20.2. Призначення, класифікація та загальна будова автомобільних рам

Рама призначена для кріплення кузова і всіх механізмів автомобіля. Вона сприймає вертикальні навантаження від ваги автомобіля, штовхальні та скручувальні зусилля, які виникають під час руху, а також перебуває під дією динамічних навантажень (поштовхи і удари) під час руху по нерівностях (горби, ями).

До конструкції рами висувають спеціальні вимоги, відповідно до яких вона повинна забезпечувати:

• необхідну міцність та надійність в експлуатації при мінімальній масі;

• незмінне взаємне розташування агрегатів, механізмів та кузова автомобіля при будь-яких режимах руху;

• високу технологічність виготовлення та ремонту рами.

Необхідна міцність та надійність рами повинні забезпечити її безвідмовну роботу під час експлуатації, мінімальні витрати на поточний ремонт, а також довговічність, яка перевищує термін служби всіх вузлів та агрегатів автомобіля.

Незмінне взаємне розташування агрегатів та механізмів автомобіля на рамі за будь-яких режимів руху повинно забезечувати сталий непорушний кінематичний зв'язок при прогинанні та закручуванні рами.

Висока технологічність виготовлення та ремонту рами повинна забезпечити можливість збільшувати обсяги виробництва, підвищувати механізацію робіт та зменшувати затрати праці. При ремонті рами повинні забезпечуватись мінімальні витрати часу на її технічне обслуговування та ремонт, зручність розбирання та збирання при заміні і відновленні пошкодженого елемента рами, а також можливість застосуваня найсучасніших технологічних методів ремонту.

Раму мають всі вантажні автомобілі та деякі легкові автомобілі і автобуси. На сучасних автомобілях застосовують рами двох типів:

• лонжеронні;

• хребтові.

Рис. 20.2. Класифікація рам

Лонжеронні рами бувають:

• периферійними;

• х-подібними;

• драбиноподібними.

На сучасних рамних легкових автомобілях найбільш поширені периферійні рами. Лонжерони замкнутого профілю проходять по периферії підлоги кузова, утворюючи поріг. Це підвищує опір кузова при бокових ударах. Для збільшення ходу коліс лонжеронна рама має вигини у вертикальній площині над переднім та заднім мостами. Середня її частина розташована нижче цих вигинів.

Рис. 20.3. Схема периферійної рами

Х-подібна рама складається з середньої балки круглого перетину та передньої і задньої вилок, виконаних з лонжеронів прямокутного перетину. Передня вилка призначена для розміщення силового агрегату, задня – заднього моста. В середній частині рами є кронштейни для кріплення кузова, а вилки мають поперечки для установки передньої та задньої підвісок.

Х-подібна рама дозволяє збільшити кути повороту керованих коліс, зменшити радіус повороту автомобіля та покращити його маневреність. Крім того, така рама забезпечує зниження рівня підлоги кузова, центру ваги автомобіля для підвищення його стійкості. Х-подібна рама має підвищену жорсткість на кручення.

Рис. 20.4. Схема Х-подібної рами

Драбиноподібні рами широко використовуються в конструкції вантажних автомобілів та автобусів. Вони складаються з двох лонжеронів, сполучених поперечками. Рама має вигини в вертикальній площині в місцях розташування передніх та задніх коліс автомобіля. Вони забезпечують великі значення ходу коліс, зниження центра ваги автомобіля та підвищення його стійкості при високих швидкостях руху.

Рис. 20.5. Схема драбиноподібної рами

Лонжеронна рама складається з двох лонжеронів (поздовжніх балок), з’єднаних між собою поперечинами. Лонжерони виготовляють з листової сталі. Вони мають швелерний переріз змінного профілю. Висота профілю найбільша в середній частині лонжеронів, де вони найбільш навантажені.

Залежно від типу автомобіля та його компонування лонжерони можуть встановлюватись паралельно або під кутом один до одного іншого (із звуженими лонжеронами), а також можуть бути зігнуті у вертикальній і горизонтальній площинах.

Рис. 20.6. Схеми лонжеронних рам: а) з паралельними лонжеронами; б) із звуженими лонжеронами; в) із зігнутими лонжеронами

До лонжеронів приклепують кронштейни для кріплення кузова, деталей підвіски, механізмів трансмісії, систем керування тощо.

Рис. 20.7. Лонжеронна рама автомобіля: 1 – кронштейн; 2 – лонжерон; 3 – поперечка

Для виготовлення лонжеронів і поперечин рам легкових автомобілів використовують в’язку тонколистову сталь товщиною від 2 до 4 мм. Рама легкового автомобіля складається із 150...200 штампованих зварних деталей. Профілі лонжеронів і поперечин переважно закритого типу.

Лонжерони рам автобусів і вантажних автомобілів виконують із товстолистової сталі товщиною від 5 до 12 мм, поперечини – із сталі товщиною від 4 до 8 мм або із труб відповідної товщини. Для зниження маси лонжерони виготовляють змінного перерізу. В найбільш напружених зонах лонжеронів використовують підсилювачі.

З’єднання лонжеронів з поперечинами і кріплення кронштейнів може здійснюватись а болтами, заклепками, шовним електрозварюванням, точковим електрозварюванням тощо. Не рекомендують використовувати змішані з’єднання, оскільки різна жорсткість може стати причиною концентрації напружень.

Болтові з’єднання зручні при ремонті, але потребують періодичного підтягування, використання гайок спеціальної конструкції і є дорогими у виробництві. Тому їх використовують рідко.

Для вантажних автомобілів найчастіше використовуються клепані з’єднання, які забезпечують простоту виробництва і ремонту.

Рис. 20.8. Ходова частина автомобіля з лонжеронною рамою

Хребтова рама складається з однієї центральної несучої балки, зазвичай трубчастого перерізу. В передній частині вона роздвоюється, утворюючи два поздовжніх лонжерони, які призначені для установки двигуна та коробки передач. Всередині труби розташовується карданна передача.

Рис. 20.9. Схема автомобіля з розбірною хребтовою рамою: 1 і 2 – картери; 3 – кронштейн; 4 – патрубок

Рис. 20.10. Схеми хребтових рам

Хребтова рама порівняно з лонжеронною характеризується вищими згинальною та крутильною жорсткостями. Тому зазвичай її використовують для повноприводних вантажних автомобілів, призначених для експлуатації в умовах бездоріжжя. Проте така рама потребує використання високоякісних легованих сталей для виготовлення картерів механізмів трансмісії та з’єднувальних патрубків. Крім того, при технічному обслуговуванні та ремонті автомобіля з хребтовою рамою ускладнюється доступ до механізмів трансмісії автомобіля та необхідне часткове, а деколи і повне розбирання рами.

Рис. 20.11. Шасі автомобіля з хребтовою рамою