Одним из важнейших компонентов автомобиля является несущая система. Это система, которая позволяет собрать все компоненты автомобиля в единое целое. Ранее все автомобили имели рамную конструкцию. Однако со временем он был вытеснен другими типами, включая надстройку, которая используется почти во всех легковых автомобилях. Тем не менее, несущая часть рамы все еще используется — во внедорожниках и грузовиках.
Что такое рама автомобиля: назначение, плюсы и минусы
Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, которая служит основой для крепления всех узлов и агрегатов, таких как трансмиссия, элементы трансмиссии, ходовая часть и так далее. Кузов в этой конструкции несущей системы обеспечивает пространство для пассажиров и багажа, а также выполняет декоративную функцию.
Рама транспортного средства
Использование рамы позволяет придать несущей части высокую степень прочности. Именно поэтому она используется в грузовиках и внедорожниках. Это также позволяет максимально унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов.
Ранее производители автомобилей выпускали автомобильные шасси с основными частями (рама, двигатель, коробка передач и т.д.), на которые «натягивались» различные типы кузовов.
Рама — это «скелет» автомобиля. Он воспринимает все внутренние и внешние нагрузки при движении автомобиля и даже в неподвижном состоянии. Поэтому к раме автомобиля предъявляется ряд требований:
- достаточную прочность и жесткость;
- малый вес;
- правильную форму, что позволяет всем компонентам автомобиля функционировать оптимально.
Каркасная конструкция имеет ряд преимуществ. Например, это значительно облегчает сборку автомобиля и его ремонт в будущем. Главное отличие рамной конструкции от кузовной заключается в том, что любую поломку можно легко устранить с помощью хорошего механика и материалов. Еще одно решающее преимущество: при езде по плохим дорогам кузов не деформируется (дверные проемы, стойки и т.д.).
Продольная рама
Вместе с этим появляются и некоторые недостатки. Первое — значительное увеличение веса автомобиля из-за наличия отдельной рамы и кузова. Расход топлива также будет соответственно выше. Другим недостатком является то, что для размещения лонжеронов требуется дополнительное пространство под кузовом, что затрудняет посадку в автомобиль и занимает значительную часть салона.
Кроме того, снижается пассивная безопасность, поскольку в случае удара рама, скорее всего, будет смещаться относительно кузова. Поэтому надстройка является важнейшим компонентом легкового автомобиля. В то же время, конструкция рамы хорошо справляется с жесткими условиями вождения грузовиков и внедорожников.
Виды рам
Рамы делятся на несколько типов, различающихся по конструктивным особенностям:
- продольный;
- шпат;
- пространственный.
Некоторые виды имеют подвиды. Существуют также комбинированные типы, которые сочетают в себе элементы различных типов рам.
Лонжеронная рама
Это самый распространенный тип. Рамная конструкция состоит из двух продольных балок, называемых продольными элементами. Они расположены по всей длине кузова и соединены поперечинами. Балки изготовлены из стали. Для улучшения свойств при кручении можно использовать различные профили поперечного сечения.
Продольные балки не обязательно прямые — иногда они имеют вертикальные и горизонтальные искривления. Они могут располагаться параллельно горизонтальной плоскости или под углом, что характерно для внедорожников. Поперечины, соединяющие лонжероны, также могут быть расположены по-разному. В настоящее время это наиболее распространенная конструкция рамы, используемая на большинстве грузовиков и внедорожников.
Рама хорошо приспособлена к плохим дорожным условиям. Это также облегчает ремонт и подгонку автомобиля. Недостатком является то, что боковые элементы занимают значительную часть пассажирского салона и несколько усложняют процесс посадки.
Типы рам с лонжеронами
Лонжеронная Х-образная
Х-образная рама — это один из типов лонжеронной рамы. Особенность его конструкции заключается в том, что лонжероны разнесены спереди и сзади и соединены посередине. Этот тип похож на бук «X», из-за которого он и получил свое название.
Периферийная
Это тип рамы с боковыми элементами. Этот тип начал активно использоваться на больших легковых автомобилях европейского производства и «дредноутах» из США в 1960-х гг. Боковые элементы настолько широкие, что при сборке кузова они выравниваются с порогами. Это позволяет значительно понизить уровень пола, одновременно уменьшая прямую высоту машины.
Важным преимуществом такой машины является то, что она максимально приспособлена к боковым ударам. Однако есть существенный недостаток — рама не выдерживает больших нагрузок, поэтому кузов автомобиля должен обладать достаточной прочностью и жесткостью.
Хребтовая рама
Этот тип рамы был разработан компанией Tatra и в основном используется в автомобилях ее производства. Основным несущим элементом является труба, соединяющая двигатель в передней части с размещенными в ней компонентами коробки передач. Он служит единым корпусом для коробки передач, раздаточной коробки и приводных валов. Крутящий момент передается от двигателя к коробке передач через вал, расположенный в трубе. Этот вал не является приводным, что обеспечивает большую надежность.
Хребтовая рама
Конструкция хребтовой рамы в сочетании с независимой подвеской колес позволяет делать очень длинные ходы, что делает его незаменимым в коммерческом транспорте.
Преимуществом хребтовой рамы является также очень высокая жесткость на кручение, а компоненты трансмиссии хорошо защищены от внешних воздействий. Однако, поскольку некоторые механизмы расположены на внутренней стороне каркасной конструкции, ремонтные работы значительно усложняются.
Вильчато-хребтовая
Тип с вильчатой рамой также является разработкой Tatra. В этой версии двигатель крепится не к трансмиссионной трубе, а к специальной вилке на лонжероне. Это делается для того, чтобы уменьшить передачу вибраций от работающего двигателя на раму и, соответственно, на кузов автомобиля. Однако сегодня вильчатые рамы больше не используются в автомобильной промышленности.
Ключевые кадры
Пространственная рама
Самый сложный тип рамной конструкции, используемый на спортивных автомобилях. Это рама на основе тонких труб из сплава, обладающая очень высокими показателями жесткости и прочности. В автомобильной промышленности они были вытеснены монококовыми рамами, но аналогичные конструкции используются в автобусах.
Spanning frame
Несущее основание
Пролетная рама — это нечто среднее между конструкцией кузова и рамой. В нем также используются продольные брусья, но они соединены рамой пола, а не поперечными элементами. Самым популярным и массовым подрамником является Volkswagen Beetle, в котором кузов крепится болтами к плоской платформе пола. Другой серийный автомобиль, Renault 4CV, имеет похожий дизайн.
Несущий пол отличается высокой степенью сложности и используется в крупносерийном производстве. Благодаря такой конструкции пол и центр тяжести находятся достаточно низко.
Подрамник автомобиля имеет множество преимуществ и особенностей, которые делают его незаменимым в грузовиках и внедорожниках. Хотя рама используется только в определенных типах автомобилей, некоторые элементы ее конструкции имеют чрезвычайно широкий спектр применения, поскольку позволяют придать жесткость несущим кузовам. Почти каждый легковой автомобиль оснащен усиленными боковыми или нижними элементами кузова.
