Рамные конструкции

Устройство автомобилей



Несущая система служит для установки и крепления всех агрегатов и механизмов автомобиля. Она воспринимает поперечные и продольные нагрузки, изгибающие и крутящие моменты, передаваемые двигателем, трансмиссией и мостами автомобиля, а также колесами и подвеской в результате взаимодействия автомобиля с дорогой, ускорением и торможением.

Несущей системой может являться отдельный элемент – рама либо непосредственно кузов автомобиля, поэтому все автомобили подразделяются на рамные и безрамные (имеющие несущий кузов).
Существуют также рамно-кузовные несущие системы, которые часто применяются на автобусах, при этом рама и основание кузова объединены в одну конструкцию.

К несущей системе автомобиля предъявляются следующие требования:

• достаточная прочность и жесткость;
• стабильное взаимное положение механизмов автомобиля;
• высокая технологичность при эксплуатации и ремонте;
• минимальная масса;
• сохранение кинематического согласования работы механизмов автомобиля и их работоспособности при изгибах и закручивании элементов несущей системы.

Преимущества рамной несущей системы:

• простота и надежность конструкции;
• технологичность при производстве и ремонте;
• универсальность (на одну и ту же раму можно устанавливать различные типы кузовов и на одном и том же шасси выпускать обычные и специальные автомобили).

Для грузовых автомобилей, имеющий отдельный кузов для груза и кабину для водителя и пассажиров, рамная конструкция является наиболее удобным техническим решением.

Несущие кузова применяются на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве автобусов.

Преимущества несущих кузовов:

• уменьшение массы автомобиля;
• уменьшение высоты автомобиля;
• понижение центра тяжести автомобиля, следовательно, повышение его устойчивости;
• распределение нагрузки по всей конструкции автомобиля, а не только в раме.

Недостатками несущих кузовов является сложность изготовления и ремонта, а также низкая универсальность при применении на автомобилях разного назначения – даже незначительные изменения компоновки автомобиля требуют затратных изменений в конструкции кузова.

***

Рама автомобиля

Рама является остовом автомобиля, т. е. его «скелетом».

Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки, возникающие при движении автомобиля и даже при его стоянке – вес груза, пассажиров и размещенных на ней механизмов и устройств, а также моменты и усилия, передаваемые двигателем и агрегатами трансмиссии и ходовой части. По этим причинам к автомобильным рамам предъявляются требования:

• необходимая жесткость и прочность;
• минимальная масса;
• рациональная форма, допускающая низкое расположение центра тяжести автомобиля, достаточные ходы подвески, элементов рулевого управления и углы поворота управляемых колес.

***

Классификация автомобильных рам

Рамы бывают лонжеронные и хребтовые (центральные). Лонжеронные рамы, в свою очередь, подразделяются на лестничные и периферийные.

Разновидностью хребтовых рам являются Х-образные рамы.

***

Лестничная лонжеронная рама

Лестничная лонжеронная рама (рис. 1, рис. 2, а) состоит из двух лонжеронов 1 (продольных балок), которые соединены между собой поперечинами 2. Лонжероны и поперечины имеют швеллерное сечение, при этом полки швеллеров при сборке рамы обращены внутрь.

Толщина листовой стали, из которой изготавливают лонжероны, составляет 5…10 мм. В качестве материала для элементов конструкции автомобильных рам применяются низкоуглеродистые стали, которые хорошо поддаются холодной штамповке.

Иногда применяются титанистые стали, позволяющие благодаря их более высоким механическим свойствам снизить массу рамы на 15…20%.

Лонжероны могут располагаться параллельно или сходиться в передней части автомобиля с целью образования свободного пространства, необходимого для поворота управляемых колес.

Кроме того, такая конфигурация лонжеронов позволяет снизить центр тяжести автомобиля, что немаловажно для повышения его устойчивости при криволинейном движении и маневрировании.

Для снижения центра тяжести балки лонжеронов у легковых автомобилей и грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности часто выгибают над осями и мостами в вертикальной плоскости.

Жесткость рамы повышают установкой косынок и раскосов между лонжеронами и поперечинами. Лонжероны и поперечины скрепляют между собой клепкой в холодном состоянии или сваркой. Широкое применение клепаных соединений обусловлено хорошей стойкостью к вибрационным нагрузкам.
Сварные рамы отличаются большой жесткостью, но сложнее в ремонте и менее прочны в местах, прилегающих к сварным швам.

Поперечины крепятся к полкам лонжеронов и их стенкам. Места расположения поперечин и форма их поперечного сечения (коробчатая, корытообразная, Z-образная, П-образная и т. д.) выбираются исходя из равнопрочности рамы по всей длине.

Поперечины обязательно устанавливаются в месте крепления кронштейнов рессор, двигателя, бензобаков, в местах установки балансирной рессоры (для трехосных автомобилей), а сами лонжероны в этих местах часто усиливаются специальными вставками.

Поперечины штампуются из той же листовой стали, что и лонжероны. При сложной форме поперечин используются высокопластичные стали.

Однородность металла элементов рамы диктуется возможностью возникновения гальванических токов при применении разного металла для лонжеронов, поперечин, заклепок и усилительных элементов.

Гальванические токи инициируют коррозию и могут доставить другие неприятности при эксплуатации автомобиля.



Периферийные рамы (рис. 2, в) могут применяться в конструкции несущей системы легковых автомобилей. Лонжероны периферийной рамы проходят по периферии пола кузова автомобиля и создают ему естественный порог. Это увеличивает сопротивляемость кузова боковым ударам.

Свободная средняя часть рамы позволяет опустить пол кузова, повысив тем самым устойчивость автомобиля. Для увеличения хода колес автомобиля лонжероны выгибаются в вертикальной плоскости над передним и задним мостами. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов.

***

Хребтовые рамы

Хребтовая рама (рис. 2, г) состоит из одной центральной несущей балки 9, к которой прикреплены поперечины 10 и различные установочные кронштейны.

Центральная балка, внутри которой размещается карданная передача, имеет трубчатое сечение.

Если на легковых автомобилях хребтовая рама обычно неразборная, на грузовых автомобилях центральная балка состоит из картеров отдельных агрегатов трансмиссии автомобиля, которые соединяются между собой специальными патрубками.

Между картерами и патрубками устанавливаются кронштейны для крепления кабины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов.

Такая разъемная хребтовая рама универсальна, так как, изменяя длину, можно создавать семейства автомобилей с различным числом ведущих мостов и с разными базами на одних и тех же унифицированных агрегатах.

Хребтовая рама позволяет снизить массу автомобиля на 15…20%, так как сами агрегаты трансмиссии образуют элементы рамы.

Хребтовая рама обладает более высокой жесткостью по сравнению с лонжеронной рамой, однако такая рама требует применения легированных сталей для изготовления картеров агрегатов трансмиссии и соединительных патрубков, а также высокой точности при изготовлении. Кроме того, при техническом обслуживании и ремонте автомобиля затрудняется доступ к механизмам трансмиссии и требуется частичная, а иногда и полная разборка рамы.

Х-образная рама (рис. 2, б) позволят увеличить углы поворота управляемых колес, тем самым улучшить маневренность автомобиля. Эта рама также позволяет понизить пола кузова, центр тяжести автомобиля, увеличить его статическую и динамическую устойчивость.

***

Дополнительные элементы конструкции автомобильных рам

К раме крепят кронштейны для рессор, амортизаторов, крыльев, подножек и другие элементы кузова и кабины автомобиля. На переднем конце рамы устанавливается буфер и буксирные клюки.

Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов при наездах и столкновениях. В задней части грузовых автомобилей расположено буксирное устройство.

На усиленную переднюю поперечину устанавливают переднюю опору двигателя.

Тягово-сцепное устройство автомобиля

Тягово-сцепное устройство (или, как его обычно называют – фаркоп) предназначено для сцепки автомобилей тягачей с прицепами и смягчения осевых толчков, возникающих при движении автопоезда.

Тягово-сцепное (буксирное) устройство (рис. 1, б) представляет собой стальной кованый крюк 18, на стержне которого между двумя упорными шайбами 9 и 20 установлен резиновый упругий элемент 10, поджимаемый гайкой 8.

Стержень крюка в сборе с буфером размещен в корпусе 11, который вместе с крышкой 19 болтами прикреплен к задней поперечине рамы. Выступающий из стакана конец стержня с зашплинтованной на нем гайкой 8 закрывается колпаком 7.

Защелка 17 крюка стопорится собачкой 13, установленной на оси, а также предохранительным шплинтом 14, соединенным цепочкой 16 и входящим в отверстие собачки 13.

Надрамник автомобиля-самосвала

Несущая система автомобилей-самосвалов кроме основной рамы включает еще дополнительную укороченную раму – надрамник, на который устанавливается грузовой кузов и крепятся элементы механизма подъема кузова.

Надрамник позволяет снизить нагрузку на заднюю часть основной рамы автомобиля при подъеме кузова во время разгрузки, принимая часть этой нагрузки и распределяя ее равномерно по основной раме. Надрамник выполняется сварным из штампованной листовой стали.

Он крепится к раме самосвала с помощью стремянок и болтовых соединений.

На рис. 3 показан надрамник автомобиля самосвала марки «КамАЗ», который состоит из двух лонжеронов 3, соединенных поперечинами 2,4,8 и 11. В задней части, где возникают наибольшие нагрузки, надрамник имеет Х-образный усилитель 6, а его лонжероны снабжены усилителями 7.

Поперечины 2 и 11 имеют корытообразное сечение, остальные поперечины имеют швеллерное сечение.
К лонжеронам приварены кронштейны крепления надрамника к раме 10, ограничители боковых перемещений надрамника, кронштейны резинометаллических опор 1 кузова и кронштейны 9 осей опрокидывания кузова.

К поперечине 11 прикреплены нижняя опора гидроцилиндра подъемного механизма кузова, кран управления и клапан ограничения подъема кузова.
На поперечине 2 установлена резинометаллическая опора 5, служащая дял фиксации кузова в поперечном направлении.

На поперечине 4 закреплен кронштейн страховочного троса ограничителя опрокидывания кузова.

Безрамные несущие системы автомобилей рассмотрены в разделе «Кузов автомобиля».

***

Несущий кузов легкового автомобиля



Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_kuzov_kolesa/rama_1/

Рама автомобиля

Несущая часть является одним из важнейших компонентов в устройстве автомобиля, ведь именно благодаря ей удается собрать все составные части машины в единое целое.

Сейчас используется несколько видов несущей части, каждая из которых нашла применение на определенных видах авто. Изначально все автомобили строились на основе рамной несущей части.

Но со временем ее вытеснили иные типы, к примеру, практически на всех легковых автомобилях используется несущий кузов, в котором рама отсутствует, а все ее функции выполняет усиленный кузов.

И все же рамная несущая часть продолжает использоваться – на грузовых авто и внедорожниках.

Назначение, виды

Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.

Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.

Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.

1. Лонжеронные
2. Хребтовые
3. Пространственные

Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.

Лонжеронная и ее подвиды

Лонжеронная рама автомобиля является самой распространенной. Конструкция ее включает две продольных силовых балки – лонжероны, тянущихся вдоль всего кузова и соединенных между собой поперечинами.

Лонжеронная рама Toyota Land Cruiser

Сами лонжероны изготавливаются из стали, а для обеспечения высоких показателей на скручивание используются разные типы профиля сечения – короб, двутавр, швеллер.

Причем не обязательно, чтобы они были ровными, многие лонжероны имеют изгибы как вертикальной, так и горизонтальной плоскости. К примеру, на некоторых авто рама изогнута в передней и задней частях (в районе расположения колес), что позволяет переместить центр тяжести вниз.

Помимо этого, лонжероны размещаются как в строго горизонтальном положении относительно пола, так и могут находиться под углом. Второй вариант применяется на внедорожниках.

Лонжероны соединяются поперечинами, которые могут располагаться разными способами. В так называемой раме лестничного типа поперечины крепятся перпендикулярно лонжеронам (считается классической). Но есть и конструкции, у которых эти составные части располагаются под углами – К-образные и Х-образные рамы.

Лонжеронная х-образная рама

Для соединения лонжеронов с поперечинами применяется сварка (во внедорожниках), заклепки (грузовики). В некоторых случаях используются болтовые соединения. Для крепления узлов авто и лонжероны, и поперечины оснащаются кронштейнами.

Подвидом лонжеронной рамы является периферийная. Отличительной особенностью ее является большое расстояние между лонжеронами. После полной сборки авто они располагаются возле порогов кузова, что значительно повышает устойчивость к воздействию боковых ударов, а также позволяет опустить уровень пола (насколько это возможно).

Периферийная рама Corvette

Еще одна разновидность лонжеронной рамы – Х-образная. Суть конструкции такой рамы сводится к тому, что в передней и задней части лонжероны разведены, а в центральной – по максимуму сведены (пространство между ними позволяет разместить разве что валы трансмиссии). Внешне этот тип напоминает букву «Х», отсюда и название.

Еще один вариант – несущее основание. В конструкции этой рамы все так же используются продольные лонжероны, но здесь они соединены между собой не поперечинами, а днищем. При этом несущее основание, хоть в него и входит днище, не является элементом кузова, поэтому и относится этот вид к рамам.

Несущее основание

Хребтовая рама

Рамы хребтового типа в меньшей степени распространены и ее, по сути, используют только на грузовиках «Татра». Основным составным элементом этого типа несущей части выступает центральная балка, изготовленная из трубы.

Хребтовая рама

Примечательно, что в такой раме некоторые узлы авто используются в качестве несущих элементов, а именно мотор, КПП, корпусы главной передачи. Все они соединены между собой центральной балкой, вращение же между узлами осуществляется при помощи валов, располагаемых в трубе.

Особенность конструкции задних ведущих мостов заключается в том, что передача вращения на колеса осуществляется валами с карданными шарнирами, а не полуосями, поскольку корпусы главных передач жестко крепятся к балке. Но такое устройство в свою очередь дает возможность установить на все колеса авто независимую подвеску.

Но эта рама автомобиля широкого распространения не получила из-за сложности обслуживания и ремонта узлов трансмиссии, поскольку для этого приходится разбирать практически всю раму, чтобы отсоединить картеры главных передач и коробку передач. К тому же, кузов, закрепленный на трубе, располагается достаточно высоко над землей. Поэтому этот тип рамы пригоден только для использования на грузовиках.

Пространственная рама

Пространственной называется рама автомобиля, представленная в виде каркаса, сваренного из труб. Отличается небольшой массой и высокими показателями по прочности.

Этот каркас формирует не только отсеки для размещения и закрепления составных частей авто, а еще и кабину для пассажиров. Помимо этого, каркас выполняет еще и роль кузова, который в авто с такой рамой попросту отсутствует, а декоративная обшивка закрепляется прямо на составные трубы.

Такая рама нашла применение на спортивных авто, а также самодельных моделях — багги. Примечательно, что даже на массовых авто с несущим кузовом, которые переделывают для участия в соревнованиях, комплектуются внутренним трубчатым каркасом для повышения жесткости кузова. Но в этом случае устанавливаемый каркас нельзя назвать полноценной пространственной рамой.

Комбинированные виды

Выше перечислены основные виды рамных несущих частей. Но, как отмечено, существует немало вариаций, представляющих собой комбинированные типы.

К ним относится вильчатая рама. В этом типе присутствуют основные составные элементы лонжеронного и хребтового видов – центральная балка и лонжероны.

Конструкция выглядит так: в передней и задней части для крепления узлов авто применяются продольные лонжероны, а в центральной части установлена труба (но здесь она не используется для размещения приводных валов). Между собой балка и лонжероны жестко соединены.

Вильчатая рама — симбиоз нескольких видов, причем он не единственный. На некоторых авто применялись конструкции, состоящие, к примеру, из компонентов Х-образной рамы и несущего основания, или же центральной балки и лонжеронов (в отличие от вильчатой, лонжероны располагаются только спереди).

Но существуют также и варианты, которые совмещают в себе разные виды несущей части – раму и несущий кузов. К такому типу относится так называемая интегрированная рама.

Суть ее сводится к тому, что элементы рамы (лонжеронной классической или периферийной) входят в конструкцию кузова и выполнена с ним заодно (они жестко между собой соединены).

Но стоит отметить, что лонжероны обычно располагаются только в передней части и предназначены для фиксации силовой установки.

Интегрированная рама с кузовом

Еще одним вариантом комбинированных несущих частей является кузов с подрамником. Этот элемент выполняет те же функции, что и лонжероны в интегрированном варианте, но в отличие от него крепиться к кузову при помощи болтовых соединений.

Источник: http://autoleek.ru/nesushhaja-sistema/platforma-i-rama-avtomobilja/rama-avtomobilya.html

Рамный каркас стального здания

Рамная каркасная система – это удобная конструкция, состоящая из металлических балок, а также колонн и ригеля. Все это между собой крепится и создает рамную конструкцию. Крепеж в соединительных частях рамы осуществляется за счет соединительных болтов.

Прибегая к полному усилению все детали удобно соединяются между собой. Вместо крепительных компонентов могут послужить высокопрочные болты, а также использование сварочного аппарата.

Согласно новой систематизации происходит модернизирование и увеличение устойчивости конструкций.

1. Предназначение
2. Преимущества построения
3. Монтаж

Предназначение

Система рамного каркаса обычно предназначается для построения любых жилых зданий, а также некоторых промышленных складов, сооружений, производственных помещений, и так далее. При помощи металлического каркаса можно будет соорудить здание высотой в 12 этажей.

В дальнейшем осуществляется в виде сборных монолитных железобетонных конструкций. Колонны, а также ригеля в данном случае могут быть исполнены в виде сборной железобетнной конструкции.

Для перекрывания применяются основные железобетонные сборные плиты с внутренним пространством.

Диафрагма жесткости обычно исполняются в монолитном варианте. Но совместно с ними иногда используют сборные железобетонные плиты. В виде наружной, а также внутренней стены обычно можно использовать небольшие материалы, возможно, применение крупных элементов.

Преимущества построения

Система всей конструкции рамного сооружения обычно предназначается для построения при хороших условиях, а также при условиях увеличенной сейсмичности площадки под строительство.

Увеличение эффективной работы данных задач зачастую зависит от решений, связанных проектированием и построением жилых зданий, а также всевозможных общественных строений используемых конструкций, где также в наличии имеются основные технологические структуры производства строительного материала. Но данный проект наделен еще множеством разных преимуществ.

В области повышенной опасности рамный каркас был прекрасно оценен со стороны оптимальной затраты на покупке строительных товаров, а также при обеспечении строительства с основными и значительно приемлемыми показателями качества всей систематизации. Но все же, исполнение нормативного требования по полному обеспечению конструкционной надежности данной системы с использованием сборно-монолитных материалов популярных моделей ИИС- 04, 1020.1 – 2с сопрягается с дополнительными сложностями:

• Применение основного числа предметов, которые наделены опалубочной формой, а также некоторыми конструктивными компонентами.
• При установке появляется необходимость вмонтировать железобетонную перемычку над несколькими проемами во внутренних, а также наружных стенках строения.
• Использования предварительного усиления при создании ригеля.

В данном случае вполне сложной считается определенная технология по процессу бетонирования, в том числе и прогревания монолитной опорной части ригеля в один из построечных условий при пониженной температуре.

Согласно с этим, проектировщики Кузбасса предложили лучшие предложения по техническому решению, где были модернизированы имеющиеся конструкции на основном конструкционном строении.

На основании сборно-монолитного металлического каркаса, была полностью сформулирована концепционные проекции совершенно новейшей систематизации рамного построения.

К основным рамносвязевым конструкциям относятся все строительные системы, где использована несущая система жесткости в одностороннем расположении. Данные направления могут обеспечиваться жесткими рамными сооружениями, а также в другом варианте соединяться – диафрагмой жесткости.

В данном случае (важнейшего направления) могут решиться все аналогичные конструкции вместе с рамными систематизациями, а общая жесткость построения в перпендикулярном направлении, согласно плоскостям рамы, может быть обеспечено диафрагмами вертикального расположения.

Рамные варианты систем наделены высочайшим качеством по сравнению со связевыми конструкциями в целом.

Монтаж

Примером для формулировки конструкционных схем построения с рамными каркасами. В продольном построении трехэтажного здания связываются при помощи регелей, в результате образуют рамы с жесткими соединениями. В поперечном же образуются связевые плитки, облегченные для установки.

Практически все перекрытия могут собираться из заранее напряженной много пустотной плиты, изготовленной из облегченного бетонного материала, толщина, которой составляет всего 22 сантиметров.

Чтобы полностью обеспечить жесткостью строения в любом поперечном расположении в торцовой части могут быть вмонтированы диафрагмы жесткости вертикального направления.

Практически все соединительные детали могут быть исполнены при помощи сварочного аппарата, где все арматурные выпуски свариваются между собой.

К рамным каркасным конструкциям также обычно относятся каркасы, где использованы направления в качестве рамообразных сооружений, которые также способны устроить диафрагму жесткости.

Все это в основном участвует в важнейшем восприятии нагрузок горизонтально расположения, и способны обеспечить полную устойчивость.

В подобных систематизациях основным назначением рамного каркаса может стать полное снижение изгибов при перегружении элементной системы вертикального направления.

Источник: https://bvzd.ru/vopros/ramnyy-karkas-stalnogo-zdaniya

Рамная конструкция кузова

Рамная конструкция кузова составляет остов транспортного средства, на котором располагаются элементы ходовой части, силовые агрегаты и кузов.

Принцип устройства рамных конструкций автомобилей

Рамные конструкции современных автомобилей представляют собой жесткий остов, на котором осуществляется фиксация элементов подвески, узлов трансмиссии, силового агрегата, различного дополнительного оборудования, и, собственно, самого кузова машины. Несложно догадаться, что этот элемент автомобиля является одним из основных, поскольку на него приходится большая часть нагрузки.

На сегодняшний день рамные конструкции используются при производстве внедорожников, некоторых типов грузовиков и тракторной техники. В остальных случаях используется сам кузов машины, который выполняет функцию несущей системы.

Основная нагрузка приходится на несущие балки, ширина которых вдоль кузова варьируется. Между ними располагаются короткие балки, которые исполняют роль ребер жесткости. Рамы могут быть клепаными, цельносварными и собранные с использованием болтовых соединений.

Основные типы несущих систем автомобилей

Принято различать несколько основных типов конструкций несущих рам автомобилей:

• Наиболее широкое распространение получила несущая система лестничного типа. Она называется лонжеронной конструкцией и состоит из двух несущих балок, к которым крепятся поперечные траверсы. Рамы лонжеронного типа используются практически во всех типах грузовых автомобилей.
• Кузовные несущие системы. Такие рамы еще называют периферийными. Основной особенностью этого типа рам является их широкая средняя часть, в которую устанавливается кузов машины. Это позволяет значительно уменьшить высоту автомобиля и повысить безопасность эксплуатации.
• Хребтовая система. Основным элементом этой основы автомобиля является трансмиссионная труба. Используется в основном на грузовых машинах повышенной проходимости с независимыми подвесками.
• Вильчато-хребтовая рама (Х-образная).
• Трубчатая рама (конструкция решетчатого типа, состоящая из полых труб, отличается особой прочностью и используется для производства спорт-каров и болидов).

В чем заключаются недостатки рамной конструкции

Необходимо отметить, что на сегодняшний день легковые автомобили имеют конструкцию несущего кузова, а рамные системы уже практически не используются. Несмотря на простоту несущей рамы и простоту ремонта, она обладает рядом недостатков:

• несущая рама значительно увеличивает вес автомобиля и его наружные габариты;
• повышенный расход потребляемого топлива и выброс большого количества отработанных газов;
• невозможность достичь высоких скоростных показателей (легковые авто);
• пониженный уровень комфорта, в случае использования жестких рессор;
• необходимость повышенного клиренса. Высокие пороги могут затруднять процесс посадки водителя и пассажиров в салон машины.

Несмотря на вышеперечисленные недостатки, конструкция с рамой активно используется для производства грузовиков и внедорожников, для перемещения больших грузов и преодоления участков дорог повышенной сложности. К тому же езда на грузовиках и вездеходах отличается высоким уровнем безопасности.

Преимущества жесткой рамы

На примере внедорожников можно рассмотреть преимущества несущих систем рамного типа.

1. Во время преодоления дорожных препятствий на кузов и несущую конструкцию нагрузка распределяется практически равномерно, поэтому данный факт значительно снижает риск опрокидывания.
2. Рама позволяет устанавливать тяжелое оборудование (более мощные двигатели, усиленное шасси) и колеса больших размеров.
3. Возможность делать салон просторным и комфортным.
4. Процесс сборки автомобиля отличается простотой и небольшими временными трудозатратами. К тому же, подобраться ко многим элементам ходовой части можно без особых сложностей.
5. Простота проведения ремонтных работ. В отличие от кузовных автомобилей, несущая рама значительно реже подвергается различным механическим повреждениям и воздействию коррозионных процессов.
6. Повышенный уровень проходимости. За счет жесткой несущей базы есть возможность устанавливать независимые подвески (полный привод) на машине. Этот фактор значительно улучшает пассивную безопасность автомобиля.

В заключение необходимо отметить, что все же, несмотря на отказ многих производителей от использования рамы в качестве несущей системы автомобиля, такие машины очень надежны в процессе эксплуатации.

К тому же, за счет использования цельных металлических балок, значительно увеличивается срок эксплуатации автомобиля и возможность перевозки грузов на большие расстояния. Поэтому использование рамы по-прежнему является актуальным для грузовиков и спецтехники.

Легковые автомобили с несущим типом кузова не менее практичны и отличаются высоким уровнем безопасности. Так что выбор за вами.

Источник: https://autoexpert.today/remont-i-to/ramnaya-konstruktsiya-kuzova.html

Конструкции, активные по сечению. Рамы

Рамой называют каркасную плоскую систему, состоящую из элементов, обеспечивающих пролет – ригелей, и элементов, обеспечивающих высоту – стоек.

Для организации внутреннего функционального пространства плоские рамы располагаются в здании параллельно, воспринимая нагрузки от второстепенной системы настила и прогонов.

Пространственная работа каркаса из рам обеспечивается путем обустройства системы вертикальных и горизонтальных связей соответственно по стойкам и ригелям.

Также жесткость каркаса можно повысить примыканием к железобетонным элементам и диафрагмам.

Преимущества, которые обуславливают широкое применение рам:

Экономичное перераспределение изгибающих моментов между ригелями и стойками.

Концентрация материала.

Малоэлементность и скорость монтажа.

В то же время рамы имеют некоторые недостатки: небольшую высоту стоек, присутствие сложных жестких узлов и ограниченность использования конструктивной формы.

Классификация рам

По статической схеме различают бесшарнирные, двухшарнирные и трехшарнирные рамы.

По абрису конструктивной формы рамы могут быть:

С вертикальной стойкой и горизонтальным ригелем.

С вертикальной стойкой и наклонным ригелем.

С наклонной стойкой и наклонным ригелем.

С ригелем ломаного очертания.

Выбор того или иного типа очертаний рамы зависит от функционального пространства, конструктивных и архитектурных требований.

Основы проектирования рам

Рамы относятся к конструкциям, работающим преимущественно по сечению. В ригелях и стойках рам возникают значительные изгибающие моменты, а также продольные и поперечные силы. Характерной особенностью рам является наличие жесткого карнизного узла.

Элементы рам рассчитывают на прочность и общую устойчивость в плоскости и из плоскости как сжатоизогнутые, а также проверяют касательные напряжения и местную устойчивость отдельных участков сечения.

Контролю также подлежат горизонтальные и вертикальные перемещения рамы, в соответствии с ограничениями по второму предельному состоянию.

Наибольшее распространение получили рамы, которые имеют наклонные ригели и вертикальные стойки, шарнирно примыкающие к фундаментам. Такие рамы также называются портальными.

При этом коньковый узел выполняется, как правило, жестким для увеличения жесткости и уменьшения значений изгибающих моментов в ригеле, однако может быть и шарнирным.

Такой тип рам нашел широкое применение благодаря экономичности и наибольшей функциональности в большинстве типов быстровозводимых зданий при пролетах от 20 до 70 м. Портальные рамы, пролетом до 20 м, в основном изготавливают из горячекатаных профилей, а при больших пролетах применяют сварные двутавровые сечения.

В последнее время в рамах находят все более широкое применение перфорированные профили, составные двутавры с гофрированной и гибкой стенкой. Применение эффективных сечений, рационального ломаного очертания и увеличение габаритов в карнизном узле позволяет увеличить пролет рам до 80-100 м.

В составных сварных профилях вуты представляют собой развитие сечения для достижения необходимых геометрических характеристик.

С точки зрения общей устойчивости каркаса, особенно в процессе монтажа, большое значение для рам имеют кровельные и стеновые прогоны, а также связи. В табл. приведены ориентировочные данные для эскизного проектирования портальных бескрановых рам.

Минимальный уклон кровли, с учетом возможных прогибов и обеспечения водостока, как правило, принимается около 6°. Стойки тяжелее ригелей и их высота составляет примерно 1/5 пролета рамы.

Шаг рам зависит от действующих нагрузок и принятой системы прогонов.

Рамы как конструктивный инструмент архитектурной формы

Наибольшее использование рамные конструкции нашли в одноэтажных производственных зданиях или складах, для которых актуально наличие больших свободных площадей.

Архитектурные требования к конструкциям промышленных объектов обычно невысоки, однако рамы с таким же успехом могут быть использованы в несущих каркасах спортивных и демонстрационных залов, выставочных и торговых павильонов, являясь важным элементом формирования выразительности внешней и внутренней архитектурной среды. Визуальная открытость или закрытость рам в здании главным образом зависит от конфигурации каркаса и внешней формы. В свою очередь, оболочка ограждающих конструкций зависит от их типа, а также архитектурных, конструктивных и экономических требований. Так, каркас с применением рам может быть полностью расположен снаружи здания, что позволяет прозрачно показать конструктивный принцип работы рам и придать строению современный вид объекта технической среды. И, наоборот, рамы могут быть полностью расположены внутри оболочки здания, что дает дополнительные возможности выражения и организации внутреннего пространства. Помимо этих противоположных решений, частичное взаимопроникновение рам и ограждающих конструкций позволяют получить дополнительный спектр желаемых визуальных эффектов.

На схемах показаны основные типы рам по способу взаимодействия с внутренним функциональным пространством.

Поскольку рамные конструкции главным образом проектируются для производственных и складских быстровозводимых зданий, в них часто организовываются внутренние антресольные либо внешние пристроенные этажи для размещения вспомогательных, административных и бытовых помещений.

Такие этажи могут быть созданы в балочных перекрытиях между рамами либо возведены на собственных несущих конструкциях. Кроме того, дополнительные перекрытия могут потребоваться для оборудования или организации производственного процесса в нескольких уровнях.

Для обслуживания производственного процесса в промышленных предприятиях применяется подвесное грузоподъемное оборудование, которое может крепиться к ригелям рам в виде крановых балок – тельферов, либо мостовое, имеющее подкрановые пути, организованные на стойках каркаса. К несущим конструкциям рам может быть присоединено различное транспортное и вспомогательное оборудование.

Для внутреннего естественного освещения основного пространства и антресольных этажей могут быть эффективно применены зенитные фонари, шедовые покрытия и солнцеводы. Двух- и более пролетные рамы проектируют по принципу чередования, когда поперечники имеют общую стойку в местах сопряжения.

Для экономии внутреннего пространства в многопролетных рамах шаг внутренних стоек может быть разрежен. При этом в местах отсутствия стоек под ригели подводятся подстропильные балки или фермы, которые передают нагрузку на оставшиеся стойки, сечение которых соответственно должно быть увеличено.

Большепролетные рамы, как правило, кроме вутов, имеют переменное сечение и изменяемый угол наклона ригеля, который формируется из отдельных линейных элементов разной жесткости. Ригель ломаного очертания приближает работу рам к арочным конструкциям и дает свободу в организации архитектурной формы.

Последнее может оказаться невыполнимым для некоторых систем ограждающих конструкций, имеющих значительную жесткость, например, для толстых многослойных панелей.

Наглядный пример достижения архитектурной выразительности за счет рам каркаса, выступающих за пределы оболочки здания, представлен на рис. В данном случае перфорированный ригель и стояки переменного сечения подчеркивают легкость конструкции, сохраняя при этом свою первичную конструктивную функцию.

Источник: http://mtmrt.ru/news/metallokonstrukcii-v-arhitekture/konstrukcii-aktivnye-po-seceniu-ramy.html

Рама автомобиля. Основные виды рамных конструкций

Рама автомобиля – несущая система автомобиля, представляющая собой «скелет», на который крепятся кузов, двигатель, агрегаты трансмиссии, подвеска. Полученная конструкция называется шасси. Рамное шасси в большинстве случаев может даже перемещаться по дороге отдельно от кузова автомобиля.

История рамного шасси уходит корнями к самому началу развития автомобилестроения. Отдельная рама представляла собой полностью автомобильное решение несущей системы. Конструкторы автомобилей заимствовали эту идею у железнодорожного транспорта. Первые рамы выполнялись из твердых пород дерева.

Кроме того, материалом для рам в те годы служили круглые металлические трубы.

В начале двадцатого столетия большой популярностью пользовались рамы с конструкцией из штампованных профилей, имеющих прямоугольное сечение. Ближе к 30-м годам XX века многие компании-производители легковых транспортных средств отказались от использования рам в пользу самонесущего кузова.

В наши дни рамные шасси используются в основном на машинах с грузовой платформой и тракторах, однако зачастую рамными конструкциями оборудуются многие внедорожники и лимузины.

Последние нуждаются в установке рамы, потому что несущий кузов при такой солидной длине машины оказывается переутяжеленным.

Любой автомобильной раме присуща отличительная особенность с точки зрения конструкции. Она заключается в разделении функций несущих деталей кузова и его панелей, имеющих декоративное значение. Декоративные панели также могут быть оснащены усиливающим каркасом.

Такой каркас может располагаться, к примеру, в районе дверных проемов, однако в этом случае он не принимает участия в восприятии силовых нагрузок, которые дают о себе знать во время движения машины. Наиболее распространенной является классификация автомобильных рам в зависимости от используемой несущей структуры.

Существуют лонжеронные, хребтовые, периферийные, вильчато-хребтовые, решетчатые рамы, а также несущие конструкции, интегрированные в кузов.

Вильчато-хребтовые рамы

Своего рода разновидностью рассмотренного выше типа рамы является вильчато-хребтовая конструкция.

Здесь передняя, а иногда – и задняя части выполняются в виде вилок, образованных парой лонжеронов, служащих для крепления силовой установки и агрегатов трансмиссии.

Такая рама отличается от обычной хребтовой тем, что картеры узлов силовой передачи изготовляются отдельно. Многие специалисты относят сюда и так называемые Х-образные рамы, которые иногда называют разновидностью лонжеронных установок.

Периферийные рамы

Периферийная рама также часто рассматривается в качестве разновидности конструкции лонжеронного типа. В центральной части периферийной рамы расстояние между парой лонжеронов делают настолько большим, что после монтажа кузова лонжероны можно обнаружить прямо за дверными порогами.

«Ахиллесова пята» такой рамы – это места, где осуществляется переход от увеличенного расстояния между лонжеронами к нормальному. В этих местах монтируются специальные коробчатые усиления, аналоги которым нередко встречаются в машинах с несущим кузовом.

Результатом применения периферийной конструкции становится значительное понижение пола кузова, который целиком размещается между лонжеронами, что в итоге обеспечивает уменьшение общей высоты транспортного средства.

Решетчатые рамы

Решетчатые рамы иногда называют пространственными или трубчатыми. Такая система представляет собой пространственную ферму, для изготовления которой используются относительно тонкие трубы. Эти трубы выполняются из легированных сталей, отличающихся высокой прочностью.

Кроме того, этот материал должен быть легким и прочным на кручение. Трубчатые конструкции нашли применение в гоночных и спортивных машинах, ведь для них одним из важных параметров является минимальная масса при максимальной прочности.

Интегрированная в кузов рама конструктивно не имеет существенных отличий от обычной, однако она соединяется с кузовом при помощи сварки.

К главным преимуществам рамных конструкций автомобиля относятся: простота, довольно низкая стоимость, возможность унификации базовых моделей транспортных средств, восприятие серьезных нагрузок при езде, повышение комфортабельности, обеспечение лучшей шумоизоляции.

Кроме того, ремонт автомобиля с рамой после дорожно-транспортного происшествия значительно легче, нежели ремонт машины, имеющей несущий кузов.

Недостатками рам являются увеличение массы автомобиля (если сравнивать с несущим кузовом), а также худшая пассивная безопасность, связанная с трудностями, возникающими при создании зон запрограммированной деформации.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Источник: http://autoustroistvo.ru/nesuschaya-konstruktsiya/rama-avtomobilya/