Устройство автомобиля

                                           I.   Рама автомобиля

   Рама является основанием, на котором крепятся кузов, а также все агрегаты и механизмы автомобиля. 
  Рама - ответственная часть автомобиля и один из наиболее металлоемких его элементов. Масса рамы грузового автомобиля составляет 10-15/5 от сухой его массы - собственной массы автомобиля, т.е. без заправки топливом, маслом, охлаждающими и другими рабочими жидкостями, без водительского инструмента и без запасного колеса. 
   Сухая масса автомобиля - это условное понятие. Но так как оно отражает количество материала, затраченного на изготовление автомобиля, то наряду с другими оценочными параметрами характеризует степень рациональности и совершенства конструкции рамного автомобиля. 
    Рама автомобиля работает в тяжелых условиях и при высоких нагрузках. Она воспринимает вертикальные нагрузки от веса автомобиля, толкающие и окручивающие усилия, которые возникают при движении, а также находится под воздействием динамических нагрузок (толчков и ударов) при переезде дорожных неровностей. 
 
   Конструкция рамы должна обеспечивать: 
- требуемую прочность и надежность рамы в эксплуатации при минимальной ее массе;  
- неизменное взаимное положение агрегатов, механизмов и кузова автомобиля при любых условиях и режимах движения; 
- высокую технологичность при производстве и ремонта рамы. 
 
  Необходимые прочность и надежность рамы должны обеспечить эксплуатацию и ее безотказную работу, минимальные затраты на текущий ремонт, а также долговечность, превышающую срок службы всех агрегатов и механизмов автомобиля. 
  Неизменное взаимное положение элементов автомобиля на раме при любых условиях и режимах движения должно исключить нарушение кинематического согласования агрегатов и механизмов, а также их рабочих процессов при прогибе и закручивании рамы. 
   Высокая технологичность при производстве рамы должна обеспечить возможность увеличения самого производства, более высокую его механизацию и меньшие трудовые затраты. При ремонте рамы высокая технологичность должна обеспечить минимальные затраты времени на техническое обслуживание и ремонт, удобство разборки и сборки при замене и восстановлении вышедшего из строя элемента рамы, а также возможность применения наиболее современных технологических методов ремонта. 
 
 

           Типы и конструкция рам автомобиля

   Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили высшего класса, отдельные автобусы, а также прицепы и полуприцепы. 
В зависимости от конструкции рамы делятся на лонжеронные и хребтовые. Первые имеют наибольшее применение. 
   Лонжеронные рамы подразделяются на лестничные, X-образные, с Х-образными поперечинами и периферийные. 
   Лестничные рамы бывают с параллельными лонжеронами, с сужающимися лонжеронами, с изогнутыми лонжеронами в горизонтальной плоскости и с изогнутыми лонжеронами в вертикальной плоскости. 
   Лестничные рамы имеют наиболее широкое применение для грузовых автомобилей, прицепов, полуприцепов и автобусов. Для современных рамных легковых автомобилей лестничные рамы почти не имеют применения.

 
   Лестничная рама с параллельными лонжеронами состоит из двух лонжеронов 3 (продольных балок), которые соединены между собой поперечинами. Лонжероны отштампованы из низко углеродистых сталей 15,20,25,25 кп, толщина листа которых составляет 5-Ю мм. Иногда применяются титанистые стали ЗЗТ, позволяющие снизить массу рамы на 15-20/С за счет их более высоких механических свойств. Лонжероны незамкнутого (открытого) профиля имеют швеллерное сечение, полки которого обращены внутрь автомобиля. С целью снижения массы, лучшего использования материала и достижения устойчивости лонжероны имеют переменное сечение в соответствии с приходящимися на них нагрузками. 
   У двухосных грузовых автомобилей наибольшее сечение лонжерона - 2 средней части, где он более всего нагружен, а по концам лонжерона сечение уменьшается. Это облегчает установку передней и задней подвесок автомобиля, а также дает возможность понизить его центр тяжести и повысить устойчивость. 
   У трехосных грузовых автомобилей сечение лонжеронов в задней части такое же, как и в средней, вследствие того, что до 70/С всей нагрузки автомобиля приходится на средний и задний ведущие мосты. 
   К лонжеронам обычно приклепывают различного рода кронштейны для крепления кузова, деталей подвески, механизмов трансмиссии, систем управления и т.д. 
   Поперечины придают раме необходимую жесткость. Они, как и лонжероны, выполнены штампованными из листовой низкоуглеродистой стали. Поперечины имеют форму, обеспечивающую крепление к раме соответствующих агрегатов и механизмов автомобиля. Так, например, передняя поперечина рамы приспособлена для установки передней части двигателя автомобиля. Форма поперечин, их количество и месторасположение зависят от типа и компоновки автомобиля. Обычно поперечины устанавливают в местах крепления кронштейнов двигателя, подвески, оси балансирной подвески и др. 
   Лонжероны и поперечины рамы между собой соединены клепкой или сваркой. Обычно применяется клепка в холодном состоянии и реже - сварка. В местах соединения поперечин с лонжеронами устанавливают различного рода раскосы и косынки, которые увеличивают сопротивление рамы продольному сдвигу лонжеронов. 
Поперечины крепятся к полкам или стенкам лонжеронов, а также к полкам и стенкам.  
    Клепаные рамы наиболее широко применяется на автомобилях, так как они более прочные, чем коварные, свободны от монтажных напряжений и более ремонтопригодны. 
   Сварными обычно выполняет рамы прицепов и полуприцепов. Она более жесткие, чем клепаные рамы. Ремонт сварных рам затруднен, а наличие остаточных после сварки напряжений может отрицательно повлиять на прочность рамы. 
    На переднем конце рамы установлены буфер и буксирные крюки. Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов, а также для предотвращения повреждения облицовки радиатора и кузова при случайных наездах на препятствия и столкновениях. Крюки служат для буксирования автомобиля. 
   В задней части рамы грузового автомобиля расположено тягово-спецное устройство, предназначенное для присоединения к автомобилю прицепов, буксируемых автомобилей и т.д. 

Лестничная  рама с суживающимися  лонжеронами. 

  Лестничная рама с суживающимися лонжеронами имеет лонжероны, установленные один относительно другого под углом. При этом рама сужена в передней части и расширена в задней. Сужение рамы в передней части обеспечивает увеличение угла поворота управляемых колес автомобиля. Увеличение ширины рамы в задней части улучшает монтаж кузова и увеличивает расстояние между рессорами задней подвески, что повышает сопротивление подвески боковому крену и поперечным колебаниям автомобиля. Сужение рамы в передней части может быть также достигнуто и за счет выгиба лонжеронов в горизонтальной плоскости. 
  Лестничная рама с изогнутыми лонжеронами в горизонтальной плоскости, как и рама с суживающимися лонжеронами, обеспечивает увеличение угла поворота управляемых колес автомобиля. Однако такая рама сложнее по конструкции, дороже в производстве и имеет меньшую прочность за счет действия дополнительных скручивающих моментов и возможных технологических дефектов в местах изгиба лонжеронов. 
  Лестничная рама о изогнутыми лонжеронами в вертикальной плоскости имеет выгибы в местах расположения передних и задних колес автомобиля, которые обеспечивают большие хода колес, снижение центра тяжести автомобиля и, следовательно, повышение устойчивости автомобиля. Такая рама, как и рама с изогнутыми лонжеронами в горизонтальной плоскости, имеет меньшую прочность по сравнению с рамами с параллельными и суживающимися лонжеронами и большую стоимость при изготовлении. Рама с изогнутыми лонжеронами в вертикальной плоскости имеет применение на рамных легковых автомобилях, Х-образная лонжеронная рама состоит из средней балки трубчатого или коробчатого профиля, внутри которой расположена карданная передача, передней и задней вильчатых частей. В средней части рамы имеются консольные кронштейны для крепления кузова. Передняя и задняя вильчатые части рамы снабжены поперечинами. Рама обладает высокой жесткостью на кручение, что обеспечивается ее средней балкой и поперечинами вильчатых частей. Она позволяет увеличить углы поворота управляемых колес, уменьшить радиус поворота автомобиля и, следовательно, улучшить его маневренность. Кроме того; рама обеспечивает понижение пола кузова, центра тяжести автомобиля и повышение его устойчивости. Х-образная лонжеронная рама применяется на рамных легковых автомобилях.  
 

                     Лонжеронная рама автомобиля

  Лонжеронная рама с X-образными поперечинами состоит обычно из параллельных лонжеронов, соединенных между собой Х-образными поперечинами. При перекосах рамы поперечины, работая на изгиб и кручение, обеспечивают ее высокую жесткость. Лонжеронная рама с Х-образными поперечинами применяется на специальных автомобилях и на отдельных прицепах. 
   Периферийная лонжеронная рама имеет наибольшее применение на рамных легковых автомобилях. Она состоит из лонжеронов замкнутого (коробчатого) профиля, которые проходят по периферии пола кузова автомобиля и создают ему естественный порог. Это увеличивает сопротивление кузова при боковых ударах. Рама имеет свободную среднюю часть, позволяющую опустить низко пол кузова, понизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость. Для увеличения хода колес автомобиля лонжероны рамы имеют Изгибы в вертикальной плоскости над передней и задней осями. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов. Для грузовых автомобилей большой и особо большой грузоподъемности применяются лонжероны рамы не из штампованных, а прокатных лонжеронов и поперечин. Лонжероны и поперечины рамы изготавливаются из малоуглеродистых низколегированных сталей, имеющих более высокие механические свойства, чем листовые стали. Однако масса рамы из прокатных лонжеронов и поперечин больше, так как лонжероны и поперечины имеют равное сечение по всей своей длине. Масса рамы грузового автомобиля, изготовленной из прокатных профилей, составляет 15% от собственной его массы.  

            Хребтовая рама автомобиля

   Хребтовая рама имеет ограниченное применение на современных автомобилях. Она используется на некоторых легковых и грузовых автомобилях. 
   В зависимости от конструкции хребтовые рамы делятся на разъемные и неразъемные. Разъемные хребтовые рамы применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности, а неразъемные на рамных легковых автомобилях. 
  Хребтовая неразъемная рама состоит из одной центральной продольной несущей балки, к которой прикреплены поперечины и различные установочные кронштейны. Центральная балка рамы обычно трубчатого сечения, внутри нее размещается карданная передача. Рама обладает высокой жесткостью на кручение, а размещение карданной передачи внутри хребтовой трубы рамы обеспечивает компактность конструкции. 
  Хребтовая разъемная рама имеет центральную несущую балку, которая состоит из картеров отдельных механизмов трансмиссии автомобиля, соединенных между собой специальными патрубками. Кронштейны, установленные между картерами и патрубками, предназначены для крепления кабины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов и механизмов автомобиля. 
  Разъемная хребтовая рама универсальна, так как, изменяя ее длину, можно создавать семейство автомобилей с различным числом ведущих мостов и различными базами на одних и тех же унифицированных агрегатах и механизмах. Использование картеров механизмов трансмиссии в качестве несущих частей разъемной хребтовой рамы позволяет снизить на 15-20% собственную массу автомобиля и уменьшить его металлоемкость. 
  Разъемная хребтовая рама по сравнению с лонжеронной обладает более высокими изгибной и крутильной жесткостями. Поэтому ее применяют для полноприводных грузовых автомобилей, предназначенных для эксплуатации на тяжелых дорогах и в условиях бездорожья. Однако такая рама требует использования высококачественных легированных сталей для изготовления картеров механизмов трансмиссии и соединительных патрубков, а также высокой точности изготовления и сборки в производстве. Кроме того, при техническом обслуживании и ремонте автомобиля с рамой этого типа затруднен доступ к механизмам трансмиссии автомобиля и требуется частичная, а иногда в полная разборка рамы. 
 

            II.  Тягово-сцепное устройство (лебёдки).

Тяговые лебедки  с приводом от трансмиссии автомобиля применяются для самовытаскивания автомобиля, помощи другим автомобилям. Возможны и другие виды приводов лебедок - гидравлический от гидромотора, электрический от аккумуляторов.

                                                 Передние лебедки.

Передние тяговые  лебедки с приводом от трансмиссии  автомобиля устанавливаются на модифицированный передний бампер автомобиля.

Исполнение переднего бампера  возможно в различных вариантах: увеличение бампера по всей ширине машины либо только по ширине лебедки.

Передние лебедки  производятся в вариантах с реверсом и без реверса. Лебедка с реверсом позволяет использовать мощность в  обоих направления движения троса, что используется в грузоподъемном механизме "кран-стрела".

Кран-стрелы используются для обеспечения грузоподъемных операций с массой груза до 2000 кг. В рабочем положении кран-стрела опирается на передний бампер, в транспортном положении - грузится на платформу.

                                          Задние лебедки.

  Задние тяговые лебедки позволяют  использовать мощность только  в направлении сматывания троса.  Привод лебедки выполнен в  виде карданной передачи, что  обуславливает разность в цене  лебедок, устанавливаемых на короткобазовые и на длиннобазовые модификаци автомобилей.   

                                  Электрические лебедки.

Электрические лебедки, как правило, не обладают достаточной  мощностью для вытягивания из грязи груженого грузовика, но способны работать при заглохшем двигателе. Электрические лебедки также  требуют установки дополнительных аккумуляторов, т.к. в процессе работы двигатель лебедки интенсивно разряжает  аккумуляторы и оставшегося заряда может не хватить для запуска  двигателя.

Электрические лебедки удобны для использования  с различными агрегатами, т.к. недостаток мощности компенсируется возможностью установки практически в любом  месте - на раме, на грузовой платформе, на спецустановках.