Назначение и типы рам автомобилей. Устройство лонжеронной рамы

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:

          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.