Несущая система, кузов и кабина

В качестве несущей системы могут выступать как рама автомобиля, так и его кузов, который в этом случае называют несущим. Если несущей системой является рама, то дополнительно на неё устанавливается кузов или кабина для размещения водителя, пассажиров и грузов.

Рама выполняет роль каркаса автомобиля: кроме соединения всех его узлов и агрегатов в единое целое она дополнительно придаёт жёстокость и прочность всей конструкции, что позволяет воспринимать различные внешние и внутренние усилия и нагрузки при движении.

Кузов служит для комфортного размещения пассажиров и груза и для их защиты от внешних и внутренних неблагоприятных факторов, а также обеспечивает защиту в случае аварии. Конструкция кузова влияет на эксплуатационные свойства автомобиля и определяет его внешний вид.

По конструкции различают три типа рам: лонжеронные, центральные и комбинированные.

Лонжеронная рама состоит из двух продольных балок, которые соединены между собой поперечинами. В зависимости от типа автомобиля и его компоновки лонжероны могут быть установлены один относительно другого параллельно или под углом, а также могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоскостях. К раме крепятся практически все узлы и агрегаты автомобиля. Поперечины служат для придания жёсткости всей конструкции. Лонжероны и поперечины чаще всего изготавливают гнутыми из листовой стали, при этом им придают форму поперечного сечения в виде закрытого короба, швеллера или двутавра, т.к. они обладают наибольшей жёсткостью при изгибе. Лонжероны и поперечины между собой соединены клёпкой или болтовыми соединениями, реже применяется сварка.

Центральная (хребтовая) рама состоит из центральной продольной несущей балки, обычно трубчатого сечения, к которой прикреплены поперечины. Несущая балка хребтовой рамы может также состоять из картеров отдельных агрегатов трансмиссии, соединённых между собой. Такая рама по сравнению с лонжеронной обладает большей жёсткостью, а возможность использования агрегатов трансмиссии в качестве рамы обеспечивает компактность. Хребтовая рама используется в основном в конструкции автомобилей высокой проходимости, поскольку хорошо компонуется с независимой подвеской ведущих колёс. Вместе с тем, сложность конструкции и трудности при техническом обслуживании и ремонте ограничивают применение таких рам.

Комбинированные рамы сочетают в своей конструкции два принципа – средняя часть выполняется как центральная, а концы делают лонжеронными.

К середине ХХв. Сложилась общепринятая концепция применения несущих систем на различных типах автомобилей: автомобилей среднего и малого классов – несущий кузов, на легковых автомобилях высшего класса и повышенной проходимости – несущая рама или полунесущий кузов с элементами рамы, на грузовых автомобилях – несущая рама, на автобусах – несущий или полунесущий кузов, реже – рама (для автобусов на шасси грузовых автомобилей).

На автомобилях применяются различные типы кузовов, отличающиеся назначением, конструкцией, компоновкой и нагруженностью.

По назначению кузовы разделяются на: пассажирские, грузовые, грузо-пассажирские и специальные.

В зависимости от конструкции кузова выполняют каркасными, полукаркасными или бескаркасными. Каркасный кузов имеет жёсткий пространственный каркас, к которому крепятся наружная и внутренняя облицовки. Полукаркасный кузов имеет только некоторые части каркаса, соединённые между собой наружной и внутренней облицовки.

По способу размещения груза, пассажиров и силового агрегата в кузове автомобиля различают кузовы: однообъёмные – силовой агрегат, отсек для пассажиров и груза расположены в единой пространственной конструкции (автобус, мини-вэн и т.д.); двухобъёмные – силовой агрегат под капотом, пассажиры и груз в другом отсеке кузова (универсал, хэтчбек); трёхобъёмные – силовой агрегат под капотом, пассажиры в кабине (пассажирском салоне), а груз в багажном отделении (седан).

От конструкции кузова зависит безопасность, удобство использования, срок службы, привлекательность автомобиля. Кузов во многом определяет величину затрат на производство и эксплуатацию автомобиля, на общее совершенство автомобиля. Поэтому к кузову предъявляют огромное число разнообразных требований, зачастую противоречивых, причём и со стороны владельца автомобиля, и со стороны производителя.

Современные автобусы большей частью имеют цельнометаллические каркасные кузовы вагонного типа, позволяющие наиболее рационально использовать площадь салона.

Кузов автобуса состоит из каркаса, наружной облицовки, внутренней обивки, пола, окон, дверей и т.д.

Каркас является основной частью кузова автобуса, в большинстве случаев его делают сварным из стальных труб прямоугольного сечения. Существуют конструкции каркаса, выполненные из алюминиевых профилей. В качестве наружной облицовки применяют стальные листы, приваренные к каркасу, или алюминиевые листы, соединённые с каркасом заклёпками.

Одно из важнейших требований к конструкции городских автобусов – обеспечить удобство посадки и высадки пассажиров на остановках.

Кузов междугороднего автобуса должен иметь достаточно вместительный отсек для багажа. Наиболее часто это обеспечивается применением полутораэтажной компоновочной схемы, когда пассажирский отсек располагается в верхней части кузова, а багажный отсек – под ним в центральной части. Большое внимание уделяется креслам водителя и пассажиров.

Грузовой автомобиль имеет кабину и грузовой кузов. Кабина представляет собой жёсткую сварную цельнометаллическую конструкцию, состоящую из каркаса крыши, верхней, задней и боковых панелей. Кабины грузовых автомобилей бывают капотного и бескапотного типа.

Кабины, расположенные над двигателем, часто делают откидывающимися на передних шарнирных опорах. Это облегчает доступ к двигателю и другим агрегатам. В задней части кабины установлен запорный механизм, который исключает самопроизвольное откидывание кабины при движении. Кабины современных грузовых автомобилей имеют собственную систему подрессоривания, т.е. крепятся к раме не жёстко, а с помощью упругих и гасящих элементов: резиновых подушек, пружин, амортизаторов.

Грузовой кузов может выполняться в виде бортовой платформы (автомобиля общего назначения), самосвальным, в виде фургона, цистерны и т.д. Иногда на место грузового кузова устанавливается технологическое оборудование: подъёмный кран, пожарная лестница, компрессор.

Бортовая платформа состоит из основания, пола и бортов. Основание включает продольные и поперечные балки, к которым прикреплены пол, неподвижный передний борт, а также откидные боковые и задний борта. Откидные борта соединены с основанием платформы с помощью петель, а передний борт – неподвижными стойками.

Бортовые платформы оборудуются дополнительными устройствами, которые обеспечивают возможность наращивание высоты бортов и установку тента.

Разнообразие специализированных кузовов связано с необходимостью обеспечить перевозку различных типов грузов (жидких, газообразных, сыпучих, взрывоопасных, скоропортящихся, объёмных).

Большинство кузовов современных автомобилей выполнены из листовой стали, алюминиевых сплавов и композитных материалов.

Кузов автомобиля, особенно легкового, оказывает решающее влияние на характер взаимодействия автомобиля с воздушной средой.

Аэродинамика автомобилей включает в себя много аспектов, важнейшими из которых являются:

- обеспечение минимальной силы сопротивления воздуха при движении автомобиля с целью снижения расхода топлива;

- уменьшение аэродинамической подъёмной силы, стремящейся оторвать автомобиль от дороги и снижающей сцепление колёс с дорогой;

- снижение загрязнения стёкол, ручек дверей и других поверхностей автомобиля;

- обеспечение оптимальных воздушных потоков для снабжения двигателя воздухом, его охлаждения, вентиляции салона;

- снижение аэродинамического шума.

Автомобиль должен обеспечивать два вида безопасности: активную и пассивную.

Активная безопасность представляет собой комплекс мер, направленных на предотвращение аварии.

Пассивная безопасность представляет собой меры, направленные на защиту водителя и пассажиров в случае аварии.

Существующее мнение, что чем прочнее кузов автомобиля, тем автомобиль безопаснее является ошибочным. Кузовы современных автомобилей специально проектируются таким образом, чтобы его передняя и задняя части несущей конструкции легко деформировались и могли поглотить большую часть кинетической энергии столкновения в течение нескольких долей секунды.