Что значит рамная машина
Рамный внедорожник: что это такое, как он устроен и чем отличается от других конструкций кузова? Особенности данных автомобилей, преимущества и недостатки
Как метко однажды заметил Наполеон, в России нет дорог – есть лишь направления. Эта формула действительна и поныне, спустя 200 лет после французского вторжения. Если раньше можно было везде проехать на лихом коне, то теперь зачастую единственным способом добраться из пункта «А» в пункт «Б» является рамный внедорожник. Что это такое, разберемся по порядку.
Что значит рамный автомобиль?
Некоторые автомобили имеют несущий каркас, к которому крепятся все остальные компоненты, подобно человеческому скелету. Рама призвана выдерживать на себе не только механические элементы машины, но и бороться со статическими и динамическими нагрузками, не допуская излишнего прогиба или деформации.
К таким нагрузкам относятся:
До 1930-х годов рама имелась на вооружении практически всякого железного коня. Но постепенно все больше производителей стали склоняться в пользу безрамной конструкции, в которой шасси и кузов интегрированы друг в друга.
Преимущества рамной конструкции
Данное технологическое решение имеет следующие сильные стороны:
Причины снижения популярности
В современных условиях данный тип конструкции встречается все реже и реже. Отказ от рамной технологии происходит из-за ее значительных недостатков:
Именно поэтому автомобили с таким каркасом все реже встречаются на наших дорогах.
Что значит рамный внедорожник?
Автомобиль тем самым получает много дополнительных возможностей:
Такой танк одинаково хорошо себя чувствует и на городской магистрали, и в далекой глубинке. Но сила негативных моментов (мы их рассмотрели в предыдущем разделе) такова, что даже легендарные марки внедорожников выходят в безрамном кузове.
Лучшие представители класса: список
Перечислим топ автомобилей с рамно-мостовой конструкцией, которые по-прежнему находятся на рынке:
Кузов, посаженный на высоко приподнятый над землей жесткий металлический каркас – вот что представляет собой в первом приближении рамный внедорожник. Что это такое, молодые водители могут и не знать. Это вымирающий ныне класс автомобилей, который исчезнет так же, как и динозавры.
Видео: принцип конструкций современных рамных внедорожников
В данном ролике автолюбитель Григорий Игорев расскажет, как устроены рамные внедорожники, какие у них преимущества перед каркасными авто:
Рама – это навсегда: почему автомобили с несущим кузовом никогда не вытеснят рамные
Первые серийные автомобили с несущим кузовом появились еще в 30-х годах прошлого века, а в 2011-м сошел с конвейера последний рамный седан Ford Crown Victoria. Но рамы никуда не денутся, и мы объясним, почему.
Предтечи
К тому времени у многих марок стали появляться массовые модели, производство которых стремились удешевить и упростить в числе прочего и за счет снижения материалоемкости и упрощения технологии сборки. Распространенные тогда конструкции с рамным шасси и кузовами на деревянном каркасе к этому не располагали, и, несмотря на более высокую цену стали, кузовостроение переориентировалось с древесины на металл.
Кузова стали варить из штампованных металлических деталей. Конструкторам, получившим в свое распоряжение технологии штамповки каркасных деталей нужного профиля и прочности, оставалось лишь усилить пространственную конструкцию кузова до той степени, чтобы она могла нести на себе узлы и агрегаты всего автомобиля.
Методики расчета и технологии металлообработки к тому времени достигли того уровня, когда стало возможным при массовом производстве достигать небольшого веса и достаточной жесткости трехмерной системы.
Lancia Lambda Torpedo 4 Series 1922-1924
Opel Olympia 1935-1937
Так, собственно, и родился несущий кузов автомобиля. Первые безрамные серийные легковушки — итальянская Lancia Lambda (1922 г.) с открытым кузовом «торпедо». Потом были компактный седан Opel Olympia (1935) и ставший впоследствии легендарным переднеприводный Citroen 7 Traction Avante (1934). Они показали, что рама для массовой легковой машины вовсе необязательна. Но эти автомобили были сродни сегодняшней Tesla или BMW i8. О них знали все, но имели очень немногие.
Перелом
К середине ХХ столетия обозначилось еще одно существенное преимущество цельнометаллического несущего кузова перед рамной конструкцией. Общественность начала заботиться о пассивной безопасности транспортных средств. Краш-тесты показали, что машины с лонжеронной рамой опасны при самых распространенных столкновениях — фронтальных.
Слишком жесткая рама не позволяла «передку» автомобиля деформироваться и в нужной степени поглотить энергию удара, в итоге пассажиры в салоне получали смертельно опасные травмы от удара о детали интерьера.
У безрамного автомобиля оказалось гораздо проще рассчитать зоны деформации для самых «популярных» типов столкновений и обеспечить сохранность «обитаемой капсулы». Несущий кузов также позволял конструкторам при его существенном смятии от лобового удара направить тяжелый силовой агрегат под днище, а не в салон, как нередко происходило у рамной конструкции, закрытой снизу жесткими лонжеронами.
Таким образом, сформировался целый комплекс причин, приведших к отходу от широкого применения рамных конструкций:
1. Появление технологий производства несущих кузовов небольшой массы и достаточной жесткости;
2. Борьба за облегчение автомобилей;
3. Стремление увеличить полезный объем кузова;
4. Желание улучшить управляемость автомобиля за счет снижения центра тяжести;
5. Повышение требований к пассивной безопасности автомобиля.
Автомобиль Nash 1942 г. На рисунке выделены усилители кузова.
Долгое расставание
Мир легковых автомобилей расставался с рамами не спеша. В Европе это происходило по мере смены моделей в производственной программе ведущих автомобильных марок, то есть относительно быстро. А вот в Новом Свете процесс затянулся всерьез.
Стремительное развитие потребительского рынка в послевоенной Америке привело к частому, буквально ежегодному обновлению модельных линеек. Непрерывная работа над рестайлингами и сменой моделей облегчалась благодаря рамным конструкциям американских машин: оставляя шасси неизменным многие годы, конструкторы обновляли только кузов.
К тому же рамной архитектуре как нельзя лучше соответствовала концепция американских дорожных дредноутов в целом: высокие требования к плавности хода, большие габариты (длина до 5,5 м, ширина до 2 м), тихоходные многолитровые двигатели (объем до 5-6 л), значительная масса (более 2 т), которая порой выдавалась рекламистами тех лет за достоинство.
Ford Crown Victoria police interceptor
По указанным причинам рамные конструкции продержались в американском автопроме вплоть до 2011 года, когда был закрыт завод, выпускавший последнего из полноразмерных могикан — Ford Crown Victoria, который мы все знаем по американским боевикам 1990-х и 2000-х годов как основной транспорт полиции.
Машина была прочной, выносливой и комфортабельной, хотя по нынешним меркам при существенных габаритах (5,4 х 2,0 х 1,5 м) не могла похвастать соответствующим пространством в салоне. Следующий полицейский Ford — седан Taurus Police Interceptor (о нем мы писали в статье про американские модели, которые нельзя купить в России) — выполнен уже по цельнонесущей схеме.
А как же офф-роуд?
Не так все просто сложилось в сообществе автомобилей-внедорожников: лишить их рамы без существенных потерь оказалось сложнее. Как минимум потому, что езда по плохим дорогам или бездорожью так или иначе предполагает частое «вывешивание» машины — ее диагональный перекос.
Чтобы обеспечить при этом сохранение геометрии несущего кузова, необходимо значительно усиливать его за счет дополнительных косынок, распорок, более мощных балок. В противном случае неизбежны перекосы проемов с невозможностью открыть или закрыть дверь, а то и усталостные трещины в самых нагруженных местах. Ситуация усугубляется тем, что большинство внедорожников имеют крупные пятидверные кузова, обеспечить пространственную жесткость которых еще труднее.
В общем, полностью «забрать» раму у больших внедорожников конструкторы не смогли — ее сделали интегрированной. Иначе говоря, облегченные части обычной рамы встроили в силовой каркас кузова. В первую очередь это были продольные лонжероны, развитые до трехмерной формы в определенных «районах» кузова. Так сделали создатели третьего поколения Land Rover Discovery (2004 г.) или Suzuki Grand Vitara (2005 г.) второй генерации.
Рамные внедорожники
Как мы уже писали ранее на нашем сайте Vodi.su, основные отличия между внедорожником и кроссовером состоят в наличии полного привода, раздаточной коробки с понижающей передачей, межосевого или междуколесного отключаемого дифференциала, а также в наличии у настоящего внедорожника несущей рамы.
Отсюда и возникает вопрос, который будет рассматриваться в данной статье, — что же такое рама и рамный внедорожник?
Рама автомобиля — устройство и предназначение
На сегодняшний день наиболее распространенными являются следующие типы кузовных конструкций:
Разница между ними существенная.
Есть несколько типов рамы автомобиля:
Для уменьшения веса спортивных автомобилей применяются трубные или решетчатые рамы, сваренные из легких труб. Такая рама напоминает решетку, из-за чего и получила свое название.
Каждый из данных типов рам делится на большое количество подвидов, практически любой производитель старается внести что-то своё в конструкцию.
Например лонжеронные рамы бывают Х-образными, поперечными, лестничными, Х-образно-поперечными и так далее. Стоит также отметить, что большинство внедорожников строятся именно на основе лонжеронных рам.
Рама является самой тяжелой частью любого автомобиля, на нее приходится примерно 15-20 процентов веса. Именно поэтому рамные внедорожники могут весить до трех с половиной тонн, а то и больше, тогда как тенденция сегодня такова, что производители стараются максимально снизить общий вес автомобиля.
К раме современных автомобилей, в том числе и внедорожников, выдвигается целый ряд требований:
Таким образом, основное предназначение рамы внедорожника:
Плюсы и минусы рамной конструкции
Первые автомобили имели именно рамную конструкцию. С тех времен много чего изменилось, но от несущей рамы, как мы видим, инженеры не отказались.
В чем же ее преимущества?
Прежде всего, она достаточно проста в производстве, инженерам значительно проще рассчитать устройство и конструкцию рамы, а также ее характеристики. Тогда как создание автомобилей с несущим кузовом требует использования более сложных методов расчета.
Второе важное качество — комфорт самих пассажиров. Это достигается за счет эластичных соединений и резиновых амортизаторов, типа подушек из армированной резины. У рамных внедорожников звукоизоляция и виброизоляция лучше, поскольку все нагрузки от подвески передаются на раму и гасятся системой амортизации.
В-третьих, рама значительно расширяет возможности по тюнингу и изменению формы автомобиля. Ее можно без проблем удлинять или укорачивать, для этого достаточно установить более короткие лонжероны, или наоборот добавить поперечины (при наличии соответствующих инструментов и навыков). Кроме того, на одну и ту же раму можно устанавливать разные кабины и типы кузова.
Рамные автомобили меньше подвержены коррозии (удивительно, но это так). Вся причина в том, что здесь меньше скрытых плоскостей, а сама рама лучше проветривается.
Ее легче обработать антикоррозийными средствами. Ну и не забывайте, что раму собирают из более прочного металла, а поперечины и лонжероны имеют большую толщину.
Есть, конечно, и целый ряд недостатков:
Самые популярные рамные внедорожники
Понятно, что ничего идеального нет и каждый сам решает, чем ему жертвовать при покупке того или иного автомобиля. Тем не менее, рамные внедорожники всё ещё колесят по нашим дорогам.
Отечественные — все внедорожные модели УАЗ: УАЗ 469, УАЗ Хантер, УАЗ Патриот, УАЗ 3160. Действительно, УАЗики смогут проехать везде. Правда, если вспомнить первые модели, то комфортностью они не отличались. Более современные вполне могут соревноваться с лучшими образцами иностранных внедорожников, но экономностью они, к сожалению, не отличаются.
Сравнение некоторых моделей по устойчивости у фронтальным ударам. (шкала от 1 до 10)
Toyota — в статье про японские кроссоверы и внедорожники на Vodi.su мы перечисляли все рамные внедорожники данной компании: Лэнд Крузеры, Тундра, Секвойя, Hilux — всё это рамные внедорожники.
К самым дорогим внедорожникам с рамой можно отнести G, GL, GLA и GLK классы от Mercedes. В принципе они все так и называются — Geländewagen, что значит «Внедорожник».
Автомобили М-класса тоже строятся на основе рамной конструкции.
Land Rover Defender, Jeep Wrangler, Volkswagen Amarok, BMW X1-X6, Opel Antara и Frontera, Dodge RAM, Ford Expedition. Даже довольно доступные китайские авто от Great Wall, или корейские SsangYong тоже являются рамными внедорожниками.
Видео о моделях Great Wall.
Сравнение лучших: Land Cruiser 200 против Nissan Patrol.
Несущая система автомобиля: рама, кузов
Несущая система служит своего рода каркасом автомобиля. Благодаря надежному несущему основанию важнейшие части кузова, двигатель, подвеска и элементы трансмиссии крепятся образуя цельную конструкцию. Исторически все транспортные средства проектировались на “раме”. Однако, с появлением несущего кузова о раме в легковых автомобилях подзабыли. В настоящее время несущая система авто используется в основном при строительстве лимузинов, внедорожников, тракторов и грузовых машин.
Рамный принцип соединения основных систем был заимствован создателями первых машин у конструкторов железнодорожного транспорта. В автомобилестроении несущая система получила название шасси. По сути, такое рамное шасси может использоваться автономно, без какого-либо кузова.
В качестве материала для первых рам применялись ценные породы древесины, а также металл в виде круглых труб. Серийные модели рам из штампованного профиля с прямоугольным сечением появились в начале 20 века. Однако, спустя всего 30 лет на смену рамным автомобилям пришли «легковушки» с самонесущим кузовом.
Какие виды рамных конструкций существуют?
Традиционная рама автомобиля состоит из балок, к которым с помощью креплений присоединены основные автомобильные системы, в том числе силовые агрегаты и элементы ходовой (мосты, подвеска, колёса с дисками и шинами). Кузов автомобиля как часть несущей части служит местом размещения пассажиров и грузов, а также выполняет декоративную функцию.
Любая рамная конструкция предполагает функциональное разделение несущих элементов кузова и декоративных деталей, иногда усиленных особым каркасом. Прочный каркас может фиксироваться рядом с дверными проемами. Такой вариант не предполагает поддержку в процессе силовых нагрузок, неизбежных при эксплуатации автомобиля. В зависимости от вида используемой кузовной несущей, все рамы делятся на:
Также существуют комбинированные типы автомобильных рам, состоящие из элементов различных конструкций.
Преимущества и недостатки
Важным преимуществом рамочной конструкции считается высокая прочность несущей кузова автомобиля. По этой причине рама идеально подходит для грузовиков и внедорожников, даже несмотря на то, что общая масса транспортного средства с рамной несущей заметно больше.
Ещё одним положительным качеством рамы является универсальный характер ее использования. При производстве унифицированных узлов и агрегатов, совместимых с шасси, возможен выпуск различных моделей авто, отличающихся только внешним видом кузова и оформлением салона. Некоторые автоконцерны используют этот «хитрый» принцип при создании рестайлинговых модификаций в целях экономии средств. Примечательно, что сборка автомобилей с рамным основанием проще, а ремонт, как правило, менее трудозатратен.
И все же несущий кузов пользуется сегодня гораздо большей популярностью. Связано это с существенными недостатками рамных машин, среди них:
В стремлении сделать легковой автомобиль соответствующим современным требованиям безопасности и комфорта автоконцерны заменили рамную конструкцию на несущий кузов. Но обойтись без рамного авто в условиях бездорожья, повышенной вибрации во время движения, а также чрезмерной нагрузки на шасси, по-прежнему, невозможно.
Особенности рам разного типа
Разработка чешской компании Tatra была впервые применена при производстве авто этой фирмы. Рама с каркасом в виде трубы, соединяющей между собой детали трансмиссии и силовой агрегат, хорошо себя зарекомендовала и получила распространение среди других автопроизводителей.
Конструктивно хребтовая рама представляет собой единое целое с двигателем, сцеплением и коробкой передач, ведь каждый из элементов системы надежно связан с рамной конструкцией жестким креплением. Вал внутри трубы рамы посредством вращения выполняет крутящий момент от мотора к составляющим трансмиссии. Специфика механизма заключается в обязательной независимой подвеске для всех колес.
Хребтовая рама привлекает автомобилистов высоким показателем жесткости на скручивание. Применение хребтовой технологии позволяет быстро и эффективно создавать модели с несколькими ведущими мостами без потери в качестве и безопасности управления транспортным средством. Вот только обслуживание и ремонт деталей может оказаться непростым, ведь часть механизмов труднодоступны, так как находятся внутри конструкции рамы.
Разновидность хребтовой рамы также придумана командой инженеров компании Tatra. Вильчато-хребтовая конструкция оборудована своего рода вилками для мотора с трансмиссией, установленными по обе стороны основной трубы несущей. Трезубцы, венчающие раму спереди и сзади, служат кронштейнами, местом соединения с лонжеронами, к которым крепятся детали подвески и другие агрегаты.
Уникальность этого типа рам заключается в использовании обычного карданного вала и отсутствием жесткой сцепки между рамой, мостами и двигателем. К сожалению, размещение силового агрегата в задней части авто повлекло за собой проблемы с управляемостью, поэтому вильчато-хребтовые системы практически не применяются при проектировании современных ТС.
Особый вид лонжеронных рам стал известен в Европе шестидесятых годов прошлого века, когда периферийную конструкцию начали использовать при производстве габаритных легковых машин и «дредноутов» из США. Лонжероны в рамах такого вида расположены у порогов на большой ширине друг от друга так, так что высокий пол автомобиля по площади больше, чем в стандартном корпусе. При этом высота машины с периферийной рамой существенно меньше. Относительно низкая прочность поперечины рамы ввиду ее особого расположения заставила инженеров предусмотреть в авто более надежный и жесткий кузов, выдерживающий даже мощные боковые удары.
Один из самых сложных типов конструкции рамы применяется при создании спорткаров. Тонкие трубы из легированного металла устойчивы к кручению, но все же поддаются изгибу. В современном автомобилестроении доверие завоевали монококи, представляющие собой пространственную конструкцию, внешняя оболочка которой служит основным несущим элементом.
Независимо от того, какая несущая система у Вашего автомобиля, “основа” транспортного средства требует максимум заботы и внимания. Специалисты официальных сервисных центров ГК FAVORIT MOTORS проводят компьютерную диагностику состояния ходовой части, важнейших узлов и агрегатов авто. Опытные мастера осуществляют грамотное техническое обслуживание, своевременно выявляют и устраняют любые неисправности. Все работы выполняются точно в срок и по доступным ценам. Обращайтесь к профессионалам!
Рамная конструкция автомобиля: ее особенности и преимущества
Вопросы, рассмотренные в материале:
Первый автомобиль представлял собой открытый экипаж, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания. В основе его лежала тележка – каркас с четырьмя колесами, на который был навешен силовой агрегат. Аналогичным образом выглядит структура паровоза, состоящего из массивной платформы и колесных пар. Большинство серийных машин в прошлом веке были изготовлены по тому же «рецепту». В основе лежала рама, объединяющая агрегаты и узлы автомобиля. Рамная конструкция автомобиля сохранилась и до наших дней, но применяется гораздо реже и потихоньку исчезает в чистом виде.
Как устроена рамная конструкция автомобиля
Рамная конструкция автомобиля представляет собой несущую систему, на которой смонтирован двигатель внутреннего сгорания (ДВС), детали трансмиссии и подвески и, собственно, кузов. Такое устройство обеспечивает максимальную надежность машины при эксплуатации в реальных дорожных условиях. Не стоит забывать, что железнодорожный транспорт стал прототипом для автомобильных средств передвижения, и, соответственно, взаиморасположение элементов на первых порах перекочевало оттуда. Паровоз перемещал такие объемы груза, которые и не снились машине, поэтому рамная конструкция автомобиля имеет очень большой запас прочности.
Самые первые рамы в 20-х годах прошлого столетия изготавливались из металлических труб прямоугольного сечения. Они были универсальны и технологичны на производстве. К 1930-м годам в автостроении начался постепенный переход к интегрированию рамы и кузова. Стали появляться полурамные и несущие транспортные средства. В итоге, практика показала, что рамная конструкция автомобиля актуальна для тяжелых машин. Грузовики, тракторы, внедорожники, лимузины делаются по этому «рецепту». Особенно это касается бронированных лимузинов, огромный вес которых может удержать только полноценная рама, изготавливаемая, как правило, по отдельному заказу.
Рамная конструкция автомобиля четко подразделяет элементы на силовые и декоративные. Рама воспринимает нагрузки от мотора, трансмиссии и колес. Также она играет важную роль в пассивной безопасности автомобиля. Шасси – это совокупность рамы и силового агрегата с коробкой передач и подвеской. Оно, в принципе, может передвигаться и без кузова.
Кузовные панели формируют внешний облик и образуют кабину для водителя и пассажиров. Некоторые элементы кузова могут быть усилены дополнительным каркасом, но это касается, в основном, безопасности людей и не влияет на демпфирование нагрузок от мотора и от дорожного покрытия. Схема постоянно совершенствовалась, и со временем появилось несколько отдельных подвидов, характеризующих силовую структуру. Выделяют лонжеронные, хребтовые (в том числе вильчато-хребтовые), периферийные и решетчатые типы, особняком стоят несущие и полунесущие разновидности.
Назначение и виды рамных конструкций
Рамная конструкция автомобиля включает в себя систему профилей прямоугольного, Т-образного, Н-образного или иного сечения, соединенных между собой при помощи сварки, заклепок или болтов. На раму через эластичные подвесы устанавливается ходовая часть и мотор, который агрегатируется с узлами трансмиссии. Совокупность вышеперечисленных деталей называется шасси. Сверху оно накрывается кузовом, предназначенным для водителя, пассажиров и, отдельно, для грузового отсека.
Автомобили с рамой имеют большую массу по сравнению с несущей компоновкой кузова. Но благодаря ее наличию имеют значительную прочность на изгиб и кручение, и, соответственно, лучше приспособлены для эксплуатации в условиях бездорожья и перевозки тяжелых грузов.
Важным стимулом для автопроизводителей служит взаимозаменяемость деталей от разных моделей машин. Рамная конструкция автомобиля позволяет максимально унифицировать размеры агрегатов и точки их крепления. В конечном итоге разные модели могли отличаться только наружными кузовными панелями при идентичных шасси.
Принято выделять несколько рамных типов, отличающихся взаиморасположением и сечением конструктивных профилей. Каждая из нижеописанных разновидностей характеризуется своей спецификой:
Рамная конструкция автомобиля может быть комбинированной и объединять в той или иной степени все три основных типа.
Самая проверенная схема состоит из двух продольных балок (лонжеронов), протянутых от начала до конца шасси и стянутых между собой поперечными связками.
Лонжероны изготавливаются из стальных сплавов. Для жесткости в поперечном сечении создается несколько ребер жесткости. Они бывают закрытыми (квадрат или прямоугольник) и открытыми (Т-образный или Н-образный профиль).
Продольные профили на самых первых изделиях были ровными, но в процессе технической эволюции обзавелись изгибами как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это было сделано для оптимизации размещения навесных агрегатов и снижения центра тяжести автомобиля.
Рекомендуем
Кроме того, на внедорожниках могут применяться рамные каркасы, имеющие наклон по отношению к горизонту.
Продольные профили рамы стягиваются поперечинами, которые обычно имеют аналогичное сечение. Поперечные рамные балки располагаются либо под углом 90° – классическая «лестничная» компоновка, либо под острым углом – так называемые К- и Х-образные схемы.
Между собой продольные и поперечные лонжероны скрепляются сваркой или заклепками. В некоторых случаях допускается болтовое соединение. Дополнительные кронштейны монтируются в точках крепления силового агрегата и подвески.
Рамная конструкция автомобиля с широко расставленными продольными лонжеронами называется периферийной. Она позволяет увеличить устойчивость к боковым ударам и, соответственно, повысить его безопасность. Кроме того, агрегаты могут быть опущены ниже (между балками), снижая таким образом центр тяжести и увеличивая пассивную безопасность.
Лонжероны, сведенные к центру рамы в горизонтальной плоскости, представляют собой соединение в виде буквы Х. Такая форма позволяет разместить в центре только вал трансмиссии и трубу выхлопной системы.
Реже всего встречается разновидность из двух продольных профилей, соединенных не отдельными стяжками, а целым металлическим листом. Это также рамная конструкция автомобиля, несмотря на то, что этот лист может являться полом кабины или кузова.
Хребтовая рамная вариация применялась на чешском грузовике «Татра». Продольная труба была всего одна и имела круглое сечение. От нее отходили ответвления по аналогии с позвоночником и ребрами. Двигатель и коробка передач также являлись своеобразным усилителем за счет прочного металлического корпуса.
Рекомендуем
Серединный лонжерон жестко связывал между собой мотор и трансмиссию (коробка передач, раздаточная коробка, главные передачи). Трансмиссионные валы, связывающие агрегаты между собой, проходили внутри этой трубы. Конструкция была очень передовая и компактная, но практика показала ее эксплуатационную и ремонтную бесперспективность.
Важным преимуществом такой компоновки была возможность обеспечить независимую подвеску всех колес. Зависимые ведущие мосты нельзя было поставить в принципе, и крутящий момент на колеса передавался с помощью карданных валов, а не полуосей.
Повышенная жесткость кручения позволяла увеличить грузоподъемность хребтовой рамы при меньшей толщине металла лонжеронов по сравнению с традиционными схемами. Трубная система позволяла при необходимости без сложных доработок наращивать длину платформы и количество ведущих мостов за счет присоединения дополнительных модулей.
Высокий центр тяжести из-за особенностей крепления агрегатов позволял использовать хребтовую раму только на грузовиках. Для легковых автомобилей, передвигающихся на более высоких скоростях, такая рамная конструкция грозила опрокидыванием в поворотах и на неровной дороге. Главным недостатком, не позволившим дальнейшее развитие, стала низкая ремонтопригодность. Ремонт изношенных валов и других узлов трансмиссии длился очень долго в связи с необходимостью практически полной разборки рамы. Для коммерческой техники такие простои недопустимы.
Рамная конструкция автомобиля называется пространственной, когда каркас, выполненный из стальных труб, представляет собой не плоскую деталь в основании автомобиля, а объединяет в себе шасси и кабину. Такой тип характерен для спортивных машин, которые попадают в аварии гораздо чаще, чем остальные, и, соответственно, должны лучше защищать своих пассажиров.
Облицовочные кузовные панели закрепляются непосредственно на силовой каркас, так же как и двигатель, и трансмиссия, и прочие узлы.
Например, багги изначально делаются с пространственной рамой. А гражданские экземпляры переделываются в спортивные путем вваривания трубчатого каркаса внутри существующего кузова, поэтому такой каркас безопасности нельзя считать полноценной рамой. Наиболее дорогие спортивные машины представляют собой капсулу из карбона (разновидность армированного пластика), которая по жесткости не уступает металлической раме при значительно меньшей массе.
Рамная конструкция автомобиля далеко не всегда представляет собой определенный тип. Комбинация разных видов используется многими производителями.
Например, симбиоз лонжеронной и хребтовой рамы. Между двумя продольными лонжеронами по центру идет труба. Агрегаты крепятся к лонжеронам в передней и задней части. Труба жестко крепится к периферии, но в отличие от хребтовой конструкции не прячет в себе приводные валы трансмиссии.
Вильчатая конструкция имеет несколько разных комбинаций основных типов. Например, гнутая Х-образная лонжеронная рама, снабженная сплошным металлическим покрытием. Или хребтовая основа с центральной несущей трубой, к которой приварены поперечины, но не по всей длине, а только спереди и сзади.
Интегрированная рама объединяет собственно рамную конструкцию автомобиля и кузов в едином форм-факторе. При этом кузовные панели, помимо выполнения декоративной функции, являются силовыми деталями несущего основания. Лонжероны в чистом виде присутствуют только в передней части автомобиля и предназначены для крепления мотора и коробки передач и сзади для крепления элементов подвески и заднего моста при наличии.
Широко распространено, особенно на внедорожниках, крепление силового агрегата к кузову через подрамник. Он представляет собой облегченную версию рамной конструкции автомобиля. То есть рама располагается не подо всем автомобилем, а только под передней частью и крепится к кузову болтами. Это существенно повышает жесткость последнего.
Заканчивая экскурс в историю развития рамной конструкции автомобиля, необходимо отметить, что рама как отдельный силовой элемент используется только для определенных типов автомобилей, эксплуатируемых в сложных дорожных условиях или для перевозки грузов. Современные легковые транспортные средства используют усеченную версию в виде подрамника или лонжеронов, вваренных в структуру кузова.
Преимущества и недостатки рамных конструкций
Рамная конструкция автомобиля очень удобна для конвейерной сборки, так как имеется свободный доступ к большинству агрегатов. Сервисные мастерские также отдают предпочтение подобным автомобилям, потому что так гораздо удобнее демонтировать детали и целые узлы для замены и ремонта. Владельцы рамных внедорожников могут спокойно ездить не только по асфальтовым дорогам, но и по «направлениям», не опасаясь за перекосы кузова, заклинившие в проемах двери и лопнувшие лобовые стекла. Ведь всю нагрузку воспринимает рама.
Безрамные конструкции преобладают среди легковых автомобилей благодаря ряду преимуществ. Во-первых, функционально разнесенные шасси и кузов существенно увеличивают вес автомобиля, отсюда вытекает повышенный расход топлива и ухудшенная динамика. Компоновка салона с лонжеронами вдоль бортов предполагает либо высокие бортики, через которые неудобно перелезать при посадке в авто, либо высокий пол, снижающий высоту потолка в салоне.
В последнее время более жесткие нормы безопасности для водителя и пассажиров не позволяют рамной конструкции автомобиля обеспечивать такой же высокий рейтинг на краш-тестах, как для аналогов с интегрированной схемой. Отдельно смонтированный кузов смещается относительно рамы во время аварии и неэффективно гасит энергию удара.
Область применения рамных конструкций
Автопроизводители остановились на рамной конструкции для грузовиков, тяжелых внедорожников и в некоторых случаях для автобусов. Отдельной статьей стоят премиальные авто, особенно в бронированном исполнении.
Изначально детали несущего основания скреплялись с помощью заклепок или цельнолитым способом. Клепочная технология достаточно простая и удобная. Она не требует дорогостоящего оборудования и высокой квалификации сборщиков. В настоящее время используется только для грузовиков. Рамы, изготовленные методом цельного литья, отличались высокой прочностью, но в силу своей дороговизны и сложности наладки оборудования и оснастки окончательно ушли в историю.
Рекомендуем
Сварочная технология заняла свое место и имеет все перспективы дальнейшего развития. Такую работу легко автоматизировать, а сварные элементы гораздо проще отливать и транспортировать, чем целиковую раму. Большинство грузовых и внедорожных автомобилей выполнено по этой технологии.
Автомобили с рамной конструкцией:
Мнение автовладельцев о рамной конструкции автомобиля
Классический легковой автомобиль в кузове седан или хэтчбек безусловно не нуждается в раме. Но если требуется большая грузоподъемность, увеличенная колесная база, возможность ездить по бездорожью, то следует обратить внимание на автомобиль рамной конструкции с минимальным количеством наворотов и вспомогательной электроники. На такой машине смело можно уехать от цивилизации и не опасаться неожиданных поломок. А если таковые и будут, то их можно устранить на месте. Современные кроссоверы созданы только для того, чтобы штурмовать бордюры для парковки на тротуаре. На них нельзя далеко уезжать от фирменного сервиса.
Для внедорожника рама скорее плюс, чем минус. Малая жесткость на кручение приводит к тому, что езда по пересеченной местности может закончиться перекосом кузова. Увеличенная колесная база необходима для улучшения устойчивости на дороге, но при этом недостаточная прочность приводит к ухудшению управляемости. Надежные машины высокой проходимости до сих пор имеют рамную конструкцию.
Каждый производитель закладывает свою «изюминку» в конструкцию кузова: у одного интегрированная рама, у другого высокопрочные стали, у третьего и то, и другое. Лидера выделить практически невозможно. Рама не ушла в историю по причине своей незаменимости для крупногабаритных джипов и пикапов. Коммерческий транспорт тоже никогда не сменит ориентацию. А все, что помельче, вполне обойдется безрамной компоновкой.