Обсуждаем

  • admin 10.10.2013
    Как подготовить автомобиль к з ... (1)
    admin-фото
    хм..интересно подметили в последнем абзаце про автозаправки. в наше время не стоит доверять никому, даже заправкам, лучше всегда заправляться тольок на проверенной заправке!
  • Костя 10.10.2013
    Камеры на дорогах станут узнав ... (1)
    Костя-фото
    ну конечно, всё через одно место делается в нашей стране. Какой то депутат или его родственник закупил новую партию видеокамер дорогущих, депутат просунул данный закон в думу, остальные его приняли и для родственника профит. Ну ёлки-палки...неужели нельзя было об этом думать ранее, про распознование лиц в машине, а не закупитть кучу дорогущих видеокамер, а потом купить кучу других видеокамер улучшеных......бред....
  • Гриша 09.10.2013
    Как и зачем убирать снег с маш ... (1)
    Гриша-фото
    спасибо автору статьи за эти дельные советы, которые так сильно пригодятся в наступающей зиме.
  • виталий 08.10.2013
    Форд и Шевроле - два автомобил ... (1)
    виталий-фото
    ничего себе, конструкторы конечно молодцы, вот бы видео этого шедевра увидеть, сча на ютубе посмотрю.
  • Макс 08.10.2013
    Обновление UAZ Patriot (1)
    Макс-фото
    да сколько бы они его не обновляли, эта машина всегда будет хламом, те кто в них ездили поймут о чём я)
  • Юрий 07.10.2013
    Jaguar XF — автомобиль для биз ... (1)
    Юрий-фото
    да, по описанию конечно этот автомобиль просто класс. посмотрим какой он будет на деле, я уже не очень верю в ягуары и ланд роверы с тех пор как их производство перенесли в Индию.
  • василий 06.10.2013
    Volkswagen берёт ориентир на б ... (1)
    василий-фото
    И правильно, полносью поддерживаю фольцваген, так как не только надо думать о бизнес классах!
  • sanek 05.10.2013
    Как улучшить автомобильный дви ... (1)
    sanek-фото
    Огромное спасибо за советы, я даже и не представлял себе, что так можно улучшить движок.
  • фёдор 04.10.2013
    Новые моторы в BMW M3 и M4 (1)
    фёдор-фото
    интересно интересно. Ну посмотрим что у них из этого получится, надеюсь эти движки будут куда лучше чем на e69 кузове...
  • Евгений 03.10.2013
    В декабре ожидается премьера п ... (1)
    Евгений-фото
    Ого, вот это новость! Шикарная машина просто. Надо скорее становится президентом, чтобы кататься на такой)) (шутка)
26
февраль

Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

На несущий кузов, как и на раму шасси, действуют во время работы автомобиля различные силы, вызывающие те или иные деформации всей несущей системы или ее отдельных частей. Под действием собственного веса и веса полезной нагрузки, от реакций и толчков, передаваемых подвеской, система испытывает изгиб в вертикальной плоскости. Боковые силы, возникающие на поворотах, при заносе, а также при переезде через неровности пути, вызывают изгиб в горизонтальной плоскости. В тех случаях, когда одно из колес оказывается ниже или выше других, происходит скручивание системы. При наезде одного из колес на препятствие и в случае неравномерного действия тормозов на правых и левых колесах происходит сдвиг одной стороны системы относительно другой. Работа механизмов автомобиля, колебания подвески и т. п. вызывают вибрации системы. Отдельные детали (особенно стойки) несущего кузова испытывают деформации изгиба и скручивания при открывании и закрывании дверей, при перемещении пассажиров и т. д.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

Силы, действующие на несущую систему при изгибе в горизонтальной плоскости и при сдвиге, значительно меньше сил, изгибающих систему в вертикальной плоскости и скручивающих ее, и поэтому горизонтальными силами можно пренебречь. Вибрации кузова еще недостаточно изучены, но, по-видимому, влияние их на работу отдельных частей несущей системы и на всю систему практически невелико.
Изучать работу несущей системы при изгибе в вертикальной плоскости и при скручивании можно двумя способами — расчетным и опытным.
При расчетах кузовов часто делаются следующие допущения:
а) боковину кузова условно считают плоской, хотя в действительности ее поверхность изогнута как в продольном направлении, так и в поперечном;
б) отдельные изогнутые стержни системы условно считают прямыми;
в) момент инерции сечения каждого стержня (стойки, бруска) принимают постоянным, хотя в действительности это сечение может изменяться (например, сечение средней стойки кузова легкового автомобиля в верхней части значительно меньше, чем в нижней);
г) углы между определенными стержнями условно считают неизменяемыми, в действительности они могут увеличиваться и уменьшаться (перекосы) при работе системы;
д) отдельные узлы соединения стержней условно считают шарнирными, хотя в действительности они соединяются жестко и закрываются приваренной к деталям каркаса облицовкой;
е) нагрузки считаются распределенными равномерно и приложенными к нижнему бруску боковины; в действительности вес пассажиров распределяется на подушку, спинку сиденья и пол, причем спинка отирается на брус в верхней части кузова, а не в нижней.
Однако и при этих условиях система остается статически неопределимой, и для расчета ее необходимо отбрасывать некоторые элементы; расчет производится на статические нагрузки. Для приближения его к действительным условиям запас прочности принимается равным 4—5.
Несущая система рассматривается как балка, лежащая на четырех опорах, расположенных в одной плоскости (изгиб) или в двух плоскостях (подъем одного из колес).
На фиг. 212 изображена боковина несущего кузова легкового автомобиля и ее вид, соответствующий условностям, принятым при расчете. Однако расчет позволяет установить характер деформаций и довольно близкие к действительным их величины.
Первым этапом при расчете системы является разложение ее на ряд плоских систем со спрямленными элементами постоянного сечения.
Вторым этапом является анализ распределения нагрузок по длине автомобиля и передачи их от кузова к подвеске. В конструкциях легковых автомобилей нагрузка чаще всего передается непосредственно через элементы основания кузова, в автобусных же корпусах последовательность передачи нагрузки более сложная. Пример такой последовательности приведен на фиг. 209 (автобус НАМИ с задним расположением двигателя).
После этого анализа можно приступать к расчету, пользуясь методом деформаций. При этом расчет на изгиб достаточно производить только для боковин кузова и балок основания (если они имеются).
О том, насколько несущий кузов совершеннее, чем конструкция с рамой, можно судить по расчету несущего корпуса автобуса НАМИ.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

По расчету напряжение на разрыв в продольных балках (лонжеронах) основания этого автобуса при условии, что они полностью воспринимают всю нагрузку, равно 1680 кг/см2, но в действительности значительная часть нагрузки передается на другие элементы корпуса, вследствие чего напряжение в лонжеронах достигает только 680 кг/см2.
В деталях корпуса, работающих на растяжение и сжатие, напряжения составляют, например, в подоконном поясе 285 кг/см2, в стойке 306 кг/см2, в заднем листе крыши 57,5 кг/см2 и в пригоне крыши 42,5 кг/см2.
Эти значения вполне приемлемы для обеспечения надежности и долговечности рассмотренных деталей кузова; размеры сечений этих деталей получаются не более размеров сечений, применяемых в ненесущих конструкциях.
Таким образом рама может быть попросту устранена.
В конструкции основания поперечные брусья являются необходимым элементом и, кроме того, воспринимают нагрузку, приходящуюся на лонжероны от части пассажиров. При этом величина деформации поперечных брусьев не превышает 0,1 мм, а наибольшее напряжение в них не достигает 200 кг/см2. Таким образом применение в конструкции корпуса лонжеронов, длина которых соответствует длине рамы (так называемых сквозных), нецелесообразно. Поэтому сквозные лонжероны и не применяются в конструкции корпуса автобуса ЗИС-154.
Из расчета на изгиб несущего корпуса автобуса, установленного на четырех опорах, видно, что главными работающими элементами его являются поперечины основания, стойки, подоконный пояс и крыша, причем напряжения в этих частях невелики и вес конструкции может быть уменьшен. Для поперечин желательно выбирать закрытое коробчатое сечение.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

Если напряжение в обычном лонжероне рамы легкового автомобиля составляет до 700 кг/см2, то для продольного бруса основания несущего кузова автомобиля «Победа» оно равно (в самой напряженной точке) 350 кг/см2. При этом деформации стержней очень невелики (фиг. 210). Другой пример несущей боковины приведен на фиг. 211. Здесь верхний пояс подвержен сжатию, брус порога —растяжению, стойки также работают на растяжение и сжатие. В большинстве силовых схем средняя стойка работает на растяжение, крайние — на сжатие. При этом в узлах соединений стержней приложены силы» которые создают изгибающие моменты.
Нa фиг. 212 изображены конструкция боковины и изгибающие моменты, действующие на нее (малолитражный автомобиль).
По расчету напряжения составляют для средней стойки 235 кг/см2; для передней стойки — 296 кг/см2; для задней стойки — 117 кг/см2; для верхнего бруса в передней части — 197 кг/см2; для верхнего бруса в задней части — 305 кг/см2. Все эти напряжения значительно ниже допустимых для деталей из низкоуглеродистой листовой стали.
Расчет несущей системы на скручивание значительно сложнее. Прежде всего нужно определить характер работы каждого стержня в системе, для чего прибегают к экспериментам на автомобилях или на их моделях.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

Простейший способ опытной проверки деформаций в кузове — наклеивание бумажных лент по диагоналям основных секций кузова (дверные и оконные проемы и т. д.) от одного узла стержней к другому (фиг. 213). Натяжение или провисание лент показывает деформации каждого проема. Анализируя картину деформаций, можно установить направление действия сил. Если в дополнение к этой общей картине деформаций требуются точные значения деформаций и напряжений в стержнях кузова, на стержни наклеивают так называемые тензометры.
Тензометр состоит из тонкой проволоки, вмонтированной в бумажную ленту. Концы проволоки соединены с регистрирующим прибором. Малейшие колебания материала детали (стержня) вызывают изменение силы тока в приборе. Такой способ исследования деформаций применяется, в частности, при опытных работах с кузовами в Научном автомобильном и автомоторном институте НАМИ.
Разрабатывая форму современного автомобиля, конструкторы несущих кузовов широко пользуются экспериментальными способами определения деформаций и напряжений как для уточнения расчета каждого данного кузова, так и для накопления опытных материалов, которые позволят в дальнейшем усовершенствовать методы расчета.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

На фиг. 214 показаны полученные путем эксперимента направления сил, действующих на элементы корпуса легкового автомобиля при предельном подъеме правого переднего колеса и деформации боковины в этих условиях (в преувеличенном виде).
На фиг. 215 приведены деформации автобусного кузова при подъеме левого переднего колеса.
Наиболее заметная деформация корпуса — это поворот левой боковины относительно правой. Одновременно происходит поворот передней стенки относительно задней и скручивание крыши и основания.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

Стойки боковин в нижней части связаны листами облицовки и не изгибаются. Верхние концы их стянуты ребрами крыши. Поэтому при повороте правой боковины относительно левой происходит изгиб верхних концов стоек (фиг. 216). Концы левых стоек сгибаются вперед, концы правых стоек — назад. При этих условиях каждое ребро остается более или менее на прежнем месте, но занимает несколько наклонное положение. В зависимости от того, насколько хорошо сопротивляются скручиванию стойки и ребра, т. е. в зависимости от принятого сечения их, описанное явление может протекать различно. В табл. 24 приведены четыре случая сочетания разных жесткостей стоек и ребер.
Наиболее типичными являются третий и четвертый (особенно третий) случаи, так как стойки по конструктивным соображениям обычно бывают более массивными, чем ребра, и имеют закрытое сечение, хорошо противостоящее скручиванию. Наибольшим деформациям в рассматриваемых случаях подвержены передние стойки и ребра, наименьшим — задние. Поэтому прогоны крыши, связывающие ребра и верхние концы стоек, работают на растяжение и сжатие.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

Далее, поворот передней стенки относительно задней вызывает кручение продольных стержней — прогонов крыши, подоконного пояса, лонжеронов основания — и поперечин (фиг. 217).
При расчете корпуса автобуса НАМИ на скручивание были получены следующие значения напряжений кручения для: прогонов — до 80 кг/см2, лонжеронов — до 80 кг/см2, ребер крыши — до 20 кг/см2 и поперечин основания — до 200 кг/см2.
Эти небольшие значения напряжений позволяют отказываться в конструкции корпуса кузова от сквозных продольных стержней основания (дорогостоящих, тяжелых и сложных в производстве) и частично передать нагрузки, воспринимаемые ими, поперечинам, а также сравнительно легким прогонам крыши и подоконным брусьям.
Выполняя те или иные элементы корпуса более жесткими, конструктор может влиять на характер деформаций. Повышенные жесткости стоек боковины вызывают увеличение деформаций ребер крыши, которые по конструктивным соображениям могут быть выполнены менее жесткими, с открытым сечением. Особенно важной для работы системы является жесткая конструкция передней и задней стенок, которые по своим очертаниям (скругленные углы, возможность установки диагональных раскосов) очень удобны для усиления. Осуществление жесткой конструкции передней и задней стенок позволяет уменьшить напряжения кручения продельных элементов.
Нагрузки, воспринимаемые несущим корпусом кузова

Из изложенного можно сделать следующие выводы:
1. Передача кузову нагрузок, воспринимаемых рамой, позволяет значительно облегчить несущую систему, так как: а) при работе всей системы на изгиб в вертикальной плоскости отдельные ее стержни работают на растяжение, сжатие и в меньшей степени на кручение и могут быть соответственно ослаблены (особенно продольные элементы основания); б) пространственная система лучше противостоит скручиванию, чем плоская (рама), и стержни ее при этом нагружены незначительно.
2. Пространственная несущая система (корпус кузова) может быть сконструирована так, что продольные элементы основания могут совершенно отсутствовать или быть ослаблены (что намного уменьшает вес), а многие стержни могут быть выполнены из профилей с открытым сечением.
3. В наиболее целесообразной конструкции несущего кузова: а) передняя и задняя стенки выполнены весьма жесткими, со скругленными углами и диагональными раскосами, что не представляет затруднений в производстве; б) продольные элементы (лонжероны основания, прогоны крыши, подоконные брусья) максимально облегчены и имеют открытое сечение; в) поперечины основания выполнены из профиля с закрытым (коробчатым) сечением;
г) ребра крыши могут быть облегчены или заменены листом крыши;
д) стойки могут быть жесткими из профиля с закрытым (коробчатым) сечением.
4. Любой ненесущий металлический корпус автомобильного кузова может быть превращен в несущий. Как показывает расчет, для того чтобы современный ненесущий корпус сделать несущим, не требуется усиления и утяжеления его. Наоборот, в правильно разработанной конструкции корпус кузова можно даже облегчить, несмотря на устранение рамы.
5. Способы расчета кузова еще недостаточно совершенны. Необходима большая экспериментальная работа для получения поправочных коэффициентов, зависящих от формы и конструкции кузова, и для изучения силовых потоков в кузовах различных типов.

 

Похожие новости

Преимущества несущих кузовов
Как уже сказано, восприятие кузовом различных нагрузок и усилий при движении автомобиля и при работе его...

Металлические корпусы автобусов
В конструкциях металлических автобусных кузовов обычно имеется каркас. Вся конструкция кузова состоит из ряда...

Примеры конструкции металлического кузова легкового и кабины грузового автомобиля
Конструкция большинства элементов металлического корпуса одинакова как для ненесущих, так и для несущих...

Примеры конструкции кузовов с деревянным каркасом
Грузовой фургон «Москвич» (фиг. 159) имеет двухместное переднее сиденье и грузовое помещение в задней части...

Общие сведения о типах конструкции корпуса кузова
Требования к конструкции корпуса. Корпус является самой большой по размерам и важнейшей частью кузова. Корпус...