Рама автомобиля

Несущая часть является одним из важнейших узлов в устройстве автомобиля, ведь благодаря ему можно собрать все узлы автомобиля в единое целое.

В настоящее время используются различные типы деталей подшипников, каждый из которых нашел применение в определенных типах автомобилей. Изначально все автомобили строились на основе несущей части рамы. Но со временем он был вытеснен другими типами, например, почти во всех легковых автомобилях используется грузовой кузов, в котором нет рамы, а все его функции выполняет усиленный кузов. И тем не менее, несущую часть рамы продолжают использовать, в грузовиках и внедорожниках.

Назначение, виды

Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, которая выступает в качестве основы для крепления всех узлов автомобиля: силовой установки, агрегатов трансмиссии, шасси и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части, выполняет всего несколько функций: обеспечивает место для пассажиров и груза, а также выступает в роли декоративного элемента.

Главное положительное качество использования рамы – высокая прочность несущей части. Именно благодаря этому его используют в полноприводных грузовиках и внедорожниках. Но при этом за счет рамы увеличивается общая масса автомобиля.

Кроме того, рама автомобиля позволяет максимально унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. Было время, когда многие автопроизводители выпускали автомобильное шасси со всеми основными деталями (рамы, двигатели, трансмиссии, шасси), на которые «натягивались» разные типы кузовов.

При этом было разработано несколько видов рам, каждая из которых имеет свои конструктивные особенности. Все их можно разделить на:

1. Лонжерон
2. Спинной
3. Космос

Некоторые из этих видов имеют подвиды, а также часто используются комбинированные виды, в конструкции которых присутствуют составные элементы разных рам.

Лонжеронная и ее подвиды

Каркас стрингера автомобиля является наиболее распространенным. В его конструкцию входят две продольные силовые балки — стрингеры, проходящие вдоль всего корпуса и соединенные между собой поперечинами.

Сами стрингеры изготавливаются из стали, а для обеспечения высоких характеристик на кручение используются разные типы профилей сечения: короб, двутавр, швеллер.

Также они не обязательно должны быть однородными, многие стрингеры имеют изгибы как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Например, у некоторых автомобилей рама изогнута спереди и сзади (в районе расположения колес), что позволяет сместить центр тяжести вниз.

Также стрингеры располагаются в строго горизонтальном положении относительно пола и могут быть под углом. Второй вариант используется во внедорожниках.

Стрингеры соединяются поперечинами, которые могут располагаться по-разному. В так называемом каркасе лестничного типа ригели крепятся перпендикулярно косоурам (считается классическим). Но есть и конструкции, где эти составляющие расположены под углом: К-образные и Х-образные рамы.

X-образная лонжеронная рама

Для соединения стрингеров с поперечинами применяют сварку (на квадроциклах), заклепки (на грузовиках). В некоторых случаях используются болтовые соединения. Для крепления узлов автомобиля и лонжероны, и поперечины снабжены кронштейнами.

Подвидом стрингерной рамы является периферийный. Его отличительной чертой является большое расстояние между стрингерами. После полной сборки автомобиля они располагаются возле порогов кузова, что значительно повышает устойчивость к боковым ударам, а также позволяет опустить уровень пола (насколько это возможно).

Периферийная рама корвета

Другой тип мачтового шпангоута – Х-образный.Суть конструкции такого шпангоута в том, что стрингеры в передней и задней частях разнесены, а в центральной части максимально уменьшены (пространство между ними позволяет размещать только приводные валы). Внешне этот тип напоминает букву «Х», отсюда и название.

Другой вариант — опорная база. В конструкции этой рамы по-прежнему используются продольные стрингеры, но здесь они соединяются между собой не поперечинами, а днищем. При этом несущая основа, хотя и входит в нее нижней частью, не является элементом кузова, поэтому этот тип относится к рамным.

Зарядная подставка

Хребтовая рама

Стойки хребтового типа менее распространены и фактически используются только на грузовиках Tatra. Основным компонентом опоры этого типа является центральная балка из трубы.

Хребтовая рама

Примечательно, что в таком каркасе в качестве несущих элементов используются некоторые узлы автомобиля, а именно двигатель, коробка передач и картеры бортовых редукторов. Все они связаны между собой центральной балкой, при этом поворот между узлами осуществляется осями, расположенными на трубе.

Особенностью конструкции задних ведущих мостов является то, что передача вращения на колеса осуществляется валами с карданными шарнирами, а не валами, так как главные редукторы жестко закреплены на балке. Но такое устройство, в свою очередь, дает возможность установить независимую подвеску на все колеса автомобиля.

К основным преимуществам этого типа рамы можно отнести высокую устойчивость к кручению и возможность относительно легкого создания многоосного шасси. Для этого нужно всего лишь добавить необходимое количество главных передач и соединить их при помощи центральной балки.

Но рама этого автомобиля использовалась мало из-за сложности обслуживания и ремонта агрегатов трансмиссии, так как для этого необходимо разобрать почти всю раму, чтобы отсоединить главные редукторы и коробку передач. Кроме того, корпус, закрепленный на трубе, расположен довольно высоко над землей. Поэтому этот тип рамы подходит только для грузовых автомобилей.

Пространственная рама

Пространственным является каркас автомобиля, представленный в виде сварного каркаса из труб. Отличается небольшим весом и высокими показателями прочности.

Этот каркас образует не только отсеки для размещения и крепления узлов автомобиля, но и кабину для пассажиров. Кроме того, рама играет еще и роль кузова, которого в машине с такой рамой просто нет, а декоративная отделка крепится прямо на композитные трубы.

Такая рама нашла применение в спортивных автомобилях, а также в самодельных моделях – багги. Примечательно, что даже массивные автомобили с несущим кузовом, которые перестраиваются для соревнований, оснащаются внутренним трубчатым каркасом для повышения жесткости кузова. Но в этом случае установленный каркас нельзя назвать полноразмерным каркасом.

Комбинированные виды

Основные типы несущих деталей рамы перечислены выше. Но, как уже отмечалось, существует множество вариаций комбо-типов.

К ним относится рама вилки. В этом типе встречаются основные компоненты стрингерного и хребтового типов: центральная балка и стрингеры. Конструкция выглядит так: в передней и задней части для крепления узлов автомобиля используются продольные лонжероны, а в центральной части установлена ​​труба (но здесь она не используется для размещения карданных валов). Балка и стрингеры жестко связаны друг с другом.

Рама вилки — это симбиоз нескольких видов, и он не единственный. В некоторых автомобилях применялись конструкции, состоящие, например, из компонентов Х-образной рамы и опорного основания, либо центральной балки и лонжеронов (в отличие от вилки лонжероны расположены только на лбу).

Но есть и варианты, сочетающие в себе разные типы грузовых частей: раму и грузовой кузов. К этому типу относятся так называемые интегрированные рамки. Суть его сводится к тому, что элементы рамы (классическая или периферийная мачта) входят в конструкцию корпуса и интегрируются с ним (жестко связаны друг с другом). Но стоит отметить, что стрингеры обычно расположены только спереди и предназначены для ремонта силовой установки.

Рама интегрирована с кузовом

Еще один вариант сопряжения грузовых частей — кузов с подрамником. Этот элемент выполняет те же функции, что и лонжероны в интегрированном варианте, но в отличие от последнего крепится к кузову при помощи болтовых соединений.

Напоследок отметим, что хотя рама и используется только в автомобилях определенных классов, элементы, входящие в конструкцию, и сейчас используются совсем немного, так как они повышают жесткость грузовых кузовов. Практически в любом легковом автомобиле можно найти распорки или подрамники.