Под автомобильной рамой понимается вид
несущей системы балочной конструкции, который в настоящее время
используется на легковых автомобилях повышенной проходимости, некоторых
моделях спортивных автомобилей и грузовых автомобилях.
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.
К раме крепятся практически все узлы и агрегаты систем
автомобиля: кузов, двигатель, трансмиссия, передняя и задняя подвески,
системы управления и др. В совокупности они образуют шасси автомобиля.
В зависимости от конструкции различают следующие основные виды рам:
- лонжеронные;
- хребтовые или центральные;
- решетчатые или пространственные;
- комбинированные.
Схема автомобильной рамы
Самыми распространенными являются лонжеронные рамы. Лонжеронная рама объединяет две продольные балки (лонжероны) и, находящиеся между ними, поперечины.
Лонжерон представляет собой
металлическую балку открытого или закрытого поперечного сечения
(закрытый короб, швеллер, двутавр), обладающую большой жесткостью на
изгиб.
В зависимости от типа автомобиля лонжероны могут устанавливаться:
- параллельно в горизонтальной плоскости;
- под углом в горизонтальной плоскости;
- изогнутыми в вертикальной плоскости;
- изогнутыми в горизонтальной плоскости.
Параллельная схема лонжеронной рамы применяется, в
основном, на грузовых автомобилях. Остальные схемы используются на
легковых автомобилях повышенной проходимости – внедорожниках.
Расположение лонжеронов под углом позволяет добиться максимального угла
поворота управляемых колес. Изгибы лонжеронов в вертикальной плоскости
обеспечивают снижение центра тяжести, и соответственно низкий уровень
пола в кузове автомобиля. Изогнутые в горизонтальной плоскости лонжероны
понижают уровень пола в кузове, а также повышают уровень пассивной
безопасности при боковом столкновении.
Поперечины служат для придания
жесткости конструкции рамы. Поперечины могут иметь прямолинейную,
К-образную или Х-образную форму. Поперечины изготавливаются из гнутого
металлического профиля.
Лонжероны и поперечины между собой соединяются клепкой
(грузовые автомобили) или сваркой (легковые автомобили). Для закрепления
кузова, двигателя, агрегатов трансмиссии на раме установлены кронштейны
различной формы. В теле лонжеронов и поперечин выполняются различные
технологические отверстия.
Хребтовая рама состоит из продольной
несущей балки и прикрепленных к ней поперечин. Центральная балка имеет,
как правило, трубчатое сечение. Внутри балки располагаются отдельные
элементы трансмиссии. Хребтовая рама обладает большей крутильной
жесткостью по сравнению с лонжеронной рамой. Хребтовая рама предполагает
независимую подвеску всех колес. Хребтовая рама является визитной
карточкой чешских автомобилей Tatra. Ввиду сложности конструкции хребтовая рама широкого распространения не получила и в настоящее время применяется редко.
Решетчатая рама применяется в
конструкции спортивных автомобилей и автобусов. По своей сути она схожа с
несущим кузовом. Решетчатая рама обеспечивает высокую жесткость на
кручение при сравнительно небольшой массе.
