Автомобильная рама — вид несущей системы балочной конструкции, который в настоящее время используется на легковых автомобилях повышенной проходимости, некоторых моделях спортивных автомобилей, грузовых автомобилях многоцелевого назначения, колесных тягачах и длиннобазных шасси, а также на тракторах и автобусах.
В зависимости от конструкции различают следующие основные типы рам:
| — лонжеронные . — хребтовые или центральные . | — решетчатые (пространственные) . — комбинированные. |
а б
Рисунок 1 – Решетчатая рама.
а – спортивный автомобиль . б – автобус.
Решетчатая рама применяется в конструкции спортивных автомобилей (рис.1а) и автобусов (рис.1б). По своей сути она схожа с несущим кузовом. Решетчатая рама обеспечивает высокую жесткость на кручение при сравнительно небольшой массе.
Хребтовые рамы могут быть разъемными и неразъемными. Чаще всего применяются разъемные рамы. Они имеют одну центральную продольную балку, обычно трубчатого сечения (рис. 2). Эта балка составлена из картеров агрегатов трансмиссии (коробка передач, главные передачи) и патрубков, соединяющих эти картеры. Патрубки и картеры соединяются друг с другом с большой точностью при помощи призонных шпилек и болтов. Кроме центральной продольной балки хребтовая рама имеет поперечно расположенные кронштейны с лапами, служащими опорами для крепления кабины, грузовой платформы, двигателя и других агрегатов.
|
|
|
Хребтовые рамы имеют следующие преимущества по сравнению с лонжеронными:
— меньшая масса и материалоемкость машины, так как картеры агрегатов трансмиссии используются в качестве несущих элементов .
— более высокая крутильная жесткость, а также независимая подвеска всех колес, что особенно важно для эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях полноприводных многоосных автомобилей .
— возможность на основе одних и тех же агрегатов и узлов создавать автомобили с разным числом осей и различной базой.
К недостаткам таких рам относятся:
— затрудненный доступ к механизмам трансмиссии при обслуживании и ремонте .
— необходимость использования высокопрочных легированных сталей .
— повышенная конструктивная сложность трансмиссии и подвески .
— высокие требования к точности изготовления и сборке.
Рисунок 2 — Хребтовая рама
Лонжеронная рама. Наиболее широко распространены лонжеронные рамы (рис.3), состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), нескольких поперечных балок (траверс), местных усилителей (там, где это необходимо) и переходных элементов (косынки, накладки и др.).
|
|
|
Лонжероны чаще всего представляют собой тонкостенные балки открытого поперечного сечения. Типичными сечениями являются швеллер, двутавр и Z-образный профиль. Иногда лонжероны имеют замкнутый профиль поперечного сечения (прямоугольник или квадрат). У наиболее распространенных лонжеронов швеллерного типа отношение высоты поперечного сечения к ширине полки составляет 2,8…3,5, а толщина стенки — 5… 10 мм. Балки лонжеронов обычно штампуют из стального листа, реже выполняют из стандартного проката.
Штампованные лонжероны легче и могут иметь переменный профиль по длине рамы, благодаря чему достигается их повышенная равнопрочность. У большинства рам грузовых автомобилей наибольшее сечение лонжерона находится в средней части, а наименьшее — по краям.
Рисунок. 3 — Рама автомобиля КамАЗ
1 — кронштейн крепления переднего буфера . 2- первая поперечина . 3 — правый лонжерон .
4 — кронштейн передней опоры двигателя . 5 — удлинительная «ставка лонжерона переднего моста . 6 — две половины второй поперечины . 7 — кронштейн задней опоры двигателя . 8 — кронштейн крепления поддерживающей опоры силового агрегата . 9 -две половины третьей поперечины . 10 — четвертая поперечина . 11 — удлинительная вставка лонжерона промежуточного моста . 12 — две половины пятой поперечины с усиливающими косынками . 13 — удлинительная вставка лонжерона заднего моста . 14 — шестая поперечина . 15 — раскос задней поперечины . 16 — усилительная накладка задней поперечины . 17 — задняя поперечина . 18 — косынка раскоса . 19- стяжка раскоса задней поперечины . 20 — левый лонжерон . 21 — задний кронштейн передней подвески . 22 — кронштейн крепления верхнего ушка амортизатора . 23 — кронштейн крепления водяного радиатора .
24 — передний кронштейн подвески.
Поперечины, соединяющие лонжероны друг с другом, перпендикулярны к ним или имеют в плане Х-образную форму. Их сечения могут быть открытыми или замкнутыми.
Как и лонжероны, поперечины обычно штампуют из стального листа и устанавливают по мере возможности регулярно в местах крепления кронштейнов рессор, двигателя и топливных баков, в местах установки оси балансирной тележки и т. д. В рамах автомобилей общетранспортного назначения высота профилей поперечин близка к высоте лонжеронов, что приближает эти конструкции к рамам плоского типа. С увеличением грузоподъемности ТС высота профилей лонжеронов существенно возрастает. Для установки агрегатов используются объемы, заключенные между лонжеронами в пределах их высоты. Поперечины в этом случае уже не выполняются равновысокими с лонжеронами. Размеры сечений поперечин существенно уменьшаются, а их число увеличивается.
Лонжероны с поперечинами соединяются преимущественно с помощью клепки в холодном состоянии, реже — сварки. Сварные рамы более жесткие. Их недостатками являются сложность ремонта и наличие после сварки остаточных напряжений. Поперечины крепятся к полкам или стенкам лонжеронов. Возможно также их крепление и к полкам, и к стенкам одновременно.
Для закрепления кузова, двигателя, агрегатов трансмиссии на раме установлены кронштейны различной формы. В теле лонжеронов и поперечин выполняются различные технологические отверстия.
В целом, преимуществами рамной конструкции несущей системы являются простота, низкая стоимость, восприятие значительных нагрузок, унификация базовых моделей автомобиле. Вместе с тем использование рамы приводит к увеличению массы автомобиля. При проектировании и изготовлении автомобильных рам представляет определенную сложность реализация зон запрограммированной деформации в передней и задней части, тем самым снижается уровень пассивной безопасности.
