Автомобили легковые рамные: самые доступные рамные внедорожники в России — Российская газета

Почему нельзя доверять результатам крэш-тестов :: Autonews

Крэш-тесты очень многое сделали для осознания безопасности автомобилей в мире. Для многих автомобилистов 5 звезд, полученные машиной на крэш-тесте, – главная гарантия их безопасности. Каждый месяц очередная новинка мирового автопрома пополняет ряды пятерочников. В какой-то момент тестирующим организациям пришлось ужесточать правила: со старым регламентом все справлялись одной левой. Однако никакие пять звезд не являются панацеей.

Например, для российских автомобилистов результаты большинства крэш-тестов не очень оптимистичны. Россия – страна внедорожников, а эти товарищи давно и беспросветно окопались на обочине мирового движения за удачные крэш-тесты.
В Европе большие тяжелые рамные машины не жалуют, и потому по методике EuroNCAP разбито не так много рамных внедорожников и пикапов. Во фронтальном ударе максимальная оценка, которую может заработать автомобиль, равна 16 баллам.

Зато эти огромные джипы и пикапы жалуют в Штатах и Австралии. Только если в Штатах своя система крэш-тестов, щадящая внедорожники, то Австралийская программа оценки безопасности новых автомобилей (ANCAP) бьет автомобили точно по таким же правилам, что и в Европе.

Когда EuroNCAP впервые протестировала пикапы, результаты были несколько шокирующими. Например, пикап Nissan Navara откровенно провалил испытания и по защите пассажиров при фронтальном ударе набрал только ползвезды. Причем проблему инженеры Nissan устраняли, не конструируя заново кузов с новыми зонами деформации, а перенастройкой механизмов срабатывания преднатяжителей ремней и выстреливания подушек безопасности. Второй крэш-тест Navara прошла уже с лучшими баллами за фронтальный крэш-тест.

Однако практика практике рознь. Малолитражки, среди которых наибольшее число “отличников”, на дороге страдают сильнее более крупных коллег по транспортному потоку.

Все познается в сравнении – относительно недавно интернет взорвал ролик, где в экспериментальных условиях сталкивались внедорожник и малолитражка.

2)/2, теперь должны будут выдержать удар в три раза мощнее.

Причем за счет сминаемых зон маленькой “мягкой” машины гасить свою энергию будут сразу оба автомобиля. В зависимости от систем пассивной безопасности автомобиля (наличие ремней, механизмов преднатяжения, подушек безопасности и мягкой травмобезопасной передней панели) перегрузки, действующие на пассажиров, будут разными. Убивают и калечат именно перегрузки, если не брать в расчет травмы от столкновения тела с автомобильным интерьером и элементарное сокращение жизненного пространства в деформирующемся кузове.

А рамный внедорожник – он как лом, пока ему на дороге не встретится другой такой же лом или стена, он будет при авариях поставлен в заведомо более мягкие условия, чем на тестах EuroNcap.

Когда огромный рамный внедорожник сталкивается со стеной или проходит тест EuroNCAP, он за счет своей массы обладает гораздо большей кинетической энергией перед ударом, чем его легковые собратья. Причем эта энергия такова, что при крэш-тестах по методике EuroNCAP с ударом об деформируемый барьер последний не выдерживает и пробивается автомобилем насквозь, а дальше внедорожник достает до стены и бьется об нее своей жесткой рамой, перенося на пассажиров серьезные перегрузки. Поэтому результаты “рамников” в крэш-тестах всегда плохи, а в реальной жизни они “неубиваемы” и являются грозой дорог и легковушек, вылетающих на встречную.

Кирилл Орлов

Хук в фару. При каких ударах в ДТП рамные внедорожники становятся опасными? | Безопасность | Авто

Принято считать, что рамные внедорожники гораздо безопаснее легковых машин. Большой и тяжелый автомобиль выглядит как крепость на колесах, и кажется, будто он хорошо защищает водителя и пассажиров от неожиданностей на дорогах. Однако американский Страховой институт безопасности дорожного движения (IIHS) доказал, что это мнение преувеличено. Во время проведения краш-тестов выявлены слабые места этих машин, грозящие тяжелыми травмами для людей в пассажирской кабине.

Малый удар оказался опасным

С 2017 года институт тестирует рамные внедорожники и пикапы и всегда сталкивается с неожиданными результатами. Такие автомобили разбиваются гораздо серьезнее кроссоверов и даже компактных седанов. На этот раз провалил испытания легендарный Jeep Wrangler. При проведении апрельского краш-теста с малым перекрытием автомобиль перевернулся.

Краш-тест с частичным — 25-процентным — перекрытием был разработан американским институтом дорожной безопасности IIHS в 2012 году, чтобы воспроизвести ситуации касательных столкновений, которые происходят при попытках водителей уклониться от лобовых аварий. В этом случае удар наносится в фару, а не прямо в бампер, как на официальных тестах Euro NCAP или NHTSA. Результаты оказались ошеломляющими. Проникающий удар в стойку двери проходил мимо лонжеронов и иных элементов конструкции, рассчитанных на поглощение энергии удара, и бил в крепкую стойку крыши, которая сгибалась внутрь салона. Ее прочности не хватало, чтобы удержать удар. В результате целостность силового кокона кабины нарушалась и люди оказывались в опасности. Двери срывало с креплений, и возникал риск выпадения водителя или пассажира наружу.

Прыгающий внедорожник

После начала применения методики IIHS (с 2012 года) автопроизводители стали усиливать конструкции кузовов. Проще всего это было сделать с легковыми автомобилями. С 2015 года они уже относительно хорошо переживали краш-тесты с 25-процентным перекрытием, чего нельзя сказать о рамных внедорожниках. Их конструктивные особенности делают затруднительной разработку столь же безопасных кабин, как и на седанах.

Дело в том, что рама, придающая жесткость машине и позволяющая ей хорошо ездить по бездорожью, не может столь же эффективно отрабатывать касательные удары разных направлений. Ее сминаемые зоны могут работать в основном при фронтальных столкновениях. А если удар приходится мимо лонжеронов, то конструкция разрушается. И если легковые машины и кроссоверы удается быстро переделать, то рамные внедорожники всегда подбрасывают сюрпризы, как это и произошло с Jeep Wrangler.

Рама направила удар не в сминаемую зону, а под центр тяжести, отчего внедорожник подпрыгнул и перевернулся. Причем опрокидывание зафиксировано в двух краш-тестах из трех.

Можно ли сделать раму безопасной?

Неоднозначные результаты показывают и другие рамные автомобили. Ford F-150 на краш-тестах в 2015 году фактически сложился при ударе с 25-процентным перекрытием. Двери сорвало с петель, а стойка была вогнута внутрь кабины на 83 см. Однако при фронтальном ударе рама полностью поглотила удар. Позднее автомобиль был переделан, и на краш-тестах 2019 года он получил оценку «хорошо». Однако водительская дверь была сильно повреждена, как и нижняя часть стойки крыши. Небольшое увеличение энергии удара привело бы к ее срыву.

Плохой результат показал также рамный пикап Toyota Tundra, кабина которого деформировалась сильнее, чем у Ford F-150. Манекены летели мимо подушек безопасности и бились головами о незащищенные панели кузова. Кроме того, деформированная кабина могла зажать ноги.

В целом любой рамный внедорожник, выпущенный до 2017 года, то есть до начала проведения обязательных тестов IIHS, не рассчитывался на удары о столбы и встречные касательные столкновения. Такие столкновения для них опаснее, чем лобовые удары о стену на скорости в 64 км/ч.

Сейчас автопроизводители перерабатывают конструкции внедорожников с учетом полученных от IIHS данных. Характерен пример Ford F-150, который в 2015 году провалил этот тест, показав значительные повреждения кабины. Тогда приборная панель и стойка двери вмялись в салон на 33-38 сантиметров. Однако на тестах 2019 года модернизированная конструкция выдержала удар. Исправить ситуацию позволила полностью переделанная кабина. Инженеры смогли так укрепить кокон, чтобы он смог распределять энергию по всей своей поверхности. Однако с другими рамными внедорожниками и пикапами это сделать не всегда возможно.

Представители концерна Fiat Chrysler Automobiles (FCA) после ознакомления с результатами краш-тестов Jeep Wrangler отказались вносить изменения в конструкцию машины, заявив, что переворачиваемость при ударе компенсируется другими системами безопасности. Другими словами, они просто махнули рукой. Конструкция рамного автомобиля не позволяет быстро победить эту техническую проблему. Инженерам проще отказаться от рамы, чем бесконечно укреплять будку кабины.

А вот другие компании активно переводят свои полноразмерные SUV с рамных платформ на несущие кузовы. Так поступают Nissan и Land Rover, переделавшие Pathfinder и Discovery. И эти машины уже могут выполнить строгие требования по пассивной безопасности.

Конструкция транспортного средства: рама, кузов, шасси

Продолжим детализированно рассматривать устройство, конструкцию автомобиля. Остановимся на том, что из себя представляют рама, кузов и шасси транспортного средства. Сфокусируемся на их основном назначении. 

• Рама – несущая структура. Это основание для иных частей транспортного средства. Его каркас. На каркас крепятся двигатель, подвеска, агрегаты трансмиссии (механизмы, служащие для передачи движения) и другие компоненты автомобиля. Изначально рама была у всех автомобилей. Теперь – только у тех, где нет несущего кузова. Это грузовые автомобили, большинство внедорожников. Рамы могут быть хребтовыми (несущие части – трубы) или состоящими из лонжеронов (их производят из швеллеров — металлоизделий, образующих в поперечном сечении букву «П»). Хребтовые рамы более жёсткие, особенно впечатляет жёсткость рамы на скручивание. На базе хребтовой рамы легко создать авто с разным количеством ведущих мостов. Но лонжеронные рамы современные производители используют чаще. Ведь механизмы в случае использования хребтовой рамы приходится устанавливать внутри её, и, если у машины случится поломка, ремонт получается очень сложным.
  
• Кузов – обрамление автомобиля. Является конструктивной частью. Может крепиться непосредственно к раме или представлять собой самостоятельную несущую систему (у моделей, где не установлена рама – преимущественно, легковых автомобилей). Изготавливается из металла (например, листовой стали, алюминия), углеволокна, пластика, стекловолокна. Предназначается для размещения водителя, пассажиров и груза. В кузов входят ряд составляющих: капот, крылья, подножки. Количество и виды компонентов зависят от того, к какому транспортному средству принадлежит кузов. Например, у коммерческого (грузового) транспорта кузов может быть представлен «формулой» кабина + платформа/цистерна/фургон + крылья, капот, подножки, а кузов легкового транспорта чаще представлен основанием, крышей, боковыми, передней и задней панелями (боковиной, передней и задней частью). Для защиты от коррозии и придания эстетичного внешнего вида кузов автомобиля окрашивается. 
• Шасси – совокупность узлов ходовой части, механизмов управления и трансмиссии. Таким образом за шасси стоят все агрегаты и узлы, которые нужны для управления движения транспортного средства. Именно агрегаты, узлы шасси обеспечивают транспортному средству передачу движущей силы. Именно от шасси зависят такие качества как, например, маневренность, грузоподъёмность транспортного средства.

Кузовные и рамные шасси

Если речь идёт о шасси на раме, это законченная конструкция, которую можно передвигать на собственных колёсах или гусеницах. Рамные шасси устанавливают на грузовые автомобили, трактора. При этом на шасси транспортных средств, предназначенных для передвижения в условиях бездорожья, могут устанавливать средства повышения проходимости.

Если же речь идёт о шасси транспортного средства с несущим кузовом, то мы имеем дело с основанием транспортного средства. Именно оно является связующим звеном между агрегатами ходовой части, механизмами управления.

Один из популярных конструктивных вариантов полно-рамная система «кузов над рамой». Это жёсткая конструкция из стержней из стали. Для крепежа автомеханиками используются болты. Такая конструкция особенно подходит для джипов, микроавтобусов.

Шасси же с несущим кузовом (соединение выполнено методом сварки) чаще можно встретить у малых и средних легковых автомобилей. Многие кузовную конструкцию такого типа называют унифицированной, блочной.

По сравнению с рамной кузовная конструкция имеет существенно меньший вес. Благодаря этому у кузовного транспорта – лучшая топливная экономичность. 

Рисунок наглядно демонстрирует, что у кузовного транспорта нет отдельной рамы. Несущий кузов транспортного средства сформирован панелями.

A – Кузовная конструкция со съемным шасси. 

B – Компоненты шасси. Характерная компоновка для автомобилей Mazda, SAAB. Крепление компонентов к металлическим частям кузовной конструкции выполнено через усиленные поперечные элементы.

Важно также быть знакомым с понятием «самоходное шасси». В этом случае речь идёт не о составной части, а самостоятельном моторизированном транспортном средстве. На самоходное шасси ставится дополнительное оборудование, орудия, приспособления (сварочный аппарат, навесной комбайн, снегоуборочную машину, погрузчик, подъёмник, автокран). Самоходное шасси активно задействуется в коммунальном, сельском и лесном хозяйстве, а также на складах.

Снаряженная масса шасси

Очень часто можно встретиться с понятиями «снаряженная масса шасси», снаряжённая масса автомобиля». Что же это такое?

Снаряжённая масса авто – это суммарная масса автомобиля со всеми эксплуатационными материалами (полным баком бензина, охлаждающей жидкостью, маслом). Масса водителя и пассажиров при этом в расчёт не берётся. Их масса учитывается, если речь идёт о полной массе транспортного средства.

Снаряженная масса у каждого вида автомобиля различна: 

• Пикапы и внедорожники. Вес достигает 2,5 т.
• Полноразмерные автомобили, минивены. Вес – около двух тонн.
• Компактные автомобили. Снаряжённая масса – не более 1360 кг.
• Микрокары, микроавтомобили. Снаряжённая масса – около тонны.

Очень часто снаряжённую массу транспортного средства в характеристиках указывают именно в качестве снаряжённой массы шасси. Как правило, производитель пишет «Полная масса транспортного средства» и «Снаряженная масса шасси», иногда же он указывает «Полная масса транспортного средства» и «Снаряжённая масса транспортного средства».

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.

Габаритные размеры транспортных средств

Важными характеристиками любого транспортного средства (ТС) являются габаритные размеры. Это длина, ширина, высота, грузоподъёмность, объём кузова.

Чтобы правильно определять габариты, важно чётко ориентироваться в терминологии и уметь корректно производить расчёт расстояния.

Колесная база – расстояние от центральной линии передних колес до центральной линии задних колес. Стандарт для маломерных, компактных авто равен 254 мм (100 дюймов), у полноразмерных авто, пикапов – 381 см.

• Ширина колеи – расстояние между линиями двух колес одной оси. Стандартная ширина колеи для передней оси – 157 см для задней оси -163 см. Чем шире ширина колеи, тем выше способность успешного преодоления на высоких скоростях крутых поворотов (при низкой ширине колеи есть риски опрокидывания транспортного средства).
• Ширина ТС (транспортного средства) – наибольшее расстояние между максимально удаленными частями кузова, находящимися справа и слева него. Измерения проводятся перпендикулярно центральной линии транспортного средства.
• Длина ТС – расстояние от наиболее выразительно выступающей точки на заднем бампере до такой же точки на переднем бампере.
• Высота ТС – высота от дороги до крыши транспортного средства (самой высокой его части).

По габаритам автомобили делятся на несколько групп:

Полноразмерный автомобиль. Рассчитан на перевозку 4-х-5-ти взрослых людей. Большинство полноразмерных легковых авто – четырёхдверные, полноприводные или заднеприводные.

Автомобили среднего размера. Ориентированы на транспортировку 3-4-х человек. На машины этого типа установлены небольшие двигатели, за счет этого наблюдается существенная экономия топлива. 

Компактные и мини-компактные автомобили. Большинство из них – переднеприводные. За счёт малого веса, и небольшого аэродинамического сопротивления именно у них отличная топливная экономичность.

Аэродинамические характеристики

Говоря о габаритах, мы уже затронули аэродинамические характеристики. Остановимся на них подробнее. Ведь именно аэродинамическое сопротивление – одна из ключевых проблем, с которой связаны и скорость, и экономия топлива.

Производители кузовов активно заинтересованы в создании таких конструкций, у которых наименее выражено лобовое сопротивление воздушному потоку.

Кузовопроизводители стремятся к минимизации площади фронтальной проекции кузова. Чем меньше высота и ширина кузова, фронтальная проекция, тем лучше аэродинамические характеристики транспортного средства.

Многое зависит и от формы кузова. Аэродинамические характеристики выше у автомобилей с обтекаемым кузовом, низкой посадкой.

Для оценки аэродинамических характеристик кузова используется коэффициент лобового сопротивления. Он показывает отношение силы сопротивления воздуха во время движения транспортного средства к отношению к силе сопротивления движению цилиндра (наибольшее поперечное сечение транспортного средства при этом должно быть равным поперечному сечению цилиндра). Cd = 0,26 – это отличный показатель. Именно такой коэффициент лобового сопротивления – у инновационных спорткаров. Для минивена, пикапа же хороший показатель – Cd = 0,40.

Классификация автомобилей

Классификация автомобилей осуществляется по нескольким критериям:

• Сегментам.
• Типу кузова.

В основе классификации по сегментам – габаритные размеры.

Существует две вариации классификации: на 6 и 8 сегментов. В первом варианте сегменты сформированы на основании размеров. Во второй классификации также учитывается вместимость, стоимость автомобиля.

Классификация с 6-ю сегментами:

1. A. Длина – до 3,6, ширина – до 1,6 м. 

2. B. Длина – до 3,6…3, 9 и ширина 1,5…1,7 м. 

3. C. Длина – до 3,9…4,4, ширина  –1,6…1,75 м.

4. D. Длина – 4,4…4,8, ширина – 1,7…1,8 м.

5. E. Длина – более 4,8 и ширина более 1,7 м.

6. F. Длина более 5,0 и ширина более 1,82 м. 

Классификация с 8-ю сегментами:

1. G. Первый спортивный.
2. H. Второй спортивный (спортивные купе премиум-класса).
3. J. Транспорт повышенной проходимости. 
4. S. Спорткары – купе, кабриолеты.
5. SUV-1. Небольшие внедорожники.
6. Сегмент SUV-2. Вместительные внедорожники.
7. Сегмент M. Минивэны, универсалы повышенной вместимости.
8. Сегмент MPV. Субкомпактные автомобили с кузовом минивэн.

Классификация по типам кузовов

Седан (Sedan). Легковые автомобили, в которых багажное отделение структурно отделено от пассажирского салона. В задней стенке нет дверцы. Чаще всего седаны – четырёхдверные, но встречаются также двухдверные (тудоры, пример — Chevrolet Monte Carlo) и пятидверные модели. В США седаны часто называют Saloon, в Хорватии – Limuzina. Большинство седанов – хардтопы. У них нет центральных стоек, а на боковых стёклах отсутствуют наружные рамки.

Универсал (Family Cars) – это легковой автомобиль с прямой крышей. Легко узнаваем по закрытому двухобъёмному грузо-пассажирскому кузову. Задний свес у универсала – длиннее или такой же, как на седане. 

Хэтчбек – авто с покатой крышей и укороченным свесом кузова. Длина такого кузова достаточно небольшая, поэтому хэтчбек пользуется популярностью в городских условиях. Автоматически решается вопрос с разворотом на узких улицах, во время парковки.

Купе – автомобили с «укороченной» базой. Чаще всего – с двумя дверьми, и двумя «полноценными» местами в первом ряду комфортности. Второй ряд сидений или отсутствует или ограничен по комфортности. Купе – распространённый вариант кузовов у спорткаров.

Кабриолет (Convertible) – легковой автомобиль со складной крышей. К кузову примыкают не стандартные опускающиеся, а съемные боковые окна.

Внедорожники – это автомобили с несущим корпусом –на раме с полным приводом. Транспортные средства отличает высокий клиренс и пониженный ряд передач трансмиссии. Функцию ведущих выполняют передние и задние колёса. 

Минивэны (Mini-Van) – семейные автомобили повышенной вместимости с высокой крышей, однообъёмным либо полуторообъёмным кузовом. В большинстве минивенов размещено три ряда кресел (чаще всего складные, съёмные). Характеризуются большой площадью остекления и хорошим обзором.

Информация, которая касается конструкции, устройства автомобиля, постоянно лавинообразно увеличивается. Мониторить информацию каждый день не вариант Тратится куча времени. Но представьте, что в вашем распоряжении есть библиотека, которая  без ваших усилий и регулярно — практически каждый день —  обновляется свежей информацией по автомобильным технологиям. И такая платформа есть, это cистема  дистанционного обучения ELECTUDE. Экономить время и получать актуальную информацию по транспортным технологиям легко!

Рама или несущий кузов – что лучше?

Фото: https://quto.ru/

Все внедорожники можно разделить на две группы, одни имеют рамную конструкцию, а вторые построены на базе несущего кузова. Любители поездок по бездорожью уверяют, что ничего лучше и надёжнее рамы нет, так как несущий кузов не способен выдерживать значительные нагрузки. Действительно ли внедорожники без рамы не способны ездить по серьёзному бездорожью?

Рама это прошлый век?

Многие производители именитых внедорожников отказались от использования рамы в своих машинах. Например, последнее обновление Land Rover Defender имеет несущий кузов. Однако отправлять рамную конструкцию на покой ещё рано. Именно такое решение позволяет добиться максимальной грузоподъёмности от автомобиля. Кроме того, рамные внедорожники позволяют добиться значительно больших ходов подвески, что крайне важно при езде по пересечённой местности. Да, дорабатывать рамную машину под различные задачи намного проще и дешевле, ведь её кузов — всего лишь надстройка над крепкой рамой.

Фото: https://www.drive2.ru/

Но есть у рамы и недостатки

Однако переход от рамы к несущему кузову сделан не просто так, ведь у рамной конструкции есть существенные недостатки. Во-первых, это большой вес. Машине приходится возить лишние 200 килограмм, что влечёт за собой больший расход топлива. Во-вторых, динамика и управляемость машины. Рамные внедорожники не отличаются хорошими скоростными характеристиками, да довольно посредственно управляются из-за сильной валкости кузова. В-третьих, безопасность машины при ДТП. Кто бы что ни говорил, но рамная машина значительно проигрывает в безопасности своим собратьям с несущими кузовами. 

Фото: https://motor1.com/

Все основные преимущества рамы раскрываются только в условиях сильного бездорожья. При обычной городской езде рамная конструкция скорее недостаток, чем польза. Несущие кузова оказываются намного долговечнеее и надёжнее, так как менее подвержены коррозии благодаря оцинковке, чего нельзя сказать о рамных машинах. Но самое важное, что инженеры научились проектировать несущие кузова таким образом, чтобы они могли выдерживать значительные нагрузки на кручение. Это достигается сочетанием различных сортов стали, поэтому при выборе современного внедорожника нет смысла рассматривать только рамные машины. Напомним, мы рассказывали о экономичных внедорожниках — как выбрать тот, что не разорит вас на топливе?

При использовании любых материалов необходима активная ссылка на DRIVENN.RU

Удары, при которых рамные внедорожники становятся опасными — Рамблер/авто

Несмотря на распространенность мнения, что внедорожники рамной конструкции имеют гораздо большую степень безопасности, тем стандартные легковые машины, проведение краш-тестов доказало, что и у них имеются слабые места, угрожающие получением тяжелых травм для водителя и пассажиров.

Большая опасность маленького удара. Начиная с 2017 года, американский институт безопасности дорожного движения занимается проведением тестовых испытаний рамных внедорожников и машин с кузовом типа пикап и постоянно получает достаточно неожиданные результаты. При попадании в аварию, они разбиваются намного сильнее кроссоверов и седанов. Последним автомобилем, который полностью провалил тестовые испытания, стал Jeep Wrangler. Во время проведения краш-теста в апреле, с небольшим перекрытием, машина просто перевернулась.

Проведение такого теста с частичным перекрытием в 25% было разработано специалистами института в 2012 году. Его цель состояла в определении степени повреждений при столкновении двух автомобилей по касательной, происходящих во время попытки одного из водителей уйти от лобовой аварии. Нанесение удара в этом случае осуществляется не бампер, как в официальных тестах, а в фару. Итоги тестирования стали неожиданностью для всех. Нанесение проникающего удара в дверную стойку постоянно проходило мимо лонжеронов и других конструкционных элементов, задачей которых должно было стать поглощении ударной энергии. Удар производился в крепкую крышевую стойку, сгибаемую внутрь салона. Ее уровень прочности был недостаточным для удержания удара, что приводило к нарушению целостности кабины и угрозе жизни и здоровью людей. Двери оказывались сорванными с петель, в результате чего водитель или пассажиры могли выпасть из машины.

Прыжки внедорожника. После того, как для этой методики было начато применение, производители машин начали повсеместно устанавливать на них усиленные версии кузовов. Наиболее простой эта задача получилась для легковых машин, которые начиная с 2015 года отлично переносили тесты на прочность в 25% перекрытием, что совершенно не относится к рамного типа внедорожникам. Такую безопасную кабину, как на седане, выполнить достаточно сложно.

Причина в том, что автомобильная рама, которая обеспечивает требуемую жесткость при езде по бездорожью, не позволяет так же успешно проводить отработку касательных ударов. Работа сминаемых зон происходит главным образом при столкновении с прямым ударом. Если же он пришелся в зону мимо лонжеронов, то вся конструкция сломается. Легковые машины и кроссоверы получается переделать за короткий срок, а вот внедорожники часто преподносят сюрпризы. Рамой удар был направлен не в сминаемую зону, а непосредственно под центр тяжести, в результате внедорожник подскочил и перевернулся. При этом переворачивание автомобиля было зафиксировано в двух из трех проведенных краш-тестов.

Возможность увеличения безопасности рамы. Другие автомобили также показывают неоднозначные результаты после проведения краш-тестов. Ford F-150 при столкновении с 25% покрытием почти сложился, его двери были сорваны с петель, а стойка вогнулась на 83% во внутреннюю часть кабины. При получении фронтального удара он был полностью поглощен рамой. Немного позже машина была переделана, и после прохождения краш-теста получила неплохую оценку. Единственным недостатком стало повреждение крышевой стойки на водительской двери, еще бы немного — и дверь совсем сорвало с петель.

Итог. Любой внедорожник рамной конструкции, произведенный до 2017 года, не был рассчитан для ударов о столбы, а также удары, траектория которых проходит по касательной. Другие компании начали процесс активного перевода своих автомобилей с рамной платформы на вариант с несущим кузовом, что дает возможность выполнения всех требований по пассивной безопасности.

Составлен рейтинг из пяти надежных рамных внедорожников

Для сурового бездорожья требуются крепкие, надежные и действительно проходимые внедорожники, коих сейчас выпускают не так много. Эксперты издания «Автоновости дня» подготовили рейтинг из пяти надежных «рамников», которые продемонстрировали удивительное качество даже после преодоления большого пробега.

На последнем, пятом месте находится «японец» Mitsubishi Pajero второй генерации. Это незамысловатая по своему строению модель с крепкой рамой, надежными двигателями,  брендовой полноприводной системой Super Select. Этот внедорожник с пробегом можно найти на «вторичке» по приемлемой цене. Можно смело брать экземпляр с приличным пробегом.

На строчке ниже расположился Nissan Patrol. Пятое поколение в кузове Y61 можно считать последним каноничным Patrol. Он прост и надежен, к тому же весьма проходим. Примечательно, что именно эта машина была выбрана международной организацией ООН в роли авто для своих сотрудников из разных стран мира. Неубиваемым Patrol Y61 стал благодаря простой и надежной схеме ходовой части с неразрезными мостами. Продуктивные двигатели вместе с хорошо функционирующим межосевым дифференциалом помогают весьма уверенно эксплуатировать авто даже на суровом бездорожье.

В тройку лидеров включен Mercedes G-Class, который у большинства автолюбителей соотносится с 1990-ми годами. Но не стоит забывать, что G-Class – это, в первую очередь, непревзойденный внедорожник с полноприводной системой, надежной платформой и внушительным дорожным просветом, так как сперва это авто было предназначено исключительно для армии. Для эксплуатации по городу больше подходят бензиновые агрегаты, а для езды по лютому бездорожью подойдет дизельные двигатели, которые могут без проблем преодолеть более одного миллиона километров пробега. 

Почетное «серебро» заслужил Toyota Land Cruiser 80, который славится стойкостью к коррозии, надежной рамой и силовыми установками. Система полного привода может быть как подключаемым, так и постоянным. В движение авто приводят бензиновые и дизельные агрегаты, которые очень надежны, хотя и требуют более частой замены масла. Лучшим можно назвать бензиновый двигатель с шестью цилиндрами и механической коробкой передач.

Лидером стал внедорожник Toyota Land Cruiser 70, впервые появившаяся в далеком 1984 году. Он по-прежнему выпускается в несколько осовремененном виде, при этом по своей  конструкции это все еще тот старый представитель с минимальны набором электроники. Модель получила от своих создателей неубиваемые неразрезные мосты, тихоходные и очень надежные агрегаты, коробки передач и жестко подключаемую полноприводную систему. Среди минусов можно назвать стоимость модели, но для любителей бездорожья она не покажется такой уж высокой. 

На сегодняшний день стопроцентные рамные внедорожники производятся, поэтому все чаще приходится довольствоваться моделями с пробегом.

Читайте также о том, что специалисты подсчитали число легковых машин в возрасте старше 30, зарегистрированных на территории нашей страны. 

 

Рама легкового автомобиля | Виды рам автомобилей

Многолетние исследования показали, что во время движения автомобиля на кузов воздействуют неуправляемые силы, пропорциональные массе автомобиля в данный момент и его скорости, которые действуют в трех направлениях — вертикальном, горизонтальном и фронтальном — и вызывают такие виды деформации элементов кузова, как сгибание, сжатие, скручивание. Задачей ремонтных работ является восстановление запроектированной выносливости составных элементов кузова согласно установкам производителя. Технология ремонтных работ должна быть такой, чтобы выносливость отремонтированных частей соответствовала неремонтированным частям автомобиля.

У автомобилей с несущим кузовом функции рамы либо выполняет сам кузов, либо рама (или заменяющие ее подрамники) конструктивно объединена с кузовом и не может быть от него отделена без нарушения структурной целостности. Обычно кузов крепится к раме при помощи кронштейнов на болтах с толстыми резиновыми прокладками, служащими для уменьшения уровня вибраций.

К раме автомобиля крепятся все агрегаты: двигатель, трансмиссия, мосты, подвески. Вместе они образуют шасси. Рамное шасси представляет собой законченную конструкцию, которая может существовать и передвигаться отдельно от кузова.

В настоящее время рамные шасси применяют главным образом на тракторах и грузовых автомобилях, но в прошлом многие легковые автомобили также имели рамное шасси. Отдельную раму часто имеют и «жесткие» внедорожники.

Различают следующие виды рам: лонжеронные, периферийные, хребтовые, вильчато-хребтовые, несущее основание, решетчатые (они же трубчатые).

Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной

Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин, называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов.

Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны, как правило, в сечении представляют собой швеллер, причем длина сечения обычно меняется: в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена. Они могут располагаться и параллельно, и под некоторым углом друг относительно друга.

Периферийные рамы

Иногда рассматриваются как разновидность лонжеронных. У такой рамы расстояние между лонжеронами в центральной части увеличено настолько, что при установке кузова они оказываются непосредственно за порогами дверей. Так как в местах перехода от обычного расстояния между лонжеронами к увеличенному рама ослабляется, в таких местах добавляют специальные коробчатые усиления, в англоязычных странах называемые термином torque box.

Это решение позволяет существенно опустить пол кузова, разместив его полностью между лонжеронами, а следовательно — уменьшить общую высоту автомобиля. Поэтому периферийные рамы широко применялись на американских легковых автомобилях начиная с шестидесятых годов. Кроме того, расположение лонжеронов непосредственно за порогами кузова весьма способствует повышению безопасности автомобиля при боковом ударе.

Хребтовые рамы

Этот тип рамы был разработан чехословацкой фирмой «Татра» в двадцатые годы и является характерной конструктивной особенностью большинства ее автомобилей.

Главным конструктивным элементом такой рамы является центральная трансмиссионная труба, жестко объединяющая картеры двигателя и узлов силовой передачи — сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, главной передачи (или главных передач — на многоосных автомобилях), внутри которой расположен тонкий вал, заменяющий в этой конструкции карданный. Необходима независимая подвеска всех колес.

Преимущество такой схемы — высокая крутильная жесткость; кроме того, она позволяет легко создавать модификации автомобилей с различным количеством ведущих мостов. Однако ремонт заключенных в раме агрегатов крайне затруднен. Поэтому такой тип рамы применяется очень редко, а на легковых автомобилях совершенно вышел из употребления.

Вильчато-хребтовые рамы

Разновидность хребтовой рамы, у которой передняя, иногда задняя части представляют собой вилки, образованные двумя лонжеронами и служащие для крепления двигателя и агрегатов.

В отличие от хребтовой рамы, картеры узлов силовой передачи как правило (но не всегда) выполняются отдельными, при необходимости в нем используется обычный карданный вал. Такую раму имели в числе прочих представительские автомобили «Татра» от Т77 до Т613.

К этому же типу часто относят и Х-образные рамы, которые некоторыми источниками рассматриваются как разновидность лонжеронных. У них лонжероны в центральной части очень сильно приближены друг к другу и образуют закрытый трубчатый профиль. Такая рама использовалась на советских автомобилях «Чайка» ГАЗ-13 и ГАЗ-14 высшего класса.

Несущее основание

Эта рама объединена с полом кузова для повышения жесткости.

Такую конструкцию имели в числе прочих «Фольксваген Жук» и автобус ЛАЗ-695. В настоящее время эта схема считается достаточно перспективной благодаря возможности на одном и том же несущем основании строить самые разные автомобили, как на платформе.

Решетчатые

Также называются трубчатыми (tubular frame) или пространственными (spaceframe).

Решетчатые рамы имеют вид пространственной фермы, обладающей очень высоким отношением крутильной жесткости к массе (то есть они легки и очень прочны на кручение).

Такие рамы применяют либо на спортивных и гоночных автомобилях, для которых важна малая масса при высокой прочности, либо на автобусах, для угловатых кузовов которых она очень удобна и технологична в производстве.

Когда же заходит речь о технологии ремонта, нередко возникает вопрос о том, как ремонтировать или менять элемент, являющийся по своим конструктивным особенностям несущим. Например, рассмотрим фронтальную под углом деформацию передней части автомобиля, при которой деформированы передняя панель, капот, крыло, брызговик и лонжерон. Из них в данном узле можно выделить два съемных элемента – крыло и капот – и три или более сварных – рамка радиатора, брызговик, лонжерон. Во время проведения ремонтных работ деформированных элементов необходимо обеспечить функции, заложенные производителем (симметрия конструкции, симметрия формы кузова и его элементов, безопасность пассажиров во время движения и прочее).

Поэтому, если принимаем ремонт брызговика и крыла, тогда капот, рамка радиатора и лонжерон должны быть заменены. При замене капота есть возможность контроля за отремонтированной поверхностью крыла в месте примыкания к капоту, контроля расположения рамки радиатора при ее замене и примыкания к ней отремонтированного брызговика. При замене рамки радиатора существует возможность контроля геометрии проема капота, правильности примыкания брызговика к верхней части.

При замене лонжерона надо обеспечить проч­ность данного узла, ослабленного ремонтом брызговика и крыла. В этом случае необходимо учитывать, что условно к крылу и брызговику будет применен ремонт без нагревания и сваривания. В случае если к одному из ремонтируемых элементов будет применено нагревание для усадки металла или сваривание разрыва или технологического разреза, то другой элемент должен быть заменен новым. В данном случае наиболее целесообразно с экономической точки зрения выполнить замену крыла. Если же принимается решение о ремонте лонжерона в сборе, то есть самого лонжерона П-образной формы с незначительным подогревом, то при правке должен быть заменен усилитель, будь то отдельный усилитель, являющийся усилителем брызговик или иной элемент.

Необходимо также помнить, что хотя заводом-производителем конструкционная выносливость элементов кузова запроектирована на коэффициент безопасности n = 1,3–1,5, а для краев корпуса, которые поддаются совокупному действию турбулентных сил, образованных коробкой передач и колесами во время движения, коэффициент безопасности равен даже 1,5–2,0, не имея надлежащего оснащения, технологических карт и диаграмм распределения нагрузок при ДТП, мы не можем определить, как фактор ремонта повлияет на безопасность пассажиров при деформации в дальнейшем.

Учитывая, что технология ремонтных работ должна привести выносливость отремонтированных частей автомобиля в соответствовие с неремонтированными, идеальным вариантом ремонта данного узла будет замена всех элементов, которые невозможно исправить без применения нагревания или сваривания технологических разрезов.

Пример ремонта лонжерона на рамном автомобиле

Правый лонжерон под полом пассажирского сиденья поражен сквозной коррозией до такой степени, что кронштейны рычагов переднего моста не только не способны выполнять свои функции, но и отрываются.

Для ремонта куплен б/у лонжерон с брызговиком, из которого были вырезаны нужные части.

Для того чтобы надежно поставить подпорку под порог, его пришлось заменить, а также частично заменить пол.

После этого снимаются рычаги переднего моста, поврежденная часть лонжерона вырезается и заменяется. Работа это непростая, потому что вырезы для распределения нагрузки сделаны сложными, иногда доступ к ним для сварки затруднен, а накладывать швы необходимо с обеих сторон.

На фото показан усилитель пола, на который приваривается накладка, привариваемая к лонжерону.

Привариваем ремонтные части к полу, защищаем швы герметиком со всех сторон.

На все ремонтируемые места наносим антигравийное покрытие, проводим внутреннюю антикоррозионную обработку порога и лонжерона и получаем результат ремонта.

Если результатом столкновения автомобиля стала значительная деформация, сначала необходимо снять механические агрегаты – только так можно тщательно выправить складки и заменить детали, которые ремонту не подлежат. Кроме того, это позволит снять остаточные напряжения, которые могут возникнуть и оставаться после правки. При движении автомобиля остаточные напряжения могут вызвать напряжения в креплениях амортизаторов и втулок, а иногда и их разрывы.

Но в некоторых случаях предварительное выпрямление кузова с установленными механическими агрегатами может облегчить доступ к агрегатам, подлежащим снятию, например к двигательному агрегату у автомобилей с передним приводом, к переднему или заднему мосту. В данном случае необходимо позаботиться о замене крепежных болтов и амортизаторов. Эту операцию выполняют на стенде.

Если удар в передний или задний полумост вызвал деформацию основания кузова, можно также произвести выпрямление кузова, фиксируя (зацепляя) механизм растяжки за механические агрегаты, как, например, обода колес или рычаги подвесок, получившие деформацию. Правка производится в направлении, прямо противоположном удару. Выполнение такой операции возможно лишь в том случае, когда удар пришелся непосредственно в передний или задний полумост, и его замена необходима.

Также обязательно надо заменить шаровые опоры и рулевые тяги. Правка с помощью домкрата или иного гидравлического механизма применяется для восстановления формы или выпрямления деформированной детали. Однако, приступая к работе, не стоит забывать, что при очень резкой правке детали кузова может произойти деформация соседней зоны. Поэтому при растяжении, т. е. одновременно с действием домкрата, рекомендуется сопровождать восстановление линейности кузова выстукиванием складок. А после проведения вытяжки с помощью домкрата необходимо снять все внутренние напряжения посредством выстукивания (с помощью рихтовочного молотка) всего участка, подвергшегося правке.

Чтобы быть уверенным в том, что впоследствии не произойдут обратные перемещения выправленных участков кузова, обусловленных остаточными напряжениями, выстукивание поверхности производят через деревянную подкладку в направлении удара. Если при этом выпрямленный кузов не изменяет свою форму, то операция правки выполнена правильно. В противном случае следует снова произвести правку до получения геометрии в пределах допусков, установленных изготовителем автомобиля.

Если автомобиль получил боковой удар, это вызывает деформацию основания кузова, сопровождающуюся уменьшением длины кузова со стороны поврежденной поверхности, которую легко определить. При правке на стенде исполнитель должен учесть это обстоятельство. На практике правка осуществляется растяжкой в двух направлениях одновременно: боковой и продольной, что обеспечивает возможность восстановления первоначальной геометрии основания кузова.

Примером восстановления боковой поверхности является выправка средней стойки, которую обматывают тянущей цепью. Для предохранения стойки от повреждения и равномерного распределения усилия между стойкой и цепью прокладывают деревянную планку.

Продольное растяжение, выполняемое одновременно с боковым, может производиться различными способами. Если деформация сосредоточена в нижней части кузова, производят непосредственную выправку основания, закрепляя зажимы за отбортовку порогов. Домкрат помещается между двумя зажимами и под давлением перемещает их в продольном направлении по мере осуществления одновременной боковой растяжки. Если деформация сосредоточена в верхней части кузова, растяжка производится в продольном направлении с передней и задней частей кузова.

Работы по выправлению и проверке новых лонжеронов обязательно должны быть произведены на точном оборудовании, которое имеется только в мастерских.

В любом случае диагностику геометрии лучше всего производить на хорошем оборудовании, о выборе которого речь пойдет в следующем номере.

При подготовке статьи использованы материалы из открытых источников в соответствии с GNU Free Documentation License.

Кузов на раме и Unibody

Два типа конструкции доминировали в автомобильной промышленности США с момента изобретения автомобиля: кузов на раме и цельный. Конструкция кузова на раме предполагает установку кузова автомобиля на шасси, несущее трансмиссию, в то время как конструкция цельного кузова предполагает изготовление рамы и кузова как единой детали. Сегодня почти все автомобили и большая часть тяжелых транспортных средств, таких как грузовики, имеют цельную конструкцию, но это не всегда так.Вот разбивка различий между автомобилями с кузовом на раме и без кузова.

Корпус на раме и Unibody: в чем разница?

Первые американские автомобили имели деревянное шасси, подобное багги, которые были до них. Ford продолжил эту традицию с моделью T, поскольку автомобили с кузовом на раме было легко производить на конвейере. Шасси автомобилей ХХ века состояло из стальных лестничных рам с двумя симметричными каркасными балками, соединенными поперечинами. Поскольку кузов был отделен от шасси, автопроизводители могли экспериментировать с конструкцией кузова, не переделывая весь автомобиль. К концу 1930-х годов начали появляться конструкции unibody или monocoque, которые были более эффективными в изготовлении и имели другие преимущества. Citroen Traction Avant и Opel Olympia были первыми популярными цельнолитыми автомобилями. В грузовых автомобилях и внедорожниках до 21 века в основном использовались раздельные рамы, и многие до сих пор так и поступают.

Два современных легковых автомобиля, в которых используется конструкция кузова на раме, — это BMW i3, электромобиль, и BMW i8, гибридный спортивный автомобиль с подключаемым модулем.К современным рамным внедорожникам относятся Chevrolet Suburban, Chevy Tahoe, Nissan Armada, Lexus LX, Lincoln Navigator, Jeep Wrangler, Ford Expedition, Cadillac Escalade и Toyota 4Runner. Некоторые пикапы с кузовом на раме включают GMC Canyon, Ram 1500, Nissan Frontier и Jeep Gladiator.

Со временем многие внедорожники, такие как Ford Explorer и Jeep Cherokee, перешли на unibody. Honda Ridgeline — это цельный пикап, и Hyundai планирует выпустить аналогичный автомобиль. Популярность рам unibody сейчас охватывает практически все типы легковых автомобилей.Сюда входят кроссоверы-внедорожники, которые после выпуска Toyota RAV4 в 1994 году все чаще отличались цельным дизайном.

Преимущества конструкции кузова на раме

Несмотря на снижение популярности, конструкция кузова на раме имеет некоторые преимущества по сравнению с конструкцией цельной конструкции. . Во-первых, автомобили с кузовом на раме лучше подходят для бездорожья, поскольку они лучше выдерживают скручивающие силы. Под бездорожьем подразумевается движение по пересеченной местности, а не по дорогам с твердым покрытием. При движении по бездорожью автомобили с кузовом на раме также более устойчивы к грязи, грязи, снегу и камням, поскольку они обычно устанавливаются выше, чем автомобили без кузова.Кроме того, автомобили с кузовом на раме обладают большей способностью к буксировке и буксировке, чем автомобили без кузова, благодаря их прочному основанию и устойчивости к изгибу при кручении.

Еще одним преимуществом автомобилей с кузовом на раме является то, что их дешевле строить и ремонтировать. Поскольку корпус и рама отделены друг от друга, в случае повреждения вы можете заменить один или другой, а не оба. Такие поврежденные части тела гораздо дешевле ремонтировать, чем весь корпус автомобиля, что делает автомобили с рамой на раме идеальными для людей, которые плохо обращаются с транспортными средствами, таких как полицейские или водители ливреи.Также автомобили с кузовом на раме издают меньше шума на дороге. Это потому, что резиновые прокладки вокруг крепежных болтов отделяют шасси от рамы, изолируя пассажиров от шума шин. Более высокая высота над землей также несколько лучше защищает автомобили с кузовом на раме от дорожной влаги, которая вызывает ржавчину.

Недостатки конструкции «кузов на раме»

Несмотря на свои преимущества, автомобили с кузовом на раме далеки от совершенства. Например, их изгиб при кручении ухудшает управляемость и сцепление с дорогой, и в целом они тяжелее, чем автомобили без кузова, что снижает их топливную экономичность.Большой дорожный просвет многих автомобилей с кузовом на раме и, как следствие, высокий центр тяжести, также затрудняют управление ими.

Существенным недостатком автомобилей с кузовом на раме является отсутствие зон смятия. Зоны смятия — это области транспортных средств, которые поглощают кинетическую энергию во время аварии, поэтому пассажиры не поглощают ее. Они являются важным элементом безопасности современных автомобилей и регулярно спасают жизни. Согласно исследованию Национального центра биотехнологической информации, пассажиры внедорожников с кузовом на раме с большей вероятностью погибнут в результате несчастных случаев, чем пассажиры внедорожников с цельным кузовом.Наконец, хотя автомобили с кузовом на раме лучше подходят для бездорожья, иногда на обычных дорогах они создают более жесткие условия.

Преимущества дизайна Unibody

Автомобили Unibody стали доминировать на рынке по многим причинам. Помимо превосходных функций безопасности и лучшей экономии топлива, их легче проектировать. Программное обеспечение для автоматизированного проектирования позволяет автопроизводителям лепить корпуса автомобилей, как глину, для получения точных контуров. Сложные производственные процессы позволяют быстро откачать эти оболочки, даже если они состоят из множества материалов, которые необходимо сваривать или склепывать, и частей, которые необходимо прикреплять.Поскольку автомобили без кузова встречаются гораздо чаще, чем автомобили с кузовом на раме, найти такой для покупки также проще. Кроме того, низкий центр тяжести unibody снижает вероятность опрокидывания и обеспечивает более плавную езду. Многие внедорожники unibody управляются так же плавно, как и автомобили.

Недостатки конструкции Unibody

Несмотря на свои преимущества, автомобили unibody не выдерживают крутящего усилия так же, как автомобили с кузовом на раме. В результате транспортировка и движение по бездорожью затруднены с автомобилями с цельным кузовом. Внедорожники Unibody также дороже в ремонте, поскольку повреждение части внедорожника чаще всего приводит к повреждению всего.

Хотя исследования указывают на то, что внедорожники без кузова более безопасны, чем внедорожники с кузовом на раме, различия в среднем возрасте модели между двумя типами транспортных средств могут быть смешивающей переменной. Транспортные средства с кузовом на раме перекошены в прошлое, и с момента перехода на монококи в конструкции транспортных средств произошло много не связанных с этим улучшений, а также усовершенствованы технологии помощи водителю, которые стали доступны на автомобилях с кузовом на раме и цельных кузовах.

Какой тип автомобиля вам подходит? Это зависит от того, как вы планируете его использовать.Если вам нужен более дешевый ремонт, превосходная буксировочная способность и лучшие проходимость по бездорожью, вы можете предпочесть автомобиль с кузовом на раме. Если вам нужна лучшая управляемость, большая экономия топлива и более безопасная поездка, цельный автомобиль может вам больше понравиться.

Кузов на раме против Unibody против монокока: в чем разница?

Есть больше способов построить автомобиль, Горацио, чем мечтает ваша философия: корпус на раме, цельный корпус, монокок, пространственная рама, каркасное шасси. Что все они означают? Какая разница? А что лучше?

Что такое конструкция «корпус на раме»?

Первые автомобили были изобретены путем отцепления лошади от повозки, затем крепления двигателя и средства, с помощью которого она могла вращать колеса.К этой рудиментарной раме, или «подвижному шасси», в конечном итоге были добавлены различные стили кузова — кабина и кровать, открытый кузов с несколькими сиденьями, закрытый кузов и т. Д. По мере развития зарождающейся автомобильной промышленности концепция структурной рамы, несущей трансмиссия и подвеска, к которым затем был прикреплен кузов (предпочтительно с помощью виброизолирующих опор), трансформировались в различные конструкции рамы.

• Самой простой была лестничная рама , состоящая из симметричных продольных рельсов, соединенных рядом боковых опорных элементов, напоминающих лестницу.Эта конструкция до сих пор используется в большинстве полноразмерных пикапов и внедорожников, а также практически во всех рабочих грузовиках средней и большой грузоподъемности.
• Первым драматическим шагом вперед стало шасси с жестким стержнем, соединяющим переднюю и заднюю рамы подвески, одна из которых поддерживала трансмиссию. Британский Rover 8hp 1904 года и французский Simplicia 1909 года были первыми последователями этой идеи. Австрийский инженер Ганс Ледвинка также отстаивал его на чехословацких Tatra, начиная с Tatra T11 1923 года, и эта конструкция до сих пор используется на современных тяжелых грузовиках Tatra.Приглашенный судья MotorTrend «Автомобиль года» Крис Теодор также запатентовал конструкцию магистрали UniChassis, предназначенную для мелкосерийного производства.
• Рама платформы представляла собой концепцию, в которой структурные панели пола были объединены с перилами для повышения жесткости. Знаменитый Volkswagen Beetle назвал этот дизайн «кузов на сковороде», а Mercedes на своих моделях «ponton» 50-х и 60-х годов назвал его «рамным полом».
• Во многих американских автомобилях 1950-х годов использовалась конструкция X-frame , в которой структурные рельсы сходятся в середине автомобиля, но эта конструкция обеспечивает небольшую защиту от бокового удара или ее отсутствие.
• Это привело к появлению концепции рамы по периметру , в которой рельсы рамы загибаются наружу между шинами, чтобы охватить места для сидения. Этот дизайн заменил X-образную раму, которая использовалась в качестве основы для большинства полноразмерных американских автомобилей в течение многих лет, включая Ford Crown Victoria 2012 года выпуска.
• Конструкция кузова на раме возрождается в легковых автомобилях с новой концепцией шасси для скейтборда : низкопрофильное шасси, которое полностью объединяет трансмиссию и подвеску, к которой можно прикреплять различные кузова.Низкопрофильный характер электродвигателей и батарей поддается этой идее, и GM был одним из первых ее сторонников с концепцией AUTOnomy 2002 года, которая объединила топливный элемент, водородные баки и батареи в подвижное шасси, приводимое в движение четырьмя колесами. моторы (с кузовом он был показан в концепте Hy-Wire 2003 года). Бесчисленные электромобили от Tesla Roadster и Model S и далее использовали некоторую приближение концепции шасси скейтборда.

Посмотреть все 18 фото

Что такое Unibody Design?

Unibody — это сокращение от корпуса устройства или унифицированного корпуса, что означает, что корпус, половицы и основные структурные опоры шасси и элементы защиты от столкновений свариваются, склеиваются, сформовываются или каким-либо образом объединяются в единый структурный элемент.Этот метод строительства технически сложнее спроектировать и построить, но он дает возможность значительной экономии веса по сравнению со сборкой кузова и последующей его установкой на отдельную конструкцию. Его первое применение в автомобилестроении было на «торпедо» Lancia Lambda 1922-1931 годов, где это помогло уменьшить как высоту, так и вес автомобиля. Эта технология строительства получила серьезный импульс в 1934 году, когда Йозеф Ледвинка, инженер поставщика автомобильных кузовов Budd Company (и дальний родственник главного инженера Tatra Ханса Ледвинки), разработал концепцию унифицированного кузова, которую переняли и Citroën, и Chrysler. в производство на Citroën Traction Avant 1934 года и Chrysler Airflow 1934 года (последний по-прежнему имел раму шасси, но она была приварена к кузову и, следовательно, унифицирована).Обе компании рекламировали силу своего единого тела, сбивая машины со скал.

Подавляющее большинство современных автомобилей и кроссоверов внедорожников теперь имеют цельную конструкцию, хотя в некоторых по-прежнему используется концепция воздушного потока, при которой сваривается то, что почти выглядит как полная рама снизу, чтобы добавить жесткости и прочности, а также уменьшить шум, вибрацию и резкость — придумал Jeep название UniFrame для описания этой техники строительства применительно к моделям XJ Cherokee и WJ Grand Cherokee.Забавный факт: пикапы Comanche на базе XJ модели 1986-1992 годов Jeep имели отдельный пикап, установленный (не приваренный) к удлинителю UniFrame с X-образными скобами, который был приварен к кабине (концепция, которая оказалась на тяжелее, чем аналогичный корпус на раме был бы и, следовательно, с тех пор не использовался).

Посмотреть все 18 фото

Что такое шасси типа «монокок»?

Простите за наши французские, но это означает «одиночный корпус» или, возможно, «одиночный корпус», если мы говорим о лодках, а это не так.В монококовых конструкциях, как и в экзоскелетных насекомых, кожа является структурной, выдерживая растягивающие и сжимающие нагрузки. Раньше это был популярный способ постройки самолетов, но большинство современных самолетов дополняют свою структурную оболочку какой-то внутренней структурой, делая их полумонококами. Немногие коммерческие дорожные автомобили когда-либо использовали настоящую монококовую конструкцию, но мир гонок принял эту форму. Гоночный автомобиль Lotus 25 Formula 1 1962 года впервые отличался алюминиевым монококовым кузовом / шасси, а McLaren впервые представила теперь широко используемую монококовую конструкцию из композитного армированного углеродным волокном гоночного автомобиля на своем гоночном автомобиле MP4 / 1 1981 года.В конечном итоге это привело к появлению первого серийного легкового дорожного автомобиля с монококовой конструкцией из углеродного волокна — могущественного McLaren F1 1992 года. Все современные McLaren и многие их современники используют схожую архитектуру.

Что такое пространственно-каркасный дизайн?

По сути, космический каркас можно считать противоположностью монокока. Здесь внутренний каркас из металлических труб или композитных стрингеров несет большую часть нагрузки, в то время как внешний кузов несет очень небольшую нагрузку — как человеческий скелет / кожа.Идея была впервые предложена для автомобильного использования изобретателем Уильямом Б. Стаутом в его «Скарабей» в стиле ар-деко (это прадед минивэна). Maserati Tipo 61 1959 года, возможно, популяризировал эту концепцию, но Porsche Type 360 ​​Cisitalia считается первым гоночным автомобилем с космической рамой в 1947 году. Настоящий метод конструкции с трубчатой ​​пространственной рамой позволяет производить мелкосерийное производство. так как конструкция может быть легко сварена без дорогостоящих штамповочных прессов и сварочных приспособлений — отсюда ее популярность в гонках.Некоторые источники расширяют определение, чтобы включить любую структуру эндоскелета с ненапряженной кожей (например, у Pontiac Fiero с пластиковым корпусом, автомобилей серии S Saturn и минивэнов GM DustBuster), но эти конструкции в основном штампованы и сварены.

Посмотреть все 18 фото

Что лучше?

Ответ полностью зависит от варианта использования. Хотите построить гоночную машину в своем гараже? Сделайте все для Birdcage Maserati и сварите себе гибкую космическую раму — или, еще лучше, распечатайте трехмерную печать какой-то сложной, оптимизированной с помощью компьютерного дизайна, легковесной конструкции монокок-шасси , подобной вдохновленной черепахой концепции EDAG Genesis, продемонстрированной на выставке 2014 Женевское шоу или как Divergent 3D планирует использовать в своем Czinger 21C.Эти подходы обещают легкий вес и низкие инвестиции для небольшого производства или разовых сборок. Монококи из углеродного волокна или алюминия — определенно единственный выход, если вы планируете продавать суперкар или гиперкар. Вы рассчитываете обременять свой автомобиль тоннами, а не фунтами? Затем рам лестничные шасси, вероятно, лучше, хотя Tatra до сих пор делает магистральных шасси работы по его громили. Для подавляющего большинства повседневных седанов, люков и кроссоверов нет ничего лучше сочетания легкого веса, высокой прочности и разумной стоимости, чем у модели unibody design .То есть до тех пор, пока электрические и / или автономные транспортные средства не начнут распространяться и производители не будут стремиться к унификации, простоте производства и универсальности шасси для скейтборда , которое позволяет стандартизировать ходовую часть с вариациями «цилиндра» или кузов. Швейцарский производитель концептуальных автомобилей Rinspeed продемонстрировал различные концепции SNAP, в которых кузов для перевозки пассажиров заменяется кузовом для перевозки грузов или торговли, чтобы удовлетворить потребности в поездках и торговле, которые меняются в течение рабочего дня.

Полный список всех внедорожников с кузовом на раме, проданных в Америке в 2016 году, и насколько хорошо они все продаются

Из 6,4 миллиона внедорожников, проданных в Америке в течение 2015 календарного года, 698 635 были традиционными внедорожниками с кузовом на раме.

2016 Продажи внедорожников с кузовом на раме в США по модели

Учитывая, что всего 10,9% рынка грузовых автомобилей принадлежит ess-you-vees , легко сделать вывод, что эти предшественники современного кроссовера проиграли войну.Но это не значит, что многие из этих настоящих внедорожников не покидают поле битвы с некоторыми трофеями. Ниже мы составили полный список из 18 рамных внедорожников, представленных на рынке в Америке в 2016 году, а также некоторые данные о рынке.

Если оставить в стороне Nissan Xterra и Toyota FJ Cruiser — внедорожники, снятые с производства и не имеющие потенциала для значимого объема продаж в США в 2016 году, — 13 из 18 перечисленных здесь внедорожников с кузовом на раме показали улучшенный объем продаж в США в 2015 году. Фактически, как внедорожник. / кроссовер составил 16% в годовом исчислении U.S. улучшение продаж в 2015 году, пять грузовых автомобилей с кузовом на раме росли быстрее, чем в целом по сектору.

Вверху: Toyota Land Cruiser. Вверху: Jeep Wrangler Rubicon Unlimited

Почти три из каждых десяти рамных внедорожников, проданных в Америке в 2015 году, были Jeep Wranglers и Wrangler Unlimited. В рекордный год для автомобильной промышленности Jeep Wrangler по существу соответствовал темпам роста быстроразвивающегося сектора внедорожников / кроссоверов с собственными рекордными продажами: почти 203 000 единиц.

американцев зарегистрировали более 6,4 миллиона грузовых автомобилей в 2015 году, почти 690 000 из которых были внедорожниками с кузовом на раме. Вполне возможно, что первая цифра превысит 7 миллионов единиц в 2016 году. Степень, в которой этот традиционный сегмент внедорожников способствует расширению рынка, будет оставлена ​​до 18 автомобилей в этом полном исчерпывающем списке всех проданных внедорожников с кузовом на раме. в США в 2016 году.

(Примечание. Теперь этот список можно сортировать. Просто щелкните заголовки столбцов.)

Кузов на раме Распродажа внедорожников В 2016 году	Календарь на 2015 год Год Продажи в США	ГОД% Изменение	2015 SUV / CUV Доля рынка США	2016 EPA Город / шоссе MPG (4WD)
Кадиллак Эскалейд	21 230	9.0%	0,33%	15/21
Кадиллак Эскалейд ESV	14 691	33,7%	0,23%	14/20
Шевроле Пригород	50 866	-7,5%	0,79%	15/22
Шевроле Тахо	88 342	-9,6%	1,37%	16/22
Ford Expedition	41 443	-7.1%	0,64%	15/20
GMC Yukon	42 732	2,8%	0,66%	16/22
GMC Юкон XL	31,334	5,3%	0,49%	15/20
Инфинити QX80	15,646	21,0%	0,24%	13/19
Jeep Wrangler	202 702	15.6%	3,15%	17/21
Ленд Ровер LR4 *	9 031	93,0%	0,14%	15/19
Лексус GX460	25 212	11,1%	0,39%	15/20
Лексус LX570	3,884	-4,1%	0,06%	13/18
Линкольн Навигатор	11 964	14. 7%	0,19%	15/20
Мерседес-Бенц G-класс	3 616	17,0%	0,06%	13/14
Ниссан Армада	12 737	1,1%	0,20%	18/12
Toyota 4Runner	97 034	26,2%	1,51%	17/21
Тойота Ленд Крузер	2 687	-14.9%	0,04%	13/18
Тойота Секвойя	12 583	6,6%	0,18%	13/17

* LR4, ранее известный как LR3, а в других местах как Discovery, использует что-то вроде гибридной конструкции лестничной рамы / монокока. Land Rover называет это IBF, что означает интегрированная рама кузова.

Тимоти Каин — основатель GoodCarBadCar.net, который уделяет большое внимание бесплатной и частой публикации данных о продажах автомобилей в США и Канаде. Подпишитесь на Twitter @goodcarbadcar и на Facebook.

Вот почему лестничное шасси так подходит для внедорожников

Шасси лестничного типа может показаться, что они пришли прямо из Ветхого Завета, но есть причины, по которым серьезные внедорожники и грузовые автомобили все еще используют их

Лестничное шасси Suzuki Jimny 2019 года

Скромное лестничное шасси можно упомянуть в одном ряду с ведущими мостами.Оба кажутся старыми, как холмы, по сравнению с новейшими и предположительно лучшими эквивалентными технологиями, и все же оба продолжают использоваться на определенных типах транспортных средств. В новом Suzuki Jimny используется и то, и другое.

Автопроизводители (часто) не глупы. Их маркетинговые отделы знают, что «новое» продается, независимо от того, лучше оно или нет, но в некоторых случаях старая поговорка «не сломал / не чинишь» звучит справедливо вплоть до пентхауса генерального директора.

Джимни веселья

В наши дни в большинстве автомобилей используется монококковое шасси, которое часто называют unibody.Шасси автомобиля — это каркас, на котором сидят панели кузова и внутри которого крепятся жирные детали. Передние и задние стойки также являются неотъемлемой частью шасси. Он может быть изготовлен из любых металлов и композитов в соответствии с вашим бюджетом. Он легкий, эффективный и безопасный, потому что дизайнеры могут легко создать эффективные зоны деформации.

С другой стороны, жесткость, за которую изначально хвалили монококи, не всегда реализуется на внедорожниках.Их легкий вес и то, насколько легко их можно смять, не делают ничего хорошего для амбиций серьезного болтуна. Легкий вес — это хорошо, но есть и другие вещи, которые важнее.

Лестничные шасси тяжелые, обычно стальные и исключительно прочные.Стальная смесь отлично амортизирует удары, обеспечивая более щадящую езду по камням и колеям. Лестничное шасси гораздо проще починить, если вы его тоже повредите, а это очень важно для рабочих лошадок, которые долго служат.

Одним из факторов, который может свести с ума серьезного водителя по бездорожью, является скручивание кузова. Когда одно или несколько колес находятся в воздухе, шасси пытается изгибаться, забирая с собой кузов. На правильно построенном шасси с лестницей, например на Land Rover Discovery 4, почти нулевой прогиб даже при полном сочленении оси с двумя колесами, находящимися в воздухе.Мы читали и слышали анекдотические свидетельства того, что некоторые современные монококи так сильно изгибаются в этих сценариях, что владельцы иногда не могут даже открыть и / или закрыть двери, чтобы проверить землю под своей наклонной машиной.

Лестничное шасси: хорошо для этого

Использование лестничного шасси дает дополнительные преимущества в отношении долговечности.Поскольку корпус вместе со всем остальным просто прикручивается к лестнице, детали и даже целые секции могут быть заменены относительно легко. Случайно уронил маленький шарик для обрушения на свой Jeep Wrangler? Новые детали вернут его в нормальное состояние в кратчайшие сроки. Разбитое шасси? Приварите эту присоску (как следует) и продолжайте. Вы даже можете поменять местами весь кузов, если хотите, без ущерба для основных функций автомобиля.

Простота со стороны лестничного шасси. Это удешевляет их проектирование и серийное производство.Это удобно, если вы, как Suzuki, хотите сохранить низкую цену или, как Land Rover, вместо этого хотите потратить деньги на качественную подвеску и надежную механику.

Здесь важен простой ремонт

Тип шасси — это лошади для курсов. Несомненно, дорожным автомобилям лучше использовать монокок из-за его небольшого веса, лучших характеристик управляемости и улучшенных вариантов упаковки. Для транспортных средств, где высота не является проблемой, где надежность и ремонтопригодность имеют первостепенное значение и где простота является преимуществом, которое может быть разницей между доставкой вас домой и оставлением вас в стране медведей без мобильного сигнала, просто нет ничего лучше, чем лестница. шасси.

Тип рамы автомобиля имеет значение

Вопрос: Мне посоветовали купить автомобиль с рамой по всему периметру, а не автомобиль с блочной конструкцией, если я вообще беспокоился о безопасности.Вы можете объяснить разницу? Какие популярные автомобили сегодня строятся с полнопериметрическими рамами? — М.Е.

Ответ: Подавляющее большинство новых автомобилей производятся с так называемым модульным кузовом или цельным кузовом, в котором сам кузов выступает в роли рамы. В автомобиле unibody поддон из листового металла, крылья и крыша, среди прочего, сварены и скреплены болтами, чтобы выдерживать нагрузку на автомобиль. Колеса просто крепятся к кузову.

Умирающая порода автомобилей, однако, имеет полноразмерные рамы.Эти автомобили имеют две тяжелые стальные балки, которые проходят по всей длине автомобиля. К этой раме прикреплены колеса, и она принимает на себя нагрузку всей машины.

Автомобили с полной рамой часто рекламируются как более безопасные, чем автомобили без кузова. Однако не всегда верно, что цельный автомобиль небезопасен при столкновении средней тяжести. Но вы можете быть уверены, что цельный автомобиль почти всегда будет получать гораздо больший физический урон при столкновении, чем полнокадровый автомобиль.

Производители автомобилей попытались сделать автомобили более безопасными, сконструировав их таким образом, чтобы их кузов разрушился при аварии, тем самым поглощая часть силы удара. Это помогает сделать большие переднеприводные автомобили с цельными рамами более безопасными, но также делает их уязвимыми для серьезных повреждений при небольшом столкновении. Центровка на некоторых автомобилях с цельной конструкцией может быть нарушена только при незначительных столкновениях, а счета за ремонт могут быть астрономическими, даже если повреждения кажутся незначительными.

В автомобиле с полной рамой рама сама будет нести большую часть нагрузки при крупной аварии. Рама может изгибаться, но ее можно выпрямить гораздо эффективнее, чем цельную конструкцию.Обычно полнокадровые автомобили — это полноразмерные модели, которые являются самыми тяжелыми автомобилями на дороге, что дает находящимся в них пассажирам дополнительную меру защиты.

Что касается малолитражек, то почти все они оцениваются федеральным правительством как одни из наименее безопасных автомобилей. Многие из этих автомобилей едва ли весят тонну по сравнению с некоторыми более крупными автомобилями, которые весят вдвое больше.

Наконец, вы можете приобрести публикацию, в которой перечислены результаты государственных краш-тестов различных моделей автомобилей. Эти правительственные испытания показывают, что размер и вес автомобилей — не единственные факторы, влияющие на безопасность.Способность стекол автомобиля оставаться на месте, а также расположение рулевых колес и приборных панелей также имеют решающее значение для безопасности пассажиров.

Некоторые из автомобилей, которые все еще имеют полные рамы, — это Chevrolet Caprice, Ford LTD, Lincoln Town Car, Mercury Grand Marquis и Cadillac Fleetwood. Некоторые пикапы и легковые грузовики также имеют полные рамы.

В: Мне всегда интересно, что означает табличка с надписью «Дизель №2». Есть ли такое понятие, как дизель №1, и лучше или хуже, чем дизель №2.2? В грузовиках используется тот же дизель, что и для легковых автомобилей, и если нет, в чем разница? — М.В.

A: Дизель № 1 действительно существует, но в основном его продают зимой в более холодном климате. Дизель № 2 содержит больше парафина и плохо течет при очень низких температурах. Это может привести к тяжелому запуску и снижению производительности. Грузовики используют то же дизельное топливо, что и легковые автомобили.

Ральф Вартабедян не может лично отвечать на почту, но в этой колонке он ответит на вопросы по автомобильной промышленности, представляющие общий интерес.Не звоните. Пишите в свои колеса, раздел «Вы», The Times, Times Mirror Square, Los Angeles .

Рама (автомобиль) Факты для детей

A Рама автомобиля , является основным конструктивным элементом автомобиля. Все остальные компоненты подключаются к раме. Другой термин для этой конструкции — корпус на раме . Рама автомобиля является частью шасси.

Первые автомобили почти все были построены на раме. С тех пор почти все автомобили изменились на цельную конструкцию (см. Ниже).Последним серийным автомобилем Великобритании с шасси был Triumph Herald, выпуск которого был прекращен в 1971 году. Напротив, сегодня почти все грузовики и автобусы по-прежнему используют рамы шасси.

Типы

Рама лестницы

Названный из-за того, что он напоминает лестницу, лестничная рама является самой простой и старейшей из всех конструкций. Он имеет две направляющие, или балки, и соединяющие их поперечины. Большинство производителей перестали использовать их в автомобилях примерно в 1940-х годах. Сейчас их можно увидеть в основном на грузовиках.

Unibody

В конструкции unibody (также unit body ) листовой металл корпуса также является рамой. В некоторых областях он может использовать подрамники. Дизайн Unibody впервые появился в 1930-х годах на некоторых автомобилях Citroën. Многие современные автомобили используют цельную конструкцию, включая автомобили, минивэны и кроссоверы. В некоторых внедорожниках используется цельная конструкция. Примером может служить Dodge Durango.

Образы для детей

• Рама без покрытия трапа автомобиля

• Proton Prevé с цельной конструкцией

• Рама пикапа. Обратите внимание на шляпообразную поперечину на заднем плане, c-образные рельсы и поперечину в центре и небольшую дугу над осью.

• Высокопроизводительная нестандартная рама с использованием направляющих в коробку и трубных секций

• Шасси пикапа с двигателем, трансмиссией, подвеской и колесами

• Лестничное шасси с диагональными поперечными распорками и отверстиями для освещения

• Кузов-шасси Citroën Traction Avant (1934)

• 1942 Nash Ambassador 600 чертеж в разрезе

• Saab 9000 «ячейка безопасности» красного и оранжевого цветов (2005)

• Магистральное шасси Lotus Elan

  1962 года выпуска

• Прототип Anadol FW11 с рамой по периметру

• Lamborghini Aventador имеет центральный монокок из углеродного волокна, передний и задний стальные подрамники, на которых крепятся механические элементы.

Некоторые основные советы по проектированию шасси и рамы транспортных средств

Ключевые слова: шасси и рамы автомобилей , дизайн, IPPD — Комплексная разработка продуктов и процессов, SSS — Простые структурные поверхности.

1. Введение

Автомобильная промышленность — одна из крупнейших и наиболее инновационных в отрасли. Почти все производимые автомобили и транспортные средства производятся массовым производством, но в самом начале автомобили производились по тем же технологиям ручного мастерства, которые веками использовались для строительства конных экипажей. Из-за большого количества компонентов, а сборка зависит от соединения элементов, процедура была изменена. Он был начат Генри Фордом, который разработал методы массового производства, основанные на предварительном производстве винтовок во время Гражданской войны в США.Линейное производство основывалось на специальных гусеницах, поэтому шасси автомобиля перемещали через следующие сборочные станции с накладными компонентами магазина. Таким образом, автомобильная промышленность из небольших мастерских, производящих автомобили ручной сборки, превратилась в огромную корпорацию с технологиями массового производства и цепочкой поставок компонентов. Вторым важным фактором изменения производственных процессов и технологий стало развитие строительства. От первой конструкции на основе конных экипажей с деревянным шасси и каркасом до современных конструкций из стали, легкой стали (или даже ULSAB — Ultra Lightweight Steel Auto Body) или волоконных конструкций.Помимо непосредственных инженерных вопросов, проектировщик транспортных средств должен учитывать политические вопросы, такие как загрязнение и переработка. Таким образом, исследования материалов двигателя и кузова автомобиля с точки зрения экологии и безопасности проводятся постоянно. Новые материалы вызывают изменения в конструкции из-за различных физико-механических свойств [1-7].

Первые коммерческие автомобили (грузовики и автобусы) были основаны на паровых вагонах. Типичным примером был паровоз на базе железнодорожной техники.Ко времени Первой и Второй мировых войн промышленность коммерческого автотранспорта получила развитие. Одна из наиболее специфических групп коммерческих автомобилей — это специальные большегрузные автомобили, часто эксплуатируемые в условиях бездорожья в различных условиях и на неровном грунте. Вопросы поглощения вибрации, динамики автомобиля и устойчивости на местности становятся важными факторами при разработке проекта и новых конструкций. Транспортные средства такого типа имеют большой диапазон нагрузок, от генеральных до бетонных. Он может быть спроектирован, разработан, изготовлен и установлен кузова грузовых автомобилей и прицепов для любого использования в соответствии со специальными и индивидуальными требованиями [8-10].

2. Конструкция автомобиля

Самый первый этап производства автомобиля — это проектирование. Дизайн можно рассматривать как деятельность по поиску наилучшего (оптимального) решения инженерной проблемы в рамках определенных ограничений. Весь процесс, включающий решение от концепции до оценки, включая безопасность, комфорт, эстетику, эргономику, производство и стоимость. Проектирование — это интегрированная, многоэтапная операция, которая должна быть гибкой, чтобы допускать модификации для конкретных проблем и всех требований, возникающих в течение всего процесса.Одним из методов управления, используемых для проектирования, является IPPD (Комплексная разработка продуктов и процессов). IPPD способствует достижению целей по стоимости и производительности от концепции продукта до производства, включая поддержку на месте. Есть 10 ключевых направлений IPPD:

— клиентоориентированность,

— параллельная разработка продуктов и процессов,

— раннее и непрерывное планирование жизненного цикла,

— максимальная гибкость для оптимизации и использования уникальных подходов подрядчиков,

— поощрять надежную конструкцию и улучшенные возможности процесса,

— планирование, управляемое событиями,

— мультидисциплинарная командная работа,

— расширение прав и возможностей,

— бесшовные инструменты управления,

— проактивная идентификация и управление рисками [12].

Требования к современным автомобилям и большегрузным транспортным средствам вызывают множество задач при проектировании транспортных средств. Помимо основных задач, таких как правильная идентификация двигателя, трансмиссии, рулевого управления, подвески, тормозов с точки зрения безопасности, полезности и комфорта, все более важными становятся свойства материалов и геометрия конструкции. Также важными требованиями для заказчика становятся шум, вибрация и резкость. Следует подчеркнуть роль выносливости и долговечности при проектировании и производстве надежного автомобиля.

Также выросли требования к грузовым автомобилям. Спектр и сфера потенциального использования и возможности применения становятся очень широкими. Таким образом, эти автомобили начинают рассматриваться для покупателя не только с точки зрения полезности, но и, чаще, с точки зрения комфорта и безопасности, как в случае с легковыми автомобилями. Это причины для инновационных решений в современном автомобиле. Одна из них — промежуточная рама. Требования к промежуточной раме сосредоточены на нагрузках (грузах) или использовании транспортного средства и устойчивости кузова (надстройки).Поскольку применение транспортного средства или требования к нагрузке определяют форму и объем конструкции, стабильность будет реализована как жесткость и пружинные / демпфирующие свойства соединений. Жесткие на кручение тела не могут влиять на гибкость рамы шасси при кручении. Они должны быть подключены к шасси таким образом, чтобы они были гибкими на скручивание в соответствии со спецификациями директив по монтажу кузова / оборудования. Для этого используются неподвижные подшипники и поворотные подшипники. В связи с типом специальных корпусов установка орудий и корпусов становится очень важной [13].

В процесс проектирования шасси входят:

— нагружение,

— тип шасси,

— структурный анализ.

Очень важным вопросом конструкции транспортного средства является выбор материала в соответствии с необходимыми экспериментальными и аналитическими данными и эксплуатационными характеристиками (например, коррозионной стойкостью). В настоящее время доступен широкий спектр сплавов с различными свойствами, термообработкой и производственными возможностями. Таким образом, эти материалы заменили сталь и медные сплавы во многих компонентах автомобилей.Новые материалы, такие как алюминиевые сплавы, полимеры и композитные материалы, чаще используются даже в качестве кузова (кузовных панелей) автомобилей. Таким образом, первый этап определит, какая группа металлов или других материалов может быть использована в соответствии с экспериментальными и аналитическими данными. В зависимости от области применения инженер-конструктор должен учитывать материал и механические свойства из-за сил, ожидаемых во время эксплуатации транспортного средства. Достаточно сильная сила вызовет определенную деформацию.Таким образом, дизайнеры и инженеры должны понимать и сравнивать многие параметры материалов. Например:

— Прочность — это способность материала противостоять силе без остаточной деформации.

— Прочность на сжатие — это способность противостоять толкающей силе.

— Прочность на скручивание — это способность выдерживать скручивающую силу.

Другие важные свойства: прочность на разрыв, эластичность, пластичность, твердость, вязкость, стабильность размеров и долговечность.

3. Конструкция шасси и рамы автомобиля

Одним из фундаментальных и важнейших этапов процесса проектирования является разработка шасси и рамы автомобиля, особенно для спецтехники большой грузоподъемности. Проектирование шасси транспортного средства следует начинать с анализа загружений. Следует рассмотреть пять основных вариантов нагрузки:

— случай изгиба: нагрузка в вертикальной плоскости в плоскости x-z из-за веса компонентов, распределенных вдоль рамы транспортного средства, которые вызывают изгиб вокруг оси y;

— случай кручения: кузов транспортного средства подвергается действию момента, приложенного по осевым линиям оси за счет приложения восходящей и нисходящей нагрузок на каждую ось.Эти нагрузки приводят к скручивающему действию или крутящему моменту относительно продольной оси x;

— комбинированные изгибающие и скручивающие нагрузки;

— боковая нагрузка: создается в зоне контакта шины с землей. Эти нагрузки уравновешиваются центробежными силами;

— продольная и кормовая нагрузка: возникает, когда транспортное средство ускоряется и замедляется силами инерции [14,15].

Оси транспортного средства и направления основных движений изображены на рис. 1.

Фиг.1. Оси автомобиля и направления основных движений [16]

Для случая статической нагрузки необходимо рассмотреть пример наихудших условий нагрузки, а также перегрузки. Коэффициенты, обычно применяемые для случая статической нагрузки, особенно для транспортных средств с большим вылетом, содержащих сосредоточенные нагрузки (например, автобусы с задним двигателем). Такие нагрузки приводят к возникновению высоких изгибающих моментов на задней оси. Различные динамические условия, рассматриваемые здесь для определения осевых нагрузок, рассматриваются в [17].Если мы рассмотрим динамические нагрузки, вызванные взаимодействием транспортного средства с дорожным покрытием, это либо движущиеся нагрузки, либо случайные нагрузки. В некоторых публикациях сообщается о ряде полевых измерений и теоретических исследований, которые показали, что нагрузки на дорожное покрытие, вызванные вибрацией транспортного средства, являются движущимися стохастическими нагрузками [18, 19].

Кроме того, жесткость на кручение является важной характеристикой конструкции шасси. Из-за влияния на безопасность и комфорт езды [20]. Таким образом, целью конструкции является повышение жесткости на кручение без значительного увеличения веса шасси.

Одним из наиболее интересных методов проектирования шасси и рамы является метод SSS (простые структурные поверхности). Это простой аналитический подход для первоначального анализа предварительной концепции проекта. Метод НДС используется для анализа простых конструкций с использованием тонких пластин в качестве элементов конструкции. Его можно считать жестким только в своей плоскости. Представление конструкции транспортного средства с помощью SSS было описано много лет назад в [21]. Некоторые примеры изображены на рис. 2, где η — количество плоских конструктивных элементов (подсборки).

Рис. 2. Изображения конструкции транспортного средства от SSS [21]

При анализе конструкции делаются два ключевых допущения. Во-первых, структура статически определима [22]. Это предположение ограничивает точность, особенно при проектировании транспортных средств, где используется ряд дублирующих структур. Второе предположение заключается в том, что лист не может реагировать на плоские нагрузки, он имеет нулевую жесткость по отношению к нагрузкам, приложенным перпендикулярно поверхности. При анализе транспортного средства используется систематический подход, при котором листы анализируются по одному, начиная с листов, содержащих входные нагрузки, которые были рассчитаны отдельно. Конечным результатом будут краевые нагрузки каждого листа, как показано на рис. 3 [23]. Таким же методом можно проводить моделирование конструкций для коммерческого или специального транспорта. Некоторые примеры простой конструкции фургона SSS изображены на Рисунке 4.

Рис. 3. Диаграмма краевой нагрузки — половина автомобиля [22]

Некоторые недостатки метода НДС при проектировании транспортных средств:

— проблема в концепции дизайна,

— гибкость рамы задней двери простой коробки приводит к тому, что крутящий момент полностью переносится на пол или раму шасси,

— если окружающая рама имеет низкую жесткость, стекло может быть нагружено чрезмерно.

Для коммерческого и специального транспорта очень важна полезность автомобиля во время эксплуатации. Это становится ударным фактором, особенно для специальных тяжелых транспортных средств, которые предназначены для определенных условий эксплуатации и определенной цели использования. Таким образом, существует много типов шасси. Начиная с исторических лестничных рам, использовавшихся в ранних легковых автомобилях. Эти рамы выдерживают всю нагрузку, но могут приспособиться к самым разным формам тела. Он имеет хорошую прочность на изгиб и жесткость, но очень низкую жесткость на кручение.Эти рамы до сих пор используются в легких коммерческих транспортных средствах, таких как пикапы. Другой тип — это крестообразные рамы, которые могут нести скручивающие нагрузки, поскольку ни один из элементов рамы не подвергается действию крутящего момента. Он состоит из двух прямых балок и имеет только изгибающие нагрузки. Каркас задней части торсионной трубки (трубки-каркаса) выполнен из закрытого коробчатого сечения в качестве основного каркаса. Поперечные балки выдерживают боковые нагрузки, изгиб и скручивание каркаса позвоночника. Преимущество использования трубок по сравнению с предыдущими секциями с открытыми каналами состоит в том, что они лучше сопротивляются скручивающим усилиям.Типичным шасси для ухода за гонками является пространственная рама, которая представляет собой легкую жесткую конструкцию, состоящую из взаимосвязанных стоек с геометрическим рисунком. Элементы балки несут либо растягивающие, либо сжимающие нагрузки из-за внутренней жесткости треугольной рамы. Как в космической раме, так и в шасси с трубчатой ​​рамой, панели подвески, двигателя и кузова прикреплены к каркасу из труб, и панели кузова не имеют или практически не выполняют конструктивных функций. Другими современными типами конструкций являются монокок (однокорпусная), плоскостная конструкция, рама по периметру пространства, цельная конструкция кузова, современная цельная конструкция корпуса в белом цвете.

Некоторые примеры шасси и рам для специальных транспортных средств показаны на рис. 5-8.

Рис. 4. SSS Конструкция фургона, где SSS 1-6: несущая изгибающая нагрузка, SSS 5-10: несущая скручивающая нагрузка [11]

Рис. 5. Каркас лестницы SSS [1]

Рис. 6. Крестообразная рама [1]

Фиг.7. Структура позвоночника (лотос) [24]

Интересным решением для расширения возможностей обычных рам или шасси для конкретного или определенного назначения и полезности являются промежуточные рамы. В качестве примера промежуточной рамы для специальных транспортных средств, эксплуатируемых на пересеченной местности, конструкция, представленная на рис. 9, была разработана компанией PS Szcześniak.

Рис. 8. Спейс-фрейм — Формула 1 [25]

Фиг.