Рама. Почему внедорожникам так необходима эта деталь?

Типичный технологический вопрос: как собрать все агрегаты, чтобы они не «разбегались» при любых условиях движения? В начале «автомобильной инженерии» об этом даже и не думали. Можно было взять несущий «кузов» от карет или телег, либо смотреть в сторону железнодорожного транспорта. Именно тогда и решили вопрос в сторону рамных конструкций. Хотя сегодня производители отходят от этой конструкции в сторону несущих кузовов, и рама постепенно отходит на второй и третий план.

Что же такое рама? Раму (ранее этот узел называли «остов») составляет пара лонжеронов из металлического профиля, которые соединили несколькими поперечинами. Рама – это силовой каркас автомобиля, на который «вешают» кузов, силовой агрегат и прочие детали.

Основными причинами выбора рамного типа кузова были следующие факторы:

1. Несущий кузов тех лет не обладал достаточной жёсткостью, либо был чрезмерно тяжёлым. Это показывало низкий уровень технологий прошлого.

Особенностью рамной, плоской, по сути, конструкции является низкое сопротивление кручению в сравнении с несущим кузовом. За время всей «рамной жизни» вопросы жёсткости рам решался несколькими способами: увеличивая металл в толщине, увеличивая количество поперечин и меняя характеристики металла.

Отметим, что низкая сопротивляемость кручению не всегда вредила автомобилю. Массовый грузовик ЗИС-5 имел, так называемую, «эластичную» раму. Перепады высоты между диагонально противоположными концами рамы могли составлять 3-4 сантиметра. Такое решение повышало проходимость автомобиля, снижая возможности к диагональному вывешиванию на бездорожье. Если ведущий мост терял контакт с дорогой – автомобиль мог остановиться из-за потери крутящего момента на поднявшемся колесе. Такая трёхтонка ценилась в период ВОВ.

2. Рамная платформа позволяла менять кузов и делать множество моделей под разные запросы потребителя.

Сегодня термином «платформа» в автомобильном рынке называют общность деталей разных автомобилей. В начале 20 века технология работала буквально.

Автомобиль продавался просто в виде шасси. Покупатель платил деньги за раму с агрегатами ходовой части, включая руль и педали, а кузовные элементы заказывались отдельно, в специальных ателье. Покупатель, имея достаточное количество денег, позволял себе эксклюзивный автомобиль с серийной агрегатной базой. Как тебе такое, Илон Маск?

Изначально остов автомобиля производили из твёрдых пород дерева, чуть реже брали металлические трубы. С 1910 года в грузовиках начали внедряться рамы с открытым профилем.

Лестничные или лонжеронные рамы. Такое название они получили из-за схожести с лестницами. Два продольных лонжерона выполнены из открытого профиля. Поперечные балки могут быть разной формы: К-образные, Х-образные, перпендикулярные. Фрагменты рам соединяют между собой сваркой, клёпками или болтами, в зависимости от вида автомобиля.

Рамы на заклёпках применяют сегодня в основном в грузовиках и пикапах. Главным преимуществом лонжеронной рамы является простота конструкции и технологичность. Однако вес и громоздкость такого типа рамы негативно сказывались на полезном объёме внутри автомобиля.

Чайка – один из автомобилей на Х-образной лонжеронной раме

Хребтовая (центральная) рама.

Этот вид пришёл в индустрию из Чехии. Автозавод марки «Татра» и его инженеры разработали и внедрили этот тип в свои автомобили. Труба, как главный элемент конструкции, соединяет картер заднего ведущего моста с двигателем и трансмиссией. Внутри трубы, которая несёт на себе всю нагрузку, находится вал без карданного шарнира, который передаёт момент на колёса. То есть, жёстким соединением, в отличии от современных автомобилей.

Основными преимуществами такого типа являются: высокая жёсткость на кручение и возможность создания многоосных полноприводных конструкций без особых сложностей. Недостаток – трудный доступ к агрегатам, которые встроены в раму.

Ранее эти рамы применялись на легковушках. На сегодняшний день грузовики-вездеходы марки «Татра» являются носителями такой конструкции. Такая машина становилась чемпионом в классе грузовиков на марафоне Париж-Дакар, и четыре раза получала серебро.

Вильчато-хребтовые рамы.

Эти рамы появились перед Второй мировой войной в Чехии. Особенностью данного типа является то, что передняя часть и задняя часть похожи на трезубцы, образованные из центральной трубы каркаса, и отходящими лонжеронами. На лонжероны крепятся узлы и агрегаты.

В отличие от автомобилей с хребтовой рамой, в машинах с вильчатой конструкцией используется обычный карданный вал, а картеры мостов и двигателя не являются единым целым с центральной трубой. Яркими носителями этой конструкции являются довоенные «Татра-77» и «Татра-87». Это были революционные для своего времени комфортабельные автомобили: они отличались одновременно крайне низким для 30-х годов прошлого века коэффициентом лобового сопротивления (0,34), умеренным «аппетитом» и неважной управляемостью, вызванной заднемоторной компоновкой. Сегодня вильчато-хребтовые рамы в автомобильной промышленности не используются.

Периферийная рама.

Такой тип рам является следующей ступенью эволюции лонжеронных рам. Массово этот тип можно наблюдать на американских автомобилях-дредноутах, и на крупных европейских авто. По принципу таких рам создавался легендарный ЗИЛ-114 и подобные советские лимузины.

В данной конструкции лонжероны разносятся настолько широко, что при установке кузова они располагаются у порогов. Это заметно снижало высоту автомобиля, и понижало уровень пола.

На текущий момент существуют и другие типы рамных кузовов, но о них мы расскажем в следующий раз.