На что влияет жесткость кузова

Жесть, как она есть: всё об усилении кузова

Гулять, дышать и плавать умеет не только человек, но и кузов автомобиля. Только в случае с «железом» о здоровом образе жизни речи идти не может – все эти явления пагубны, и автопроизводители стараются их избегать. Получается не всегда, и на помощь приходит тюнинг.

Несмотря на общую целостность, кузов автомобиля представляет из себя сложную конструкцию, сваренную воедино из десятков, а иногда и сотен элементов. Прибавьте к этому действующие на него нагрузки от подвески и агрегатов, вызывающие в металле внутренние напряжения. Факторы внешней среды тоже не идут кузову на пользу и негативно отражаются на его долговечности. Резюмировав, получаем, что «скелет» автомобиля вовсе не так фундаментален, как может показаться на первый взгляд.

Почему же производители со своими астрономическими бюджетами не закладывают достаточную жёсткость кузова на стадии проектирования и производства автомобиля, оставляя поле деятельности для нас, «тюнингистов»? Во-первых, закладывают, но для обыкновенной, гражданской езды. Во-вторых, в процессе эксплуатации она теряется, равно как и из-под капота убегают отжившие своё «лошади». Наконец, инженеры-проектировщики не могут наращивать жёсткость до бесконечности, так как скованы десятками других факторов. Например, использование высокопрочных сталей наращивает массу автомобиля и удорожает производство, а отдельные элементы, такие, как передние лонжероны, в угоду пассивной безопасности должны гасить энергию удара при столкновении. Следовательно, они должны быть выполнены из мягких сплавов. Кроме того, существуют ограничения по компоновке, вынуждающие делать элементы изогнутыми, что в свою очередь снижает их жёсткость.

Итак, краеугольная величина, ради повышения которой всё затевается – жёсткость кузова на кручение вдоль продольной оси кузова автомобиля. Измеряется она в Нм/градус и показывает, какое усилие нужно приложить к кузову, чтобы изогнуть его на один градус. По современным меркам нормальным показателем для машин с несущим кузовом является 20 000 Нм/град и выше, в то время как в начале века цифры были ниже вдвое. Максимальной величиной жёсткости обладают так называемые «однообъёмники», чья силовая структура условно напоминает куб. Хуже с этим делом у трёхобъёмных машин, особенно с большим количеством дверей, так как последние не являются частью силовой структуры кузова. Самая большая проблема, следовательно, у открытых кузовов: родстеров, кабриолетов и им подобных. Именно поэтому кабриолеты зачастую тяжелее аналогичных купе – для компенсации жёсткости кузова вследствие «поехавшей крыши» их конструкция усиливается дополнительно.

Измерение жёсткости кузова на кручение – процесс многоступенчатый и любопытный. Прежде всего, опытные образцы тестируют в виртуальной среде при помощи программ, которые не предустановлены на ваших Windows и MacOS. Но наибольший интерес представляет «живой» тест. В этом случае кузов фиксируется на станине измерительного комплекса за точки крепления задней подвески. В это время на точки крепления передней подвески воздействуют мощные гидроцилиндры, которые создают усилие «на кручение» в вертикальной плоскости, но разных направлениях.

Как мы упомянули, в процессе эксплуатации жёсткость кузова неотвратимо снижается, и хороших последствий это не принесёт в любом случае. Автомобиль с «уставшим» кузовом медленнее реагирует на повороты руля, его реакции расхлябаны и неоднозначны. Кроме того, «дышащий» металл сильнее подвержен деформациям и растяжениям, а также коррозии. При подъёме на домкрате, диагональном вывешивании или заезде одним из колёс на бордюр двери из-за возникшего перекоса могут попросту не открыться… или не закрыться. Короче говоря, с недостатком жёсткости нужно бороться. Какими способами? Ниже приведём их перечень с указанием достоинств и недостатков каждого.

Распорки

Этот вариант усиления кузова, пожалуй, больше других «на слуху». Сотни тюнинговых фирм сегодня готовы предложить распорки практически на любой автомобиль. Устанавливаются такие детали в штатные места без существенных доработок, а нередко ими снабжают автомобиль, покидающий сборочный конвейер ещё на заводе. Но мы говорим про тюнинг, поэтому «стоковые» варианты рассматривать не будем. Дополнительные распорки призваны связать воедино наиболее нагруженные, а оттого и «гуляющие» элементы кузова, такие как стаканы стоек подвески, точки крепления рычагов и агрегатов.

Источник

Жесткость кузова автомобиля

На кузов автомобиля постоянно действуют различные силы, среди них и воздействие дороги и инерция и боковой ветер и т.д. Понятно, что далеко не каждое воздействие он может выдержать достаточно успешно. Для владельцев отечественных автомобилей знакома, например такая ситуация, когда после длительной стоянки на неровной поверхности в ситуации, например постановки автомобиля на домкрат начинает заклинивать двери. Для качественно изготовленного автомобиля, например, важна поэтому такая характеристика, как жесткость на скручивание, в случае если этот показатель недостаточен, то автомобиль достаточно быстро изнашивается и теряет управляемость.

Такая характеристика как жесткость кузова напрямую зависит от его типа. Самыми устойчивыми в этом плане являются купе и хэтчбеки. Их форма позволяет относительно легко противостоять нагрузкам на изгиб при прохождении поворотов. К наименее жестким относятся универсалы и микроавтобусы. При эксплуатации автомобиля с недостаточной жесткостью в первую очередь страдают передняя и задняя подвески, это происходит по причине размягчения металла в местах, где прикрепляются рычаги подвески. Кузов разрушается, начиная со сварочных швов, затем в этих местах появляются очаги коррозии, которые затем начинают расширяться все дальше и дальше.

Измеряется крутильная жесткость кузова в ньютон-метрах на градус (Нм/град.). Чем выше эта величина, тем меньше деформируется кузов от приложенной скручивающей нагрузки. Например, для автомобилей с рамной конструкцией жесткость на скручивание была невелика и редко превышала 4000 Нм/град. Несущие кузова легковых автомобилей 60—90-х годов были уже жестче — нормой считались величины 5000—10000 Нм/град. Но современные высочайшие требования к управляемости и пассивной безопасности заставляют автомобильных инженеров идти на всяческие ухищрения. Кузова автомобилей последнего поколения разрабатывают с помощью компьютерной оптимизации, а в производстве используют особо прочный металл, лазерную сварку и клееные соединения. Поэтому в технических описаниях таких машин, как Volvo, Mercedes-Benz или BMW, с гордостью упоминается о жесткости кузова свыше 20000 Нм/град.!

Интересно, как на этом фоне выглядят отечественные автомобили? Жесткость кузовов большинства вазовских машин — это и вся «классика», и все серийные переднеприводные модели — лежит в пределах 6000—8000 Нм/град. То есть гордиться вазовцам особо нечем.

Источник

Жесткость кузова на кручение таблица иномарок и отечественных авто

Жесткость кузова на кручение или жК/к – это величина, которая характеризует прочностные особенности автомобильного остова, его долговечность и безопасность. Данная величина оказывает сильное влияние на управляемость автомашины. Именно поэтому известные мировые суперкары, оснащенные углепластиковыми и мягкими легкими кузовными панелями, отличаются высочайшими значениями этого самого параметра. Рассмотрим показатели жК/к известных отечественных моделей, сравним их с показателями иномарок.

Показатели модели Лады Калины

ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше»

Автомобильный остов Калины спроектирован с учетом важнейших канонов по ПБ. Примерно двенадцать процентов кузовных элементов на этом отечественном автомобиле изготовлены из высокопрочной стали. Больше половины железа покрыто цинком. Для сравнения, к примеру, на популярной «десятке» оцинкованию подвергалось лишь 33 процента железа.

Что касается жК/к, то у Калины показатель выше на целых двадцать процентов, чем у той же «десятки». ПБ седана Лады Калины даже без использования подушек имеет 3 звезды из 5 по системе краш-тест Евро.

Несмотря на большое количество критики в адрес Калины, дизайнеры и инженеры отечественного автозавода регулярно проводят улучшения. В частности, если подробнее рассмотреть Калину второго поколения, то можно будет увидеть важные моменты.

Например, чего только стоит удавшийся экстерьер – более солидный, агрессивный и, безусловно, привлекательный. Всего этого удалось добиться простыми приемами: немного приподняли капот, добавили побольше накладок из хрома и улучшили внешний вид оптики.

Теперь, что касается непосредственно управления. На прежней Калине стоило повернуть руль вправо и влево, как автомобиль начинал переваливаться, хотя и сохранял прямолинейность движения. Неизвестно, рискнул ли кто-нибудь проводить эксперименты с рулем на плохих дорогах, ведь это грозило чуть ли не «перевертышем».

Новая Калина такого повода точно не даст, так как помимо повышения значения жК/к, была проведена четкая настройка рулевого управления. В результате стало проще объезжать дорожные неровности, кочки и ямы.

Интересно. Острым рулевое управление помогли сделать следующие настройки. Была применена освоенная на иномарках технология «короткой» рейки, а вместо четырех оборотов руля оставили всего три. И еще одно изменение касалось более жесткого крепежа.

Примечателен еще один факт. Раньше фиксация рулевой осуществлялась посредством резиновых втулок. Технология проверенная, но явно устаревшая. И вот на АвтоВаз решили испробовать, правда, только на левой опоре рейки более жесткий способ крепежа. Это сразу же принесло свои плоды, жесткость рулевой системы увеличилась на целых 25 процентов!

Инженеры АвтоВаз хорошо постарались, добавив также новый буфер сжатия задней подвески. Деталь обладает передовыми характеристиками, уменьшающими в несколько раз крены. Вкупе с увеличившимися показателями жК/к, это дает мощнейший эффект, и все больше Калина стала напоминать Гранту с ее уверенной «рулежкой» и бесперебойной работой подвески.

Лада Приора

Следующая отечественная модель, производящаяся на Волжском автозаводе, это Лада Приора. Сегодня она выпускается в 4-х кузовных вариациях. В линейке моделей присутствует также Приора Купе – не завоевавшая, правда, еще какой-либо популярности у россиян.

Важным параметром кузова Приоры, опять же, выступает величина жК/к. Примечательно, что для Приоры показатель этот равен 12 000 Нм/град в версии седан. У остальных вариаций, кроме купе, он на ряд ниже.

Несмотря на это, существуют общие показатели для всех 3-х моделей, подразумевающих размеры кузова. Так, одинаковая у всех типов кузова (кроме купе) колесная база, дорожный просвет и ширина. Что касается длины, то напомним, что седановские показатели равны 4350 мм, хэтчбековские – 4210 мм, а универсаловские – 4340 мм. Разная у кузовов и высота: седан – 1420 мм, хэтчбек – 1435 мм, а универсал – 1508 мм.

Изначально слабыми зонами кузовов Приоры считались крыша, капот и багажник. Именно по той причине эксперты настаивают на обязательной обработке самим владельцем автомашины всех внутренних поверхностей проблемных зон антикором.

Защита кузова Приоры от коррозии дается на 6 лет. Практически этот срок определяют: цинковое покрытие порогов, днища и арок, а также использование низколегированной стали.

И действительно, практический опыт доказал, что кузов Приоры невероятно устойчив к воздействию коррозии. Если и начинаются проблемы, то в группу риска попадают в первую очередь бамперы, затем образуются пузыри на ЛКП в зимнее время года, краска облущивается.

12-тысячный показатель Нм/град на седане Приоры – это не большая величина. Даже у ВАЗ-21106, не говоря уже об иномарках, данный показатель выше. Таким образом, владельцам Приоры, предпочитающим активную езду, хорошо бы усилить автомобильный остов. В частности, усиление должно подразумевать инсталляцию распорок стоек и модернизацию СПУ на оси сзади.

Лада Гранта

Лифтбек Гранта – это 3-объемный кузов, подразумевающий удачное сочетание багажной крышки с задним стеклом. Примечательно, что в эпоху СССР лифтбеки как таковые не существовали. Была такая модель – ИЖ-2125 Комби, но она лишь воплощала некоторые лифтбековские идеи. На самом же деле и слова такого в КАС узаконено не было, хотя там встречались такие понятия, как фастбек, фаэтон и даже брегам.

Тем самым, Лада Гранта Лифтбек восстанавливает историческую справедливость, ведь помимо нового названия, автомобиль производился как раз на ИАЗ, ныне именуемом как ОАГ.

Примечание. Ижевский автозавод сегодня представляет больше филиал тольяттинского предприятия, не занимающего собственными разработками.

Лифтбек – это не просто слово. Так, данный тип кузова выглядит в плане показателей жК/к на зависть хорошо. Этот показатель стал в два раза выше, чем у хэтчбеков, хотя и меньше, чем у седанов ввиду конструктивных особенностей.

В частности, разница в конструктивных особенностях между лифтбеком и седаном заключена в первую очередь в «задней поперечине». У лифтбека этой детали нет вообще, не предусмотрена она, а у седанов – проходит за спинкой заднего дивана.

Примечание. В принципе поперечину на лифтбек можно было бы поставить, но в этом случае исчезло бы все удобство, связанное с погрузкой в багажник. Автомобиль бы наполовину потерял свою практичность, что неприемлемо ни при каких условиях, даже в угоду показателям жК/к.

Пытаясь хоть как-то возместить потерю в жК/к, инженеры пошли на следующее. Они добавили усилители в некоторых местах, таким образом, значительно увеличив показатель, и лишь немного не дотянув до седановского результата.

К тому же, из-за внедрения усилителей лифтбек стал тяжелее на 15 кг, а это уже, в свою очередь, сказалось отрицательно на показателе кручения.

Таблица жесткости кузова автомобилей

Безусловно, жесткость кузова на кручение – это один из важнейших показателей современного автомобиля. Будем надеяться, что со временем наши инженеры придумают более эффективные схемы и доработают конструкцию так, что и отечественные автомобили занимали верхние строчки в рейтинге лучших автокаров в мире по данному показателю.

Источник

Жесткость кузова

Поэтому введены понятия удельной крутильной и изгибной жесткостей. Удельная крутильная жесткость кузова характеризует сопротивление кузова закручиванию и представляет собой отношение крутящего момента к углу закручивания кузова на длине базы автомобиля, умноженное на размер базы. Для легковых автомобилей удельная крутящая жесткость кузова составляет 130…300 Н*м 2 /?. Удельная изгибная жесткость кузова характеризует изгиб кузова в вертикальной плоскости и представляет собой отношение нагрузки к прогибу кузова, умноженному на размер базы автомобиля в третьей степени. Для легковых автомобилей удельная изгибная жесткость кузова находится в пределах 850…2200 Н*м 3 /?.[1]

Как влияют на жесткость некоторые элементы автомобиля, можно проследить на примере ВАЗ-2111. При закрепленных спинках задних сидений по сравнению с их разложенным состоянием жесткость кузова выше на 29,4% (исходная равна 6501 Н·м/град). При установке дополнительной распорки-усилителя задней балки (замкнутая U-образная дуга) жесткость увеличивается еще на 43,9%.[2]

При стендовых испытаниях жесткость кузова измеряется по величине усилия, вызывающего допустимую его деформацию. Если к автомобилю, жесткость кузова которого составляет 6501 Н·м/град., приложить скручивающее усилие в 1 тонну, то величина деформации не превысит 1,8 градуса. Величины деформаций в условиях автопроизводства измеряются по специальной методике с помощью тензометрических датчиков.

1. Способы обеспечения жесткости кузовов

Нижняя распорка уменьшает перемещение кронштейна рычага передней подвески, снижает напряжение, возникающее в кронштейне рычага и соединителе лонжерона с полом. Забирая часть нагрузки на себя, распорка нижняя уводит детали кузова из зоны высоких напряжений. В итоге улучшение управляемости, устойчивости, увеличение срока службы кузова. Установка достаточно трудоёмка.

Уменьшает перемещение задних стаканов крепления, увеличивает общую крутильную жесткость кузова. Результат: улучшение управляемости, устойчивости. Главное, что надо учитывать: распорка задняя дает эффект лишь в том случае, если она закреплена за силовые элементы кузова, а не за промежуточные элементы (кронштейны крепления сидений, например). Задняя распорка, тоже достаточно легко устанавливается и демонтируется, но есть и отрицательные моменты: во первых это лишнее место в грузовом отсеке, во-вторых есть подводные камни, задняя распорка может увеличить недостаточную поворачиваемость особенно если задняя часть машины укреплена ещё какими-то элементами. Если на машине стоит стоковая подвеска лучше отказаться от укрепления зада или укрепить его только одним усиливающим жесткость элементом.

Увеличение сварочных швов и вварные элементы.

Увеличение сварочных швов. Дело в том, что кузов на конвейере сваривается точечной сваркой, т.е. между точками сварки остаются промежутки. Естественно чем эти точки расположены плотнее, тем жестче конструкция. Однако увеличению их препятствует технологические проблемы в производстве и сложность их выполнения без спец.инструмента. Но эту проблему легко устранить квалифицированному сварщику с достойным оборудованием. Главное не нарваться на неквалифицированного сварщика и не нарушить физику кузова. Так же распространено приваривание новых дополнительных железных элементов в слабые участки кузова.

Стабилизаторы и поперечины

автомобиль кузов жесткость каркас

Силовой агрегат жестко соединенный с кузовом.

Еще в автоспорте широко применяется такой приём увеличения жесткости кузова, как включение в его силовую структуру агрегатов, например двигателя, коробки передач и главной передачи. Это значит, что все они жестко соединены с кузовом, что так же очень сильно увеличивает жесткость. Например подобные решения встречаются почти на всех «формулах». Вообще же родоначальником данной идеи был легендарный Колин Чемпмен, основатель фирмы «Лотус», который впервые воплотил идею в жизнь на Лотусе-25 Формулы-1.

Подобные документы

Конструкция кузова легкового автомобиля, классификация его повреждений. Очистка кузова от коррозии и лакокрасочных материалов. Устранение деформации крыши. Технология замены узлов и деталей кузова. Гидравлические системы для рихтовочных стендов.

дипломная работа [521,0 K], добавлен 25.02.2010

Опис кузова вантажного автомобіля. Кріплення кабіни автомобіля КамАЗ. Можливі несправності кузова та методи їх усунення, технічне обслуговування. Перефарбування кузова синтетичними емалями. Протикорозійний захист та лакофарбові покриття для кузова.

реферат [2,0 M], добавлен 13.09.2010

Назначение и условия эксплуатации специализированного транспортного средства. Требования к грузоподъемности и объему кузова автомобиля-самосвала. Принципиальная схема опрокидывающего устройства автомобиля с гидроподъемниками телескопического типа.

контрольная работа [4,0 M], добавлен 03.05.2014

Моделирование конструкций конечными элементами. Нагрузочные режимы на кузов машины. Особенности конструкции кузова автомобиля ВАЗ 2108, применяемые материалы и характеристики сварных соединений. Построение модели кузова автомобиля, проверка на прочность.

курсовая работа [2,9 M], добавлен 11.03.2011

Назначение и устройство кузова автомобиля ВАЗ-2115. Неисправности кузова и способы их устранения. Техническое обслуживание и ремонт. Снятие переднего крыла. Стыки, на которые наносится невысыхающая уплотнительная мастика. Установка передней двери.

курсовая работа [3,6 M], добавлен 06.01.2014

Особенности обеспечения конструктивной жесткости кузова современного автомобиля. Поведение частей машины, окружающих водителя при ударе. Описание конструкций подголовников, ремней, подушек безопасности. Принципы действия данных средств защиты при аварии.

презентация [407,0 K], добавлен 29.05.2015

Назначение и устройство кузова. Техническое обслуживание ВАЗ-2112. Визуальное определение коррозии кузова автомобиля. Неисправности и способы их устранения. Инструмент, оборудование и приспособления используемое при замене переднего ветрового стекла.

курсовая работа [972,4 K], добавлен 24.06.2015

Загальна характеристика та особливості конструкції кузова автомобіля ВАЗ 2105. Опис можливих несправностей кузова легкового автомобіля, їх причини та методи усунення. Заміна заднього крила, даху та панелі задка. Лакофарбові покриття даного кузова.

реферат [6,9 M], добавлен 13.09.2010

Устройство кузова легкового авто. Определение неисправностей и их диагностика. Техническое обслуживание и текущий ремонт автомобиля. Охрана труда при выполнении ремонтных работ. Проведение противокоррозионной обработки днища и скрытых полостей кузова.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.02.2014

Дефекты кузова и причины их возникновения. Технические требования к отремонтированному кузову. Выбор размера партии детали. Выбор рационального способа восстановления кузова. Выбор оборудования и технологической оснастки. Расчет режимов обработки.

курсовая работа [463,6 K], добавлен 23.04.2015

Источник