Gaznaauto Сайт про автомобили
Усі знають, що справжній крутий позашляховик має бути рамним, інакше це не позашляховик зовсім, а кросовер. А, власне, чому? Ми з’ясували, з якої причини конструктори автомобілів прийшли до рамних схем і як такі конструкції розвивалися з роками.
Як зібрати воєдино всі агрегати самобіглого візка, забезпечивши їх точне взаєморозташування за будь-яких умов руху? Перші автоінженери про це довго не думали. Все було вже придумано до них, і варіанти були перед очима: або несучий «кузов» воза і карети, або рамна конструкція паровоза та іншого залізничного транспорту. Тоді питання було вирішено на користь рам, а сьогодні автомобілі з традиційною рамною конструкцією трапляються доволі рідко. Хоча елементи рамної схеми використовує більшість сучасних серійних машин.
Що таке рама?
У загальному розумінні рама (в термінології першої половини минулого століття — остов) — це пара лонжеронів з металевого профілю, з’єднаних кількома поперечинами. Рама служить основою, силовим каркасом, на який «навішуються» кузов, силовий агрегат, елементи підвіски тощо.
«Остов» автомобіля початку століття, фото: Wikipedia.org
Чому конструктори обирали раму?
1. Несучий кузов був або недостатньо жорстким, або занадто важким — давався взнаки тодішній низький рівень технологій.
Важлива особливість рамної конструкції, плоскої по суті, полягає в низькому опорі крученню порівняно з несучою конструкцією коробчатого за своєю суттю кузова. Протягом усієї «рамної епохи» це питання вирішували двома способами — збільшуючи товщину металу і кількість поперечок або змінюючи характеристики самого металу.
Проблема в принципі виявилася розв’язуваною, тим більше не завжди низька опірність крученню шкодила автомобілям. Так, у масовій радянській вантажівці ЗІС-5 «еластична» рама («перепади» між діагонально протилежними кінцями рами могли сягати 3-4 см) значно підвищувала прохідність тритонки, не даючи змоги на вибоїнах колесам вивішуватися. Втрата контакту колеса ведучого моста з дорогою загрожує зупинкою машини через «відхід» крутильного моменту на колесо, що піднялося, тому тритонка ЗІС цінувалася на фронтовому бездоріжжі в період Великої Вітчизняної.
2. На одній і тій самій платформі можна було продавати безліч моделей автомобілів під різні запити клієнтів.
Це зараз термін «платформа» розуміють як якусь спільність деталей двох різних авто. У першій половині ХХ століття технологія працювала буквально.
Чимало автомобілів продавали у вигляді шасі — рами з усіма агрегатами ходової частини аж до керма і педалей, а кузов клієнт уже сам замовляв спеціалізованому ательє. У підсумку покупець, маючи достатню кількість фінансів, міг дозволити собі абсолютно ексклюзивне авто з повністю серійною агрегатною базою. Зараз таке вже, на жаль, неможливо.
«Остов» автомобіля початку століття, фото: Wikipedia.org
Еволюція рами
Спочатку для виготовлення остова застосовували тверді породи дерева, рідше — металеві ти. У 1910-х роках на вантажних автомобілях вже стали впроваджуватися рами зі звичним нам відкритим профілем.
Лонжеронні рами
В англійській термінології цей вид рам часто називають сходовим через зовнішню схожість з однойменним предметом. Два поздовжніх лонжерони найчастіше виконані з відкритого профілю. Форма поперечних балок буває різною (К-подібні, Х-подібні, перпендикулярні), а фрагменти рам можуть з’єднуватися між собою за допомогою зварювання (переважно легкові автомобілі), заклепок (вантажівки) або навіть болтів (штучні екземпляри).
Лонжеронна рама, фото: Wikipedia.org
Сьогодні клепані рами найчастіше застосовуються на пікапах і вантажних автомобілях. До лонжеронних рам деякі інженери також відносять і Х-подібні рами, які є значно легшими (на них побудована вся американська класика 50-х, а також радянські «Чайки» — ГАЗ-13 і ГАЗ-14). Головна перевага лонжеронної рами — простота конструкції і технологічність. Головні ж недоліки — велика вага і громіздкість, що негативно позначалося на корисному просторі всередині машини.
Хребтові рами
Історія хребтових (центральних) рам почалася в 20-х роках ХХ століття в Чехії. Конструктори автомобілів марки «Татра» першими розробили і впровадили нову схему у свої автомобілі. Головний елемент конструкції — та, що з’єднує картер заднього ведучого моста з силовим агрегатом і трансмісією. Усередині цієї ти, що несе на собі все навантаження, розташований вал без карданного шарніра, що передає крутильний момент з двигуна на колеса. Тобто з’єднання, на відміну від усіх сучасних задньо- і повнопривідних автомобілів, було жорстким.
Як показав досвід експлуатації, основними перевагами хребтової рами є висока крутильна жорсткість і можливість легко створювати багатовісні повнопривідні конструкції. Основним недоліком вважається важкий доступ до вбудованих у раму агрегатів.
Хребтові рами свого часу застосовувалися на легковиках, а сьогодні успішно застосовуються якраз на вантажівках-всюдиходах марки «Татра». Досить сказати, що на такій машині «Татра» Карел Лопрайс, виступаючи в марафоні Париж — Дакар, за 14 років (з 1988 до 2002 року) шість разів ставав чемпіоном у класі вантажівок і чотири рази завойовував срібло.
Вантажний автомобіль «Татра»
Вільчато-хребтові рами
І знову Чехія… Вільчато-хребтові рами з’явилися вперше перед Другою світовою на автомобілях родом із цієї країни — «Шкодах» і «Татрах». Іноді вільчато-хребтові рами називають видом хребтових рам. Головна особливість цього виду в тому, що передня і задня частини являють собою тризуби, утворені центральною тою каркаса і двома лонжеронами, що відходять від неї і використовуються для кріплення вузлів і агрегатів.
На відміну від автомобілів з хребтовою рамою, в машинах з вилчастою конструкцією використовується звичайний карданний вал, а картери мостів і двигуна не є єдиним цілим з центральною тою. Яскравими носіями цієї конструкції є довоєнні «Татра-77» і «Татра-87». Це були революційні для свого часу комфортабельні автомобілі: вони вирізнялися одночасно вкрай низьким для 30-х років минулого століття коефіцієнтом лобового опору (0,34), помірним «апетитом» і поганою керованістю, спричиненою задньомоторним компонуванням. Сьогодні вильчато-хребтові рами в автомобільній промисловості не використовуються.
Периферійні рами
Вони є наступним витком еволюції лонжеронних рам і знайшли масове застосування на американських «дредноутах» і великих європейських легкових авто (наприклад, Opel Admiral) першої половини 60-х, за цим самим принципом створено всі радянські представницькі лімузини, починаючи з ЗІЛ-114.
Лонжерони в даній конструкції рознесені так широко, що під час встановлення кузова вони опиняються біля самих порогів. Виведення масивних елементів рами до бортів автомобіля дало змогу конструкторам помітно знизити рівень підлоги в машині і зменшити висоту самого автомобіля.
Головними плюсами периферійної рами вважаються висока стійкість конструкції до бічних ударів, а також краща пристосованість до конвеєрного складання. Головний же її недолік полягає в тому, що така рама не може сама сприймати всі навантаження, тому кузов автомобіля має бути міцнішим, жорсткішим, що позначається на його вазі.
Донедавна (до 2012 року) з таким типом рами випускали комфортабельний седан Ford Crown Victoria, що став символом американського таксі та поліцейського автомобіля 1990-2000-х років. Інженерам вдалося досягти дивовижних показників комфорту, зокрема завдяки застосуванню особливих гумових демпферів, через які кузов кріпився до рами.
Ford Crown Victoria
Просторові рами
Просторові або тривимірні рами вперше з’явилися у великому автоспорті в 20-х роках минулого століття. Їх найчастіше створювали з тонких т (які виготовляли із застосуванням легованих сталей, виробам з яких невластиве кручення).
Взагалі, тні конструкції важко переносять навантаження на вигин. Тому, конструктори прагнули завжди до того, щоб ти навантажувалися тільки на стиск або розтягнення, але не «на злам». Сьогодні в автоспорті просторові рами поступилися місцем монококам, але знайшли друге життя в автобусобудуванні. До речі, до початку 2000-х років усі мінівени Renault Espace були побудовані саме на просторовій рамі — тчастий каркас обшивали кузовними панелями. Заради безпеки та здешевлення виробництва від цієї схеми відмовилися.
Просторова рама Mercedes-Benz 300SL Coupe (Gullwing) W198 (1954)
Несуче днище
Несуча основа автомобіля — це проміжний етап між рамною конструкцією і несучим кузовом. У цьому варіанті рама об’єднується з підлогою кузова. Наймасовішим і найвідомішим володарем несучого днища є німецький «Фолькваген Жук», у якого кузов кріпився до плоскої панелі підлоги на болтах. Також за схожим принципом виконаний інший масовий автомобільчик із сусідньої Франції — Renault 4СV аналогічної з «Жуком» задньопривідної компоновки.
Така конструкція доволі технологічна за умови великосерійного виробництва, і до того ж вдається забезпечити низький центр ваги машини і низький рівень підлоги в салоні. У більшості сучасних автобусів днище також є несучим, тільки кузов до нього приварюється, а не прикручується.
Гібридні конструкції
Кінець 40-х років ознаменувався масовим переходом автовиробників на несучі кузови. Але перехід був поступовим, і чимало автомобілів з новомодними на той момент понтонними кузовами мали елементи рамних конструкцій. Найчастіше рами, виконані на половину довжини машини, служили для встановлення силового агрегату. У цьому плані характерною є конструкція ГАЗ-21 «Волга» (1955 р.).
Хоч її кузов і був уже типовим суцільнонесучим, спереду у неї був повноцінний підрамник. Вварений у підлогу, він мав вигляд двох лонжеронів, що тягнуться від переднього бампера до зони ніг передніх пасажирів. Втім, інтеграція рам у тіло кузова (або, якщо хочете, «обростання» кузова елементами рам) — це вже інша тема, якій ми присвятимо наступну статтю.
Читайте також:
Поділитися: 1 0 0 0 Підпишіться на нас у Яндекс Дзен
Додати коментар
Для коментування вам необхідно авторизуватися
Увійти
Коментар відправлено
4 коментарі
19.11.2014 16:31
mlit
Так у чому ж принадність рамних автомобілів? Навів нарізки відомих фактів, абсолютно безсистемно. Але ж суть цього змагання компонувальних схем — боротьба довговічного і технологічного. І бізнес став на бік технологічного — більше продажів — більше доходу. Якому автовиробнику потрібно, щоб його авто служило 40 і більше років.
19.11.2014 16:31
mlit
Так у чому ж принадність рамних автомобілів? Навів нарізки відомих фактів, абсолютно безсистемно. Але ж суть цього змагання компонувальних схем — боротьба довговічного і технологічного. І бізнес став на бік технологічного — більше продажів — більше доходу. Якому автовиробнику потрібно, щоб його авто служило 40 і більше років.
29.10.2016 14:37
Не поширюйте міфи!
Виробник зробив вибір між більш дешевим у виробництві (рамою) і більш безпечним (несучим кузовом), пішовши при цьому на величезні витрати на вдосконалення виробничого оснащення щоб вписатися в нові стандарти безпеки. І вибрав те, що проходить краш-тести ЄвроНкап і НХТСА не тільки в ослабленому варіанті для вантажівок, як окрема рама! Термін же служби автомобіля вже давно в усьому світі, крім Куби, визначається його моральним старінням, а не терміном, за який несуча система втрачає свої властивості.
Повірте, я добре знаю старі американські рамні легкові автомобілі, Panther platform тощо. І те, що автомотлох з кузовом, який повністю згнив нижче стійок, все ще якось переміщається в просторі завдяки тому, що рама стримує тлінні останки від повного розпаду, — аж ніяк не досягнення!
Такої рами, як на УАЗі, про яку зазвичай думають джипери — з металом 7 мм завтовшки, на якому все тримається — на легкових автомобілях не буває вже років 40. 50, з кінця 60-х — початку 70-х років. Одними з останніх таких легковиків були «Роллс-Ройс-Сільвер-Клауд» та «Імперіал», випуск обох було припинено 1966 року. Обидва були вкрай незграбними автомобілями, з високою підлогою і низьким через лонжерони рами, які під ним проходять, салоном !
Рама тієї ж «Краун Вікі» або «Тойоти-Краун» — це просто великий підрамник, на який навішані агрегати для зручності складання. На новіших машинах його розділили на передній і задній підрамники, а суть не змінилася !
