Все для вашої іномарки 54 RUS - Несучі конструкції автомобілів
Коли автомобіль вважався розкішшю, а не засобом пересування, у своїй основі він мав раму. Несучі рами – зварні, клепані, литі – згодом залишили лідируючі позиції та передали їх більш сучасним конструкціям, найвідоміша з яких – це кузов, що несе. Що ж собою представляють несучі конструкції? Які переваги та недоліки є у тих чи інших рішень?
Спочатку – про рамні конструкції. Рама - це міцна конструкція, до якої кріпляться всі інші деталі. Вона може бути клепаною, звареною або литою. На зорі автомобільної епохи застосовувалися клепані несучі конструкції, і використовувалися вони на легких автомобілях. Литі рами застосовувалися вкрай рідко, та й то на невеликих авто. А ось зварні конструкції знаходяться у виробництві досі, незважаючи на загальне визнання кузовів, що несуть, щоправда, зараз ними оснащуються лише серйозні позашляховики. Зварні рами мають ряд переваг: їх частини штампуються, більшість деталей зварюється між собою за допомогою електрозварювання, а деякі елементи робляться знімними (частини, до яких кріпиться силовий агрегат, і ті, які знаходяться в місцях, що найчастіше схильні до деформацій). При купівлі рамного позашляховика слід звернути увагу саме на несучу основу – з часом або за несприятливих умов експлуатації рама може тріснути або навіть луснути, причому такі дефекти утворюються в найнавантаженіших місцях. В результаті підвищуються вібрації, знижується комфорт від їзди, і незабаром рама може просто скластися. Виправити дефекти не складно, але після ремонту конструкції, що несе, за нею доведеться ретельно стежити.
Одна з основних переваг рамної конструкції полягає в тому, що основу та кузов можна.збирати паралельно, з'єднуючи практично повністю готове шасі з обробленим салоном в останній момент. Крім того, така машина після довготривалої їзди поганими дорогами не матиме перекосів дверних прорізів і тріщин на стійках лобового скла. І ще важливий момент: якщо взяти два позашляховики одного класу, – рамний та безрамний – і подивитися на їхню схильність до перекидання, то можна помітити, що першу машину перевернути істотно складніше, адже у неї центр ваги набагато нижчий.
Кузов з інтегрованою рамою – проміжна ланка між кузовом, що несе, і несучою рамою. Якщо навантаження на автомобіль невеликі, необхідна жорсткість створюється кузовом, а на серйозному бездоріжжі або при їзді по міських ям частина навантаження бере на себе підрамник, що зазвичай йде по всій довжині автомобіля, але є менш міцним в порівнянні з несучою рамою. Першим у світі позашляховиком із кузовом з інтегрованою рамою є американський Jeep Cherokee, який з'явився у 1984 році.
Більшість сучасних легкових автомобілів мають кузов, що несе. Вперше таку конструкцію застосували на італійській Lancia Lambda 1922 року. Її творець (і за сумісництвом власник фірми) Вінченцо Лянча звернув увагу, що у літаків усі деталі кріпляться безпосередньо до фюзеляжу, і вирішив поекспериментувати з автомобільним кузовом. Основою першого в світі кузова, що несе, була підлога з тунелем для карданного валу і потужними поперечками, до якого приварювалися вертикальні стійки, що обмежують дверні отвори, та інші найважливіші деталі. До основи несучого кузова Lancia Lambda кріпилися зовнішні панелі, не настільки міцні,як каркас - та конструкція, яка була використана італійцями в 1922 році, являє собою швидше просторову раму, ніж повноцінний кузов, що несе. Несучий кузов є набагато «серйознішою» на вигляд конструкцією, ніж просторова рама. У порівнянні з нею, у повноцінному кузові, що несе, зміцненими є дах, задні стійки, підлога багажника, і, іноді, задні крила. Але в будь-якому випадку, кожен з різновидів безрамних конструкцій повинен виконувати певні вимоги з ергономіки, аеродинаміки, надійності (в цьому плані кузови, що несуть переважніше), безпеки і міцності.
З яких матеріалів виготовляються класичні несучі кузова і просторові рами? Верх рамки лобового скла та верхні частини центральних стійок даху роблять із конструкційної сталі. Дверні отвори та підлога виготовляються із сталевих сплавів підвищеної міцності; а більш навантажені вертикальні частини рамки лобового скла та поперечки, що відокремлюють салон від багажника – із міцної сталі. З особливо високоміцної сталі робляться підмоторний каркас і балки, перед якими ставляться бампери. При цьому зовнішні панелі, що не впливають на пасивну безпеку, можуть бути не тільки сталевими, але й алюмінієвими, пластиковими та навіть скловолоконними – застосування таких матеріалів підвищує стійкість до корозії та знижує вагу автомобіля загалом.
Аеродинаміка, тобто опір повітря, більшою мірою залежить від другорядних деталей (бамперів, капота, кришки багажника, крил, дверей і т.д.), ніж від основи кузова, але привести її на необхідний рівень можливо лише змінюючи всі деталі. При розрахунках автомобільних кузовів на аеродинаміку враховуються всілякі параметри, але зазвичайТехнічні характеристики виставляється всього один з них - це коефіцієнт лобового опору повітря (Сх). У сучасних масових легковиків Сх дорівнює 0,28 - 0,40 (великі цифри зазвичай відносяться до універсалів та мінівенів). Зверніть увагу: реальний коефіцієнт лобового аеродинамічного опору завжди більше, ніж заявлений виробником, але не більше ніж на 20%. Зараз в автомобілебудуванні спостерігається наступна тенденція: перш ніж створювати навіть пластиліновий макет майбутнього авто, у віртуальній аеродинамічній трубі (тобто, у тунелі з потужними вентиляторами) продувається його тривимірна модель. У разі чого дизайнери виправляють свої помилки, і тільки після цього починаються справжні випробування. Макет автомобіля (зазвичай, у масштабі 1:1) обдувають потоком підфарбованого повітря та стежать за рухом потоку. Машина встановлюється на майданчик з високоточними вагами, які визначають такі параметри як підйомна сила, що притискає. Цікавий момент: при невдало опрацьованій аеродинаміці в русі навантаження частково перерозподіляється на задню вісь, що відносно добре для задньопривідних машин, але погано для передньопривідних. В останньому випадку витрата палива зростає значно, але й у першому випадку автовласникові доведеться більше витрачатися на бензин чи солярку.
Кузов значною мірою відповідає за пасивну безпеку автомобіля. З метою її оцінки машини, як серійні, так і концепти, розбивають і самі виробники, і спеціальні (зазвичай некомерційні) організації. Логічно, що автолюбителі більше довіряють незалежним експертам, найвідоміший із яких – Euro NCAP. Фахівці з подібних організацій підраховують отримане автомобілем кількість балів та переводятьйого у зірки (максимальна оцінка Euro NCAP – п'ять зірок). Краш-тести бувають різними – від банального контакту з нерухомою перешкодою та бокового зіткнення з іншим автомобілем до перекидання та штучної «зустрічі» з деревом або стовпом. Все вірно – адже потрібно враховувати зіткнення як з перешкодами, що деформуються, так і з недеформованими. До речі, першим виступає бар'єр з алюмінію, що імітує зустрічну машину. А в ролі учасників аварії – манекени з підключеними датчиками (зараз майже повсюдно використовуються американські Hybrid III, є моделі, що імітують неповнолітніх пасажирів). Крім того, методика Euro NCAP передбачає і «зустріч» манекена з машиною, що несеться на нього. У світі є низка організацій, що досліджують результати краш-тестів. У Сполучених Штатах діють дві найвідоміші – це IIHS («Страховий інститут дорожньої безпеки», оцінка ставиться за чотирибальною шкалою) та NHTSA («Національне управління з безпеки дорожнього руху», у якої розподіл автомобілів на класи помітно відрізняється від методики Euro NCAP). У Японії вивченням пасивної безпеки автомобілів займається «Національна організація автомобільної безпеки та допомоги жертвам ДТП» (NASVA, її методика називається JNCAP, і згідно з нею, про перешкоду розбивається не весь автомобіль, а тільки його кузов). "Австралійська автомобільна асоціація" використовує методику ANCAP, що збігається з загальновизнаною Euro NCAP, але класи автомобілів відрізняються. При виборі автомобіля слід звертати увагу на бали, отримані при різних краш-тестах, адже в різних країнах машини продаються в різних комплектаціях, і, лише вивчивши підсумки різних випробувань, можна дійти висновку про рівень пасивної безпеки того чи іншого автомобіля.
Що ж лежить в основі будь-якого автомобіля? Двигун? Кузов? Рама? Електроніка? Гальмівна система? На це питання навряд чи можна дати однозначну відповідь – без електроніки машина може існувати, якщо прибрати раму, всі вузли можна прикріпити до кузова, а без гальм, двигуна, кузова і коробки передач їздити навряд чи можливо. Що в машині найголовніше, кожен вирішує сам. Але, безперечно, тип і конструкція кузова є одними з найважливіших критеріїв при виборі автомобіля.