиль с несущим кузовом из алюминия, сделанным по такой же штамповочной технологии, что и стальной. Однако панели его соединены уже вовсе не сваркой, а заклепками и клеем! С внедорожниками еще интереснее: в последнее время их раму стали «вваривать» в кузов. Так сделано у Jeep Cherokee, Chevrolet TrailBlazer, Mitsubishi Pajero и т.п. Инженерам удобнее рассчитывать деформации кузова и его несущих элементов как единого целого, да и центр тяжести машины понижается…
Несколько слов об автобусных несущих кузовах. Их основа напоминает горизонтально лежащую ферму от железнодорожного моста, к которой приваривают каркас из вертикальных труб прямоугольного сечения.
Наружные панели из стали или алюминия жестко соединяются с ним и воспринимают часть нагрузки. Итак, «монокок» прочно утвердился не только в легковом автомобилестроении. За последние двадцать лет конструкторы снабдили его сминаемыми по травмобезопасному алгоритму зонами спереди и сзади, сделали жестче на кручение, а теперь «учат» по-особому реагировать на разные удары… Но об этом — отдельный рассказ.
Источник
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Тяжелый несущий кузов Вниз по улице
База SchwerbelastungskörperСкоро, спустя четыре года, я переезжаю, оставляя этот район позади для другого довоенного альтбау в другой части города.
Неизбежный отъезд побудил меня осмотреть некоторые из тех второстепенных исторических мест, мимо которых я проходил так часто, но так и не удосужился их исследовать.
Один из самых больших находится через квартал.
За последние четыре года я столько раз проезжал мимо этой странной бетонной массы по пути в спортзал и обратно.
Это пережиток нацистской эпохи и один из немногих сохранившихся следов мегаломанических мечтаний Гитлера и его архитектора Альберта Шпеера.
Так называемый Несущий кузов ( Schwerbelastungskörper ) не должен был быть замечен. Он будет похоронен, так как земля вокруг него будет поднята для монументальных зданий, которые появятся позже. Этот огромный кусок бетона просто проложил бы дорогу.
Многие годы никто не знал, что это такое. Могли ли это быть остатки бункера или водонапорной башни? В Берлине еще осталось много бункеров.
Сорняки и деревья захватывают то, что человек не может удалитьТолько когда чертежи были обнаружены, историки поняли, что это было частью Германии, гитлеровской иллюзией воссоздать столицу для своего Тысячелетнего рейха.
Отто Фридрих писал в До потопа : «Адольф Гитлер никогда не любил Берлин. Ему не нравился ее остроумие, ее цинизм и ее космополитическая атмосфера».
Он намеревался превратить этот город, который ненавидел, в монументальную столицу новой тоталитарной Европы с массивным Залом Народов ( Volkshalle ) — это будет самое большое здание в мире (вместимость 180 000 человек) — недалеко от того места, где сегодня стоит Рейхстаг.
Окулус его купола вмещал бы всю ротонду Пантеона Адриана в Риме и купол базилики Святого Петра.
Что люди будут делать в своем зале? Несомненно, сиди и слушай бесконечные разглагольствования фюрера.
Ось гитлеровской Германии с севера на юг — несущий корпус обозначен буквой «Е».Германия будет построена на двух огромных осях. Ось восток-запад проходила через Бранденбургские ворота и Тиргартен. Ось север-юг пройдет через сегодняшний правительственный квартал, с Народным залом на одном конце и массивной 117-метровой триумфальной аркой на другом.
Эта арка возвышалась бы над моей нынешней квартирой. Фактически, его размеры значительно превышали бы любое существующее строение в Берлине. Они планировали построить его прямо на улице.
Я полагаю, что «запланировано» — оптимистичное слово. Слишком оптимистичны для своих жутких иллюзий. Когда он увидел масштабную модель Германии, отец Шпеера, как сообщается, сказал: «Вы полностью потеряли рассудок».
Я тоже видел одну из последних оставшихся масштабных моделей и должен согласиться со стариком Шпиром.
Но мы говорили о том колоссальном куске бетона дальше по улице.
В остатках приборного залаНесущая колонна была построена в 1941 году. При ее строительстве использовались французские подневольные рабочие.
Читателю с техническим складом ума будет интересно узнать, что его диаметр составляет 21 м, а высота — 14 м, но он простирается еще на 18 м под землей. Если вы зайдете внутрь, в маленькую приборную комнату под прочным бетонным колпаком, вы увидите лестницы, спускающиеся на три этажа в землю, туда, где должны были быть датчики или что-то еще, что они использовали для измерения результатов этого эксперимента.
Лестницы спустились еще на три этажа к барокамере Видите ли, Берлин построен на песчаном грунте с очень мелким уровнем грунтовых вод. Части первоначального города были болотами. Земля в моем районе тоже частично глинистая, поэтому было трудно рассчитать вес массивной арки, которую они собирались возвести здесь. Как неловко, если бы он опрокинулся, как их ужасные надежды и мечты.
Бетонный цилиндр весом 12 650 тонн был помещен туда для проверки грунта, чтобы проверить, сможет ли он выдержать вес планируемого здания. Цилиндр был примерно такого же веса, как одна колонна запланированной арки.
Если он просядет менее чем на 6 см, грунт будет считаться пригодным для строительства без дополнительной стабилизации. За два с половиной года он опустился на 19 см.
На этом разрезе показано, насколько глубоко он уходитЗемля должна была быть поднята на высоту цилиндра — 14 метров — для этой оси север-юг шириной 120 метров и длиной 7 км, а тяжелая несущая колонна была бы похоронена под ним. . Но вмешалась Вторая мировая война и положила конец нацистскому безумию.
Снести массивную бетонную конструкцию было невозможно; поблизости было слишком много зданий, чтобы безопасно взорвать его, и поэтому его оставили как напоминание о чудовищных планах Гитлера и Шпеера относительно этого места.
На этот Атлас лучше не пожимать плечами… Немецкое общество механики грунтов продолжало проводить измерения в барокамере до 1983 года.
Она была заброшена на десять лет, пока в 1995 году не была внесена в список исторических зданий.
Сегодня она находится посреди участок деревьев и спутанной зелени, через дорогу от Лидла и рядом с линией городской железной дороги от Ораниенбурга до Ванзее. Просто еще один слой прошлого в этом районе, мимо которого мы проходим, не оглянувшись.
Швербеластунгскёрпер сверхуНе будь таким туристом!
Получите БЕСПЛАТНОЕ руководство по созданию уникальных впечатлений от путешествий уже сегодня! Иди туда и живи своей мечтой…
Электронная почта:
Berlin europe Германия Вторая мировая война
Конструкция кузова пикапа: Несущий VS Ненесущий-JMC
После многих лет развития в отрасли пикап выбор моделей очень разнообразен. Универсальность пикапов заставляет все больше и больше людей обращать внимание на комфорт и грузоподъемность, чтобы принимать во внимание всесторонние соображения. Пикапы на рынке в основном основаны на ненесущих конструкциях кузова, но все больше и больше марок пикапов начали производить пикапы с несущим кузовом.
Так в чем же разница между несущим и ненесущим кузовом? Эта статья представит подробно.
Ненесущая конструкция кузова
Ненесущая конструкция буквально означает, что корпус рамы не несет непосредственно или полностью удар. Под корпусом рамы находится независимая «балка», которая воспринимает нагрузку со всех сторон. Система питания и ходовая система интегрированы и установлены в корпусе. На раме рама затем используется в качестве основы всего транспортного средства в сборе и соединяется с кузовом. Ненесущее шасси обычно имеет прямоугольную или трапециевидную форму. Две продольные балки проходят от передней части автомобиля к задней. Количество и положение лучей варьируются в зависимости от технических характеристик каждого производителя. Каркас обычно изготавливается из прочных стальных труб, расположенных горизонтально и вертикально и сваренных между собой. При постоянном совершенствовании технологий производства значительная доля высокопрочных и сверхвысокопрочных сталей будет использоваться для обеспечения достаточной прочности на кручение и несущей способности.
Ненесущая рама является наиболее часто используемой рамой конструкции кузова для пикапов, а также наиболее широко используемой конструкцией в истории автомобильной промышленности.
До 1980-х годов почти во всех автомобильных продуктах использовались ненесущие конструкции, и несущие конструкции постепенно становились общепринятыми благодаря постоянному развитию и совершенствованию переднеприводной компоновки.
Горизонтальный режим переднего привода значительно снижает стоимость крупносерийного производства и в то же время более эффективно использует пространство. После постепенного раскрытия преимуществ низкой стоимости и высокого комфорта несущей конструкции жесткость на кручение и высокая несущая способность ненесущего кузова делают его всегда первым выбором для внедорожников, пикапов и других транспортных средств. .
Корпус рамы и независимая балка ненесущей модели в основном представляют собой гибкие соединения. Сила удара, создаваемая во время бездорожья или большой нагрузки, в основном действует на балку шасси, а часть силы будет передаваться на кузовную часть рамы через компоненты амортизации и буфера.
Кузов в основном обеспечивает защиту от столкновений и амортизацию. Поскольку большая часть силы поглощается чрезвычайно прочной балкой шасси, а корпус рамы является гибким, деформация кручения корпуса очень мала, что может значительно уменьшить искажение силы и усталость металла корпуса рамы, позволяя транспортное средство для выполнения движения с высокой нагрузкой. может иметь достаточную стабильность, долговечность и безопасность.
Хороший разгрузочный пикап построить непросто. Во-первых, рама и кузов представляют собой две независимые системы, причем рама представляет собой плоскую конструкцию, а кузов представляет собой каркасную конструкцию, поэтому поглощение энергии и разрушение верхней и нижней частей ненесущего транспортного средства при столкновении с различными воздействиями бывают двух типов. Различные формы, если они не сочетаются должным образом, неизбежно приведут к вторичному повреждению. Во-вторых, механическая структура силовой установки негрузового транспортного средства более сложная.
Коробка передач, задний мост, приводной вал, раздаточная коробка, передний мост и передняя полуось — все это механические конструкции. С популярностью электронных компонентов, наоборот, механическая структура означает высокую стоимость.
Несущая конструкция кузова
Несущий и ненесущий типы являются относительными понятиями. Несущая конструкция устраняет необходимость в независимом шасси. Рама — это и кузов, и шасси. Он полностью полагается на корпус рамы, чтобы выдерживать удары и нагрузки волнистого дорожного покрытия. Поэтому проектирование несущей конструкции усложняется. Требования к прочности и конструктивному исполнению выше. Несущая конструкция в основном штампуется из стальных листов, а общая прочность повышается за счет укладки нескольких слоев стальных листов, а специальная геометрическая структура используется для дифференциации силы для достижения цели повышения гибкости и жесткости рамы. . Благодаря отказу от конструкции с независимыми балками несущий кузов может эффективно опустить шасси и приблизить расположение двигателя, трансмиссии и подвески к земле.
Поэтому использование несущего кузова имеет больше преимуществ с точки зрения экономии топлива и управляемости. Утилизация тоже лучше.
Несущая конструкция обеспечивает транспортному средству высокую целостность за счет гибкой конструкции, что делает транспортное средство более подходящим для движения по дорогам с хорошими дорожными условиями и обеспечивает достаточный комфорт и безопасность для водителей и пассажиров, но стремление к гибкости также обречен. Достаточно жесткая конструкция для ударов, которые не проложены. Металлические материалы не боятся жестких столкновений, но очень боятся изгиба и скручивания. Из-за отсутствия жестких конструкций сопротивления несущий корпус может полагаться только на растяжение гибкого металла, чтобы противостоять силе удара. Высокочастотное неуравновешенное кручение вызовет усталость металла в стали кузова, так что легкая и тонкая стальная листовая металлическая конструкция несущего кузова «расшатается», то есть у автомобиля также появится «остеопороз» при использовании.
Почти 90 % отказов металлических компонентов и конструкций в процессе эксплуатации вызвано усталостью с величиной циклического напряжения значительно ниже предела прочности на растяжение соответствующих материалов, часто подверженного массовым кумулятивным необратимым повреждениям во время циклической деформации. Под действием переменного давления через некоторое время механические детали образуют крошечные трещины в локальной зоне высокого напряжения, а затем крошечные трещины постепенно расширяются, чтобы сломаться, что повлияет на качество вождения автомобиля при свете. и может вызвать деформацию рамы в тяжелых случаях. Усталостное повреждение имеет характеристики внезапности во времени, локальности в местоположении и чувствительности к окружающей среде и дефектам, поэтому усталостное повреждение часто трудно обнаружить вовремя и легко вызвать несчастный случай.
Однако это не означает, что несущая конструкция полностью изолирована от внедорожной среды. Хотя разрыв между физическими структурами трудно преодолеть с помощью технических средств, к нему можно приближаться бесконечно.