Несущие системы пассажирских автомобилей

На легковых автомобилях рамы применяются довольно редко, это связано с рядом конструктивных соображений.

При деформациях кузова пассажирского автомобиля из-за не­достаточной жесткости появляются скрипы в соединениях кузовных деталей, при перекосах оконных проемов может происходить раз­рушение стекол. Деформации дверных проемов вызывают дребез­жание дверей при движении автомобиля, двери могут заклиниваться или, напротив, самопроизвольно открываться. Отдельные панели кузова при движении вибрируют, вибрации панелей вызывают ко­лебания объема воздуха внутри кузова, что отрицательно сказывается на комфортабельности автомобиля из-за повышения уровня шума. Жесткость рамы легкового автомобиля, если именно она исполь­зуется в качестве несущей системы, должна быть весьма высокой, чтобы защитить кузов от деформаций при переезде автомобилем дорожных неровностей. Высокая жесткость рамы требует больших размеров сечений ее элементов, что, в свою очередь, увеличивает металлоемкость конструкции, ее массу, и заставляет поднимать пол кузова, то есть увеличивать высоту всего автомобиля. И то и другое нежелательно.

В то же время наличие рамы позволяет устанавливать на нее кузов с помощью упругих подушек и таким образом обеспечивать дополнительную вибро- и шумоизоляцию пассажирского объема от источников вибрации, которыми являются агрегаты автомобиля и его колеса при их качении по неровной дороге. Рама, как объ­единяющий все части шасси элемент, во многих случаях облегчает процесс сборки автомобиля. Монтаж агрегатов на раму производится в удобном положении, сборке и необходимым в ряде случаев под­гоночным операциям не мешает кузов. Это имеет существенное значение для автомобилей, выпускаемых в небольших количествах, например для автомобилей высшего класса. Применение рамы до­пускает монтаж на одном шасси кузовов разных типов. Иногда, если речь идет о создании открытых кузовов, рама становится не­обходимой, поскольку сам кузов не обладает достаточными проч­ностными и жесткостными свойствами.

В настоящее время рамы используются на легковых автомобилях высокой проходимости и на больших легковых автомобилях, на­пример лимузинах высшего класса, кузова которых из-за большой длины не имеют необходимой жесткости.

Автобусы, в особенности если они созданы на базе шасси гру­зовых автомобилей, также могут иметь раму.

Взаимодействие рамы и кузова легкового автомобиля и автобуса может быть организовано по-разному: рама может воспринимать все нагрузки и соединяться с кузовом через упругие элементы, чаще всего резиновые подушки; может соединяться жестко болто­выми соединениями; может привариваться. В зависимости от спо­соба соединения и соотношения жесткости рамы и кузова роль каждого из этих элементов в общей силовой схеме может весьма сильно различаться.

Рамы легковых автомобилей разнообразны, некоторые конст­рукции показаны на рис. 12.2.

Пол кузова легкового автомобиля стараются расположить воз­можно ниже, но в средней его части обычно имеется продольное возвышение, туннель, необходимый для размещения карданной пе­редачи, системы выпуска отработавших газов и других устройств, некоторые возвышения пола устраиваются и по бокам его для придания необходимой жесткости основанию кузова и образования порогов дверей. Эти места можно использовать для размещения продольных элементов рамы. Если основные части рамы расцолагаются по периферии пола кузова, то такая рама (рис. 12.2 а) на­зывается периферийной. Иногда в средней части рамы устраивается короткая труба большого диаметра, сквозь которую проходит кар­данный вал и от которой к местам приложения наибольших вер­тикальных нагрузок, то есть к подвескам, направляются жесткие косые балки. Такая рама, представленная на рис. 12.26, называется

Х-образной. Образующую среднюю часть рамы продольную трубу можно сделать длинной, занимающей все место от силового агрегата до редуктора главной передачи, а к ней в нужных местах крепить расходящиеся вбок поперечины. Тогда эта труба становится един­ственным основным продольным элементом, и раму называют хреб­товой. Хребтовые рамы, как указывалось выше, применяются иногда и на грузовых автомобилях. В тех случаях, когда стремление умень­шить высоту пола кузова не имеет существенного значения, ис­пользуют лонжеронную раму (рис. 12.2 в). В некоторых случаях для придания раме особенно высокой жесткости на кручение лонже­ронную раму снабжают Х-образной поперечиной в средней части. Все описанные типы рам легковых автомобилей отличаются друг от друга средней частью, концевые же части в районах расположения силового агрегата и багажника могут быть однотипными, анало­гичными соответствующим частям лонжеронной рамы.

Для изготовления рам легковых автомобилей и автобусов, так же как и для рам грузовых машин, обычно применяют низкоуг­леродистую листовую сталь.

Поскольку рамы легковых автомобилей и автобусов должны иметь высокую жесткость, т.е. малые деформации элементов и мест их соединений, их основные детали имеют замкнутые сечения, а для соединения между собой частей рам используется сварка.

Для снижения общего веса в легковых автомобилях в качестве несущей системы чаще всего используют кузов, при этом наружные облицовочные панели кузова могут нести разную нагрузку, и в зависимости от этого несущие кузова легковых автомобилей делят на каркасные (каркасно-панельные), скелетные и оболочковые.

В каркасном кузове (рис. 12.3) все нагрузки воспринимаются жесткой пространственной системой из стержней открытого или

Рис. 12.3. Схема конструкции каркасного кузова

Рис. 12.2. Рамы легковых автомобилей

а - периферийная; б - Х-образная; в - лонжеронная (лестничная)

Рис. 12.4. Схема конструкции полукаркасного (скелетного) кузова

закрытого сечения, соединенных между собой сваркой. Стержни выполняются или из штампованных элементов, сделанных из лис­товой стали, или из тонкостенных труб круглого или прямоугольного сечения. Выбор того или иного решения обусловливается масшта­бами производства. Облицовочные панели устанавливаются на кар­кас с помощью резьбовых деталей и могут изготавливаться из алю­миния или пластмасс.

Полукаркасная (скелетная) система (рис. 12.4) образуется при жестком соединении наружных панелей и каркаса, выполненного из штампованных профилей. Материал деталей кузова в этом случае должен быть одинаковым, обычно это листовая сталь. Соединения выполняются чаще всего точечной сваркой. При этой силовой схеме каркас воспринимает нагрузки совместно с наружными панелями.

Если наружные панели кузова играют основную роль в восп­риятии нагрузок, а каркас лишь обеспечивает необходимую жест­кость самих панелей и их взаимную связь, то образуется оболочко­вая несущая система. Пример такой конструкции представлен на рис. 12.5.

Следует отметить, что провести четкую грань между полукар­касной и оболочковой несущими системами практически невоз­можно.

Рисунки 12.6 и 12.7 поясняют конструкцию кузова легкового автомобиля как несущей системы. Корпус кузова, показанного на рис. 12.6, представляет собой пространственную систему, состоящую из штампованных панелей и элементов каркаса коробчатого сечения, соединенных между собой точечной сваркой. Панели 5 и 7 с по-

Рис. 12.5. Вариант конструкции (а) и крупные сборочные единицы (б) несущего

кузова легкового автомобиля

7 - основание; 2 - боковины; 3 - крыша; 4 - передние крылья

перечинами 6 и 8 образуют основание (пол), ограниченное с боков порогами (продольными обвязочными брусьями). Боковины кузова, образующие части порогов и стоек, переходят в задние крылья 3. Сверху кузов ограничивается панелью 2 крыши.

В создании общей силовой схемы участвуют также брызговики 4 и 9, поперечные перегородки / и 10 и различные усилители и соединительные детали. Коробчатые стержни, ограничивающие с боков переднее (ветровое) окно, называются стойками ветрового окна, вертикальные коробчатые стержни между передними и зад­ними дверями - центральными стойками.

Элемент, ограничивающий сверху проем ветрового окна, назы­вают лобовым брусом, а располагающиеся по бокам панели 2 про­дольные усиливающие элементы - верхними продольными обвя­зочными брусьями. Поперечная перегородка, образованная пане­лями 7 и 10, часто называется моторным щитом. Передние крылья в данной конструкции закрепляются с помощью резьбовых деталей или точечной сваркой. Все детали кузова изготовлены штамповкой из малоуглеродистой тонколистовой стали (толщиной 0,7...0,9 мм), сильно нагруженные детали - из листа толщиной 1,2 мм. Некоторые детали, особенно подверженные коррозии, изготовлены из листа, имеющего покрытие на основе цинка.

Боковые двери, капот и дверь задка, которые не выполняют функции элементов несущей системы, крепятся к корпусу кузова

подвижно, на петлях, и в закрытом положении фиксируются зам­ками. На рис. 12.7 показаны основные сечения элементов кузова и расположение уплотнителей, герметизирующих кузов при закры­тых дверях. Следует иметь в виду, что на чертежах (и на рис. 12.7) уплотнители условно изображаются недеформированными.

Несущие кузова автобусов по характеру конструктивных элементов подобны кузовам легковых автомобилей, но имеют существенные

Рис. 12.7. Силовые элементы корпуса кузова (разрезы)

Рис. 12.6. Вариант конструкции корпуса несущего кузова легкового автомобиля

Рис. 12.8. Схема каркаса несущего кузова автобуса

отличия. В автобусных кузовах чаще, чем в кузовах легковых авто­мобилей, используется алюминий в виде листов и различных про­филей. Соединение элементов кузова между собой часто осуществ­ляется заклепками. Каркас кузова автобуса состоит в основном из продольных и поперечных элементов, к которым заклепками или точечной сваркой (при стальных деталях) прикрепляются наружные панели, часто представляющие собой плоские листы металла. По­перечные элементы каркаса, образующие жесткую рамку, называются шпангоутами, как это принято в судостроении и авиации, соответ­ственно продольные элементы каркаса называются стрингерами.

Несущая система автобуса, каркас кузова которого состоит из жестких шпангоутов и соединяющих их стрингеров, образует про­странственную ферму, имеющую высокие показатели жесткости. Схема такого кузова, который может быть назван каркасным, пред­ставлена на рис. 12.8.

Из-за наличия пассажирских дверей силовая схема автобусного кузова обычно несимметрична, и для придания всей структуре не­обходимой жесткости дверные проемы усиливаются по периметру дополнительными деталями.

Часто основание автобусного кузова выполняется в виде само­стоятельно работающей системы, на которой устанавливается соб-

Рис. 12.9. Каркас несущего кузова автобуса

а — каркас кузова в сборе; б - основание кузова

ственно каркас кузова, который в этом случае воспринимает от­носительно небольшую нагрузку. Такое основание называется не­сущим или интегральным. На рис. 12.9а показан каркас кузова автобуса с интегральным основанием, а на рис. 12.96 — основание этого кузова. Интегральное основание позволяет вносить изменения в конструкцию кузова и выпускать одновременно автобусы с раз­личными кузовами. Пространство между отдельными элементами интегрального основания используется для размещения топливных баков, ресиверов пневмосистемы, аккумуляторных батарей и других устройств, а на междугородных и туристских автобусах - для раз­мещения багажа.

Дата добавления: 2015-08-05