Что такое лонжерон в машине: из чего состоит, за что отвечает, для чего служит, виды, расположение

Лонжерон это один из главных опорных силовых элементов кузова автомобиля. Основные его функции – поддержка веса всего авто, крепление элементов подвески и восприятие высоких нагрузок во время движения автомобиля.

Назначение и устройство

Лонжерон представляет собой продольный профиль или швеллер, который располагается попарно спереди и сзади кузова автомобиля.

В конструкции несущего кузова они находятся на уровне днища параллельно друг другу. В некоторых моделях могут располагаться под небольшим углом. Если несущая часть рамная, то детали расположены по всей ее длине как цельные элементы. На рисунке можно увидеть положение деталей. Они отмечены красным.

фото 1Передние и задние лонжероны

От целостности и прочности этих элементов во многом зависит безопасность и управляемость автомобиля. Лонжероны предназначены выдерживать различное давление и нагрузки. Это вес внутренних агрегатов, пассажиров, грузов, а также внешние удары и вибрации во время движения. Как видно, эти элементы выполняют важную несущую функцию в конструкции кузова.

Лонжеронные рамы автомобилей[править | править код]

У автомобилей, вагонов и локомотивов два лонжерона, соединённые поперечными элементами, представляют собой металлический короб сложной формы, образующий раму (шасси), служащую опорой для безрамного кузова, а также для крепления рессор, колёс и других деталей. Иными словами, лонжерон — труба из металла, которая имеет прямоугольное сечение, чаще всего это парная деталь — для задней и передней части.[1]

Классический вариант такой рамы напоминает по виду и конструкции лестницу, поэтому в обиходе её иногда могут называть лестничной (ladder frame). Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин[2], также называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов[2]. Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны, как правило, имеют сечение швеллера[3], причём обычно переменное по длине — в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена[2]. Иногда они хотя бы на части своей длины имеют замкнутое сечение (короб). На спортивных автомобилях могли применяться трубчатые лонжероны и поперечины круглого сечения, имеющие лучшее соотношение массы и жёсткости. По расположению лонжероны могут быть параллельны друг другу либо располагаться друг относительно друга под некоторым углом. Детали рамы соединяются заклёпками, болтами или сваркой. Грузовые автомобили обычно имеют клёпаные рамы, легковые и сверхтяжёлые самосвалы — сварные[2]. Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве[2]. Современные тяжёлые грузовики и прицепы также иногда имеют рамы, собранные на болтах, что значительно облегчает их обслуживание и ремонт, при этом приходится применять специальные меры, направленные на предотвращение самооткручивания болтов.

Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной.

Лонжеронная рама традиционного типа обеспечивает автомобилю достаточно высокую жёсткость, особенно в случае наличия развитых поперечин (К-образных, Х-образных), и с технической точки зрения не устарела до сих пор, однако имеет существенный недостаток — её лонжероны проходят под полом кузова, так что его приходится располагать достаточно высоко. До тех пор, пока массовые легковые автомобили оставались сравнительно высокими, это не представляло затруднения, однако во второй половине 1950-х годов распространилась мода на приземистые кузова, что в случае использования рамы традиционного типа вынуждало делать сиденья очень низкими, чтобы при высоком расположении пола обеспечить достаточное расстояние между подушками сидений и крышей, а это снижало комфортабельность. Выходом стал переход либо на несущий кузов, либо на раму вильчато-хребтового или периферийного типа, у которых лонжероны так или иначе обходят пассажирский салон (либо вынесены по бокам от него, либо расположены в центральном тоннеле кузова), позволяя опустить пол и совместить небольшую общую высоту автомобиля с достаточным простором в салоне. На автомобилях же, к которым не предъявляется подобных требований, например — имеющих высокие кузова внедорожниках, лонжеронная рама и сегодня применяется в своём исходном виде. Один из последних примеров применения лонжеронной рамы на обычном легковом автомобиле — восточногерманский Wartburg, выпускавшийся до конца 1980-х годов.

Лонжеронные рамы применяются практически на всех грузовиках, в прошлом широко применялись и на легковых автомобилях — в Европе до конца сороковых, а в Америке — до конца восьмидесятых — середины девяностых годов. На внедорожниках лонжеронные рамы широко применяются по сей день. Ввиду такого широкого распространения обычно в популярной литературе под словом «рама» понимают именно лонжеронную раму.

К лонжеронным ряд источников[2] относит также периферийные (часто выделяемые в отдельный тип) и Х-образные рамы (последние другими источниками[4] классифицируются как разновидность хребтовых).

Функции лонжеронов

Таким образом, лонжероны выполняют следующие функции:

  • Соединительная. Соединяют различные элементы кузова и ходовой части в единую конструкцию.
  • Несущая. Одна из главных функций. Элементы способны выдержать большой вес и нагрузки. Во время движения на них непрерывно воздействуют статические и динамические силы.
  • Гашение колебаний. Детали также выступают в роли демпфера, принимая определенную долю кинетической энергии при ударах. Это своеобразные связующие элементы между кузовом и подвеской.
  • Пассивная безопасность. В некоторых конструкциях предусмотрены специальные запрограммированные зоны деформации, которые гасят энергию удара при столкновении.

У самолётов[править | править код]

У самолётов лонжероны совместно со стрингерами образуют продольный набор крыла, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов. Продольные элементы каркаса проходят, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей сечения. Лонжероны отличаются от стрингеров большей жесткостью. При больших нагрузках могут использоваться составные лонжероны, состоящие из нескольких соединенных между собой профилей. Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются лонжероны коробчатого сечения — бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой.

Лонжероны выделены красным цветом

Нервюры

закрепляются на продольном силовом наборе (лонжероны, кромки,

стрингеры

), являются основой для закрепления обшивки.

Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент.[5] Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.

Особенности конструкции и виды

В большегрузных автомобилях и внедорожниках используется рамная конструкция несущей системы. Это обусловлено увеличенной нагрузкой. В таких конструкциях лонжероны располагаются параллельно друг другу по всей длине. Цельные элементы соединяются между собой специальными перемычками. За своеобразную форму рамы водители часто называют такую конструкцию «лестницей».

фото 2Лонжероны в раме автомобиля

В современных легковых автомобилях несущей частью является сам кузов. Поэтому лонжероны уже интегрированы в конструкцию кузова и являются его частью. Они могут быть как цельными, так и раздельными и обязательно устанавливаются в передней и в задней части, хотя встречаются конструкции без задних несущих элементов. Задние лонжероны не несут такой большой нагрузки, как передние.

Цельные лонжероны также могут использоваться в несущем кузове. Это дает свои преимущества. Конструкция становится более жесткой и надежной, но имеет сложную форму. Это сказывается на технологии изготовления.

Таким образом, лонжероны можно разделить на два вида:

  • составные;
  • цельные.

Если преимущество цельных в жесткости, то составные более практичны. При столкновении чаще всего страдают лонжероны. Они гнутся, ломаются. Составные элементы будет легче заменить на новые.

фото 3Лонжероны

В свою очередь, многое зависит от геометрии элементов. Дополнительные изгибы позволяют повысить прочность конструкции при ударе сбоку или спереди. Также изгибы позволяют повысить маневренность автомобиля и угол поворота колеса.

Положение лонжеронов в кузове

Положение этих элементов будет зависеть от конструкции кузова и модели автомобиля. Выделяют несколько вариантов:

  • параллельно друг другу или под небольшим углом;
  • вертикально под углом;
  • горизонтально под углом;
  • с горизонтальным изгибом.

Первый вариант, как было уже сказано, встречается на рамной конструкции большегрузных автомобилей. Остальные три варианта встречаются на несущих кузовах разных марок.

Возможные неисправности

Для изготовления лонжеронов используют только особые сплавы алюминия или титан. Прочность конструкции очень важна, так как элементы испытывают постоянные нагрузки.

Такое воздействие со временем может привести к их деформации. В процессе эксплуатации на металле могут появиться микротрещины. Данный эффект часто называют «усталостью» металла. Повреждения, изгибы и трещины могут повлиять на изменение геометрии кузова и на многие другие параметры автомобиля. Например, изменятся углы установки колес, появится неправильный зазор при закрывании дверей, разного рода скрипы в салоне и так далее.

Также эти важные элементы могут деформироваться во время ДТП. Это наиболее частые случаи. Изгиб лонжеронов грозит серьезным ремонтом, а то и вовсе утилизацией кузова. Возникают щели, зазоры, нарушается геометрия кузова. Эксплуатировать автомобиль в таком случае небезопасно. Даже ремонт не всегда дает нужный результат. Из-за нарушения геометрии, вероятнее всего, увеличится износ покрышек и нарушатся заводские настройки рулевого управления.

фото 5Зона деформации лонжеронов

С другой стороны, лонжероны также относятся к элементам пассивной безопасности. На них есть зоны запрограммированной деформации. В случае ДТП деталь погнется именно в этом месте, забрав часть энергии удара.

Преимущества и недостатки лонжеронов

Лонжерон выдерживает массивные нагрузки, передаваемые от колёс транспортного средства при его движении. Основной плюс конструкции – создавать требуемые показатели жёсткости при минимальном весе детали. Именно снижение веса элемента позволяет увеличить управляемость на дорогах разной категории, снизить потребление горючего и повысить маневренность автомобиля в сложных условиях эксплуатации.

на что влияет лонжеронЭтот лопнувший лонжерон лучше заменить на новый

Основная цель, преследуемая инженерами при внедрении такого компонента – пассивная безопасность машины и пассажиров во время удара, выполняется хорошо. Но подобная конструкция не лишена недостатков. К перечню важных минусов относят:

  • элемент практически не поддаётся ремонту, если изменено его целостность, то потребуется полная замена;
  • силовой агрегат и коробка передач устанавливаются именно на лонжеронную часть. Поэтому происходит связывание элементов, провоцирующее выход отдельных узлов из строя при повреждении кузовной части;
  • усиленный лонжерон – не лучшее решение, он снижает амортизацию.

Нужно ли усиливать лонжероны

В течение всего времени работы автомобиля лонжероны терпят колоссальные нагрузки. Если автомобиль часто ездит по бездорожью (например, эксплуатируется в сельской местности), необходимо как можно чаще проводить его тщательный осмотр на наличие трещин и коррозии.

Усиление лонжеронов поможет избежать проблем с кузовом или предотвратить его дальнейшее разрушение. Для этого снимается передняя балка кузова и двигатель, а затем устанавливаются ремонтные заплатки.

Внимание! Усиление можно проводить только если на лонжеронах не замечено сквозной коррозии.

См. также[править | править код]

  • Нервюра (техника)
  • Шпангоут
  • Стрингер (авиация)
  • Стрингер (судно)

Отрывок, характеризующий Лонжерон

– Ты его помнишь? – после минутного молчания вдруг спросила Наташа. Соня улыбнулась: «Помню ли Nicolas?» – Нет, Соня, ты помнишь ли его так, чтоб хорошо помнить, чтобы всё помнить, – с старательным жестом сказала Наташа, видимо, желая придать своим словам самое серьезное значение. – И я помню Николеньку, я помню, – сказала она. – А Бориса не помню. Совсем не помню… – Как? Не помнишь Бориса? – спросила Соня с удивлением. – Не то, что не помню, – я знаю, какой он, но не так помню, как Николеньку. Его, я закрою глаза и помню, а Бориса нет (она закрыла глаза), так, нет – ничего! – Ах, Наташа, – сказала Соня, восторженно и серьезно глядя на свою подругу, как будто она считала ее недостойной слышать то, что она намерена была сказать, и как будто она говорила это кому то другому, с кем нельзя шутить. – Я полюбила раз твоего брата, и, что бы ни случилось с ним, со мной, я никогда не перестану любить его во всю жизнь. Наташа удивленно, любопытными глазами смотрела на Соню и молчала. Она чувствовала, что то, что говорила Соня, была правда, что была такая любовь, про которую говорила Соня; но Наташа ничего подобного еще не испытывала. Она верила, что это могло быть, но не понимала. – Ты напишешь ему? – спросила она. Соня задумалась. Вопрос о том, как писать к Nicolas и нужно ли писать и как писать, был вопрос, мучивший ее. Теперь, когда он был уже офицер и раненый герой, хорошо ли было с ее стороны напомнить ему о себе и как будто о том обязательстве, которое он взял на себя в отношении ее. – Не знаю; я думаю, коли он пишет, – и я напишу, – краснея, сказала она. – И тебе не стыдно будет писать ему? Соня улыбнулась. – Нет. – А мне стыдно будет писать Борису, я не буду писать. – Да отчего же стыдно?Да так, я не знаю. Неловко, стыдно. – А я знаю, отчего ей стыдно будет, – сказал Петя, обиженный первым замечанием Наташи, – оттого, что она была влюблена в этого толстого с очками (так называл Петя своего тезку, нового графа Безухого); теперь влюблена в певца этого (Петя говорил об итальянце, Наташином учителе пенья): вот ей и стыдно. – Петя, ты глуп, – сказала Наташа. – Не глупее тебя, матушка, – сказал девятилетний Петя, точно как будто он был старый бригадир. Графиня была приготовлена намеками Анны Михайловны во время обеда. Уйдя к себе, она, сидя на кресле, не спускала глаз с миниатюрного портрета сына, вделанного в табакерке, и слезы навертывались ей на глаза. Анна Михайловна с письмом на цыпочках подошла к комнате графини и остановилась. – Не входите, – сказала она старому графу, шедшему за ней, – после, – и затворила за собой дверь. Граф приложил ухо к замку и стал слушать. Сначала он слышал звуки равнодушных речей, потом один звук голоса Анны Михайловны, говорившей длинную речь, потом вскрик, потом молчание, потом опять оба голоса вместе говорили с радостными интонациями, и потом шаги, и Анна Михайловна отворила ему дверь. На лице Анны Михайловны было гордое выражение оператора, окончившего трудную ампутацию и вводящего публику для того, чтоб она могла оценить его искусство. – C’est fait! [Дело сделано!] – сказала она графу, торжественным жестом указывая на графиню, которая держала в одной руке табакерку с портретом, в другой – письмо и прижимала губы то к тому, то к другому. Увидав графа, она протянула к нему руки, обняла его лысую голову и через лысую голову опять посмотрела на письмо и портрет и опять для того, чтобы прижать их к губам, слегка оттолкнула лысую голову. Вера, Наташа, Соня и Петя вошли в комнату, и началось чтение. В письме был кратко описан поход и два сражения, в которых участвовал Николушка, производство в офицеры и сказано, что он целует руки maman и papa, прося их благословения, и целует Веру, Наташу, Петю. Кроме того он кланяется m r Шелингу, и m mе Шос и няне, и, кроме того, просит поцеловать дорогую Соню, которую он всё так же любит и о которой всё так же вспоминает. Услыхав это, Соня покраснела так, что слезы выступили ей на глаза. И, не в силах выдержать обратившиеся на нее взгляды, она побежала в залу, разбежалась, закружилась и, раздув баллоном платье свое, раскрасневшаяся и улыбающаяся, села на пол. Графиня плакала. – О чем же вы плачете, maman? – сказала Вера. – По всему, что он пишет, надо радоваться, а не плакать. Это было совершенно справедливо, но и граф, и графиня, и Наташа – все с упреком посмотрели на нее. «И в кого она такая вышла!» подумала графиня. Письмо Николушки было прочитано сотни раз, и те, которые считались достойными его слушать, должны были приходить к графине, которая не выпускала его из рук. Приходили гувернеры, няни, Митенька, некоторые знакомые, и графиня перечитывала письмо всякий раз с новым наслаждением и всякий раз открывала по этому письму новые добродетели в своем Николушке. Как странно, необычайно, радостно ей было, что сын ее – тот сын, который чуть заметно крошечными членами шевелился в ней самой 20 лет тому назад, тот сын, за которого она ссорилась с баловником графом, тот сын, который выучился говорить прежде: «груша», а потом «баба», что этот сын теперь там, в чужой земле, в чужой среде, мужественный воин, один, без помощи и руководства, делает там какое то свое мужское дело. Весь всемирный вековой опыт, указывающий на то, что дети незаметным путем от колыбели делаются мужами, не существовал для графини. Возмужание ее сына в каждой поре возмужания было для нее так же необычайно, как бы и не было никогда миллионов миллионов людей, точно так же возмужавших. Как не верилось 20 лет тому назад, чтобы то маленькое существо, которое жило где то там у ней под сердцем, закричало бы и стало сосать грудь и стало бы говорить, так и теперь не верилось ей, что это же существо могло быть тем сильным, храбрым мужчиной, образцом сыновей и людей, которым он был теперь, судя по этому письму. – Что за штиль, как он описывает мило! – говорила она, читая описательную часть письма. – И что за душа! Об себе ничего… ничего! О каком то Денисове, а сам, верно, храбрее их всех. Ничего не пишет о своих страданиях. Что за сердце! Как я узнаю его! И как вспомнил всех! Никого не забыл. Я всегда, всегда говорила, еще когда он вот какой был, я всегда говорила… Более недели готовились, писались брульоны и переписывались набело письма к Николушке от всего дома; под наблюдением графини и заботливостью графа собирались нужные вещицы и деньги для обмундирования и обзаведения вновь произведенного офицера. Анна Михайловна, практическая женщина, сумела устроить себе и своему сыну протекцию в армии даже и для переписки. Она имела случай посылать свои письма к великому князю Константину Павловичу, который командовал гвардией. Ростовы предполагали, что русская гвардия за границей , есть совершенно определительный адрес, и что ежели письмо дойдет до великого князя, командовавшего гвардией, то нет причины, чтобы оно не дошло до Павлоградского полка, который должен быть там же поблизости; и потому решено было отослать письма и деньги через курьера великого князя к Борису, и Борис уже должен был доставить их к Николушке. Письма были от старого графа, от графини, от Пети, от Веры, от Наташи, от Сони и, наконец, 6 000 денег на обмундировку и различные вещи, которые граф посылал сыну. 12 го ноября кутузовская боевая армия, стоявшая лагерем около Ольмюца, готовилась к следующему дню на смотр двух императоров – русского и австрийского. Гвардия, только что подошедшая из России, ночевала в 15 ти верстах от Ольмюца и на другой день прямо на смотр, к 10 ти часам утра, вступала на ольмюцкое поле.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...