кузов авто. Кузов автомобиля
 Скачать 39.99 Kb.
|
   Кузов автомобиля04/11/2012 0:50 85 Кузов автомобиля – это сложная и металлоемкая часть транспортного средства, которая служит для размещения водителя, пассажиров и груза. От состояния данного элемента зависит не только внешний вид автомобиля, но и такие важные параметры, как обтекаемость, комфортность и безопасность. Современный кузов автомобиля обычно делают бескаркасным. Он представляет из себя жесткую сварную конструкцию, состоящую из:
К элементам окончательной отделки кузова относятся:
При проектировании кузова производитель учитывает целый ряд факторов: размер и тип двигателя, габариты ведущих мостов, пространство необходимое для установки колес, объем и местоположение топливного бака, аэродинамические характеристики, дорожный просвет, обзорность, комфорт и безопасность при эксплуатации, технологичность изготовления, ремонтопригодность и многое другое. Полученная в итоге конструкция должна иметь как можно большую жесткость при кручении и изгибе, низкую частоту колебаний, хорошо поглощать кинетическую энергию удара во время аварии, а также быть стойкой к воздействию постоянных напряжений, которые могут привести к возникновению трещин и разрушению сварных швов. Основным условием для удовлетворения этим требованиям является правильный выбор материалов, используемых при изготовлении кузова автомобиля. В настоящий момент наибольшую популярность получили: a) Тонколистовая сталь. Из тонколистовой стали (0,6 до 3 мм) изготавливается оболочковый несущий «скелет» автомобиля. Из-за ее высокой прочности, пластичности и экономической эффективности никакие другие материалы большого распространения при производстве кузовов не получили. b) Алюминий. Алюминий, как правило, используется при изготовлении отдельных частей кузова (капот, крышка багажника и т.п.) с целью снижения массы автомобиля. Однако иногда применяется и для изготовления несущих частей, как например, в пространственной раме ASF немецкой фирмы Audi. c) Пластмасса. Применение пластмассы вместо стали при изготовлении отдельных элементов кузова в последнее время становиться все более популярно. Плюсами данного материала являются очень низкая стоимость и простота изготовления, минусами – низкая прочность и невозможность ремонта (поврежденную деталь приходится менять). Для защиты металлов от коррозии, при производстве кузова максимально снижается количество фланцевых соединений, а также острых кромок и углов, устраняются зоны возможного скопления пыли и влаги, выполняются специальные технические отверстия для антикоррозийной обработки, обеспечивается вентиляция полых элементов, выполняются дренажные отверстия. Различают три главных типа кузовов: однообъемные (отсек для двигателя, салон и багажник объединяются в одно целое), двухобъемные (в одном отсеке расположен двигатель, в другом водитель, пассажиры и багаж) и трехобъемные (в одном отсеке расположен двигатель, во втором – водитель и пассажиры, в третьем – багажное отделение). Кроме того кузова легковых автомобилей различают по количеству дверей (двух-, трех-, четырех- пятидверные), по числу рядов сидений (с одним, двумя или тремя рядами) и конструкции крыши (с открытым или закрытым верхом). Материалы, из которых производят кузов современного автомобиля Подавляющее большинство кузовов современных автомобилей, изготавливаются из того же материала, который Генри Форд использовал для производства своих легендарных Model T. Однако в целях снижения веса транспортного средства автопроизводители не только используют такие известные металлы, как алюминий, магний и всевозможные их сплавы, но и вкладываются в разработки новых материалов, среди которых стекловолокно (стеклоткань) и всевозможные варианты углепластика. Рассмотрим некоторые основные современные материалы, на примере создания спортивного автомобиля. Карбон В автомобилестроении самый передовой с технологической точки зрения из используемых сегодня материалов — карбон. Название этого композитного материала в переводе с латинского carbonis означает «уголь». Основу карбона составляют нити углерода, обладающие выдающимися возможностями: характеристики сопротивления растяжению-сжатию, как у стали, при этом плотность, а соответственно и масса, меньше, чем у алюминия (для сравнения при одной и той же прочности карбон на 40% легче стали и на 20% — алюминия), к тому же, карбон обладает минимальным расширением при нагреве, высокой износостойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям. Но, естественно, карбон не может быть идеальным и его нити рассчитаны только на растяжение, в связи с чем используются как армирующий материал. Для применения в кузовах и панелях автомобилей используют сплав, а точнее модифицированное волокно - в нити карбона вплетаются нити резины. Такое карбоновое волокно еще используется для изготовления карбоново-керамических тормозных дисков и дисков сцепления, из-за того, что они гораздо устойчивее к перегреву и имеют возможность сохранять работоспособность при более высоких, чем стальные диски, температурах. Неудивительно, что изначально применять карбон придумали в «Формуле-1» в семидесятых годах (Mercedes McLaren, Porsche Carrera GT). Алюминий Второй по популярности материал в производстве суперкаров — алюминий, точнее, его сплавы. Преимущество таких сплавов в том, что они легки и, к тому же, практически не подвергаются коррозии. Алюминиевые сплавы применяются при изготовлении моторных блоков цилиндров, наружных кузовных панелей, самого несущего кузова и некоторых элементов подвески. Почему используют алюминий вместо стали? Из-за его легкости, подобные конструкции гораздо легче таких же, но из стали. Однако и у алюминия есть свой недостаток и связан он с его сваркой: дело в том, что процесс сварки необходимо производить в среде инертных газов, используя специальную присадочную проволоку. Поэтому некоторые автопроизводители (например, Lotus) пытаются искать замену сварке и склеивают алюминиевые детали специальным составом, усиливая места стыков заклепками. Пластик В производстве спортивных машинах широкое использование получил всевозможный пластик. Особо прочный и эластичный пластик применяется для изготовления кузовных панелей, в некоторых моделях (например, Chevrolet Corvette) - всей наружной части кузова. В таком автомобиле несущая конструкция выполняется в виде каркаса, на который навешивается декоративный кузов. Стекловолокно Стекловолокно - это волокно или комплексная нить, которая формируется из стекла. В таком виде стекло проявляет необычные для себя свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без повреждения. Это позволяет ткать из него стеклоткань, применяемую в автомобильной промышленности. Благодаря тому, что ткань из стекла имеет может принять любую форму, ее используют прежде всего при создании аэродинамических обвесов. С помощью макета стеклоткани придается необходимая форма (каркас), а для его фиксации используются смолы. Таким образом получается легкий и прочный каркас обвеса спортивного автомобиля. Завтра Автомобильная промышленность, также как и любая другая не стоит на месте и развивается в угоду потребителю, который хочет иметь быстрый и безопасный автомобиль. Это приведет к тому, что в будущем в производстве автомобилей будут использоваться более новые, отвечающие современным требованиям материалы. Из какого материала делают кузова автомобилейНа протяжении всей истории, с того момента как был создан автомобиль, постоянно велись поиски новых материалов. И кузов автомобиля не был исключением. Производили кузов из дерева, стали, алюминия и различных видов пластика. Но на этом поиски не останавливались. И, наверняка, каждому интересно, из какого материала делают кузова автомобилей сегодня? Пожалуй, изготовление кузова является при создании автомобиля одним из самых сложных процессов. Цех в заводе, где производятся кузова, занимает площадь приблизительно 400 000 м кВ, стоимость которого миллиард долларов. Для изготовления кузова необходимо больше сотни отдельных частей, которые затем нужно соединить в одну конструкцию, соединяющую в себе все части современного автомобиля. Для легкости, прочности, безопасности и минимальной стоимости кузова конструкторам необходимо все время идти на компромиссы, искать новые технологии, новые материалы. Рассмотрим недостатки и преимущества основных материалов, используемых при изготовлении современных кузовов автомобилей. Сталь. Этот материал используется для изготовления кузовов давно. Сталь имеет хорошие свойства, позволяющие изготавливать детали различной формы, и с помощью различных способов сварки соединять необходимые детали в целую конструкцию. Разработан новый сорт стали (упрочняющийся во время термической обработки, легированный), позволяющий упростить производство и в дальнейшем получить заданные свойства кузова. Изготавливается кузов в несколько этапов. С самого начала изготовления из стальных листов, имеющих разную толщину, штампуются отдельные детали. После эти детали свариваются в крупные узлы и с помощью сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут роботы, но и ручные виды сварки также применяются - полуавтоматом в среде углекислого газа или используется контактная сварка. С появлением алюминия потребовалось разрабатывать новые технологии для получения заданных свойств, которые должны быть у стальных кузовов. Технология Tailored blanks как раз и является одной из новинок сваренные встык по шаблону стальные листы различной толщины из разнообразных сортов стали образуют заготовку для штамповки. Тем самым отдельные части изготовленной детали обладают пластичностью и прочностью. «+»
«-»
Все идет в дело. Все материалы, о которых говорилось выше, имеют положительные свойства. Поэтому конструкторами проектируются кузова, сочетающиеся детали из разных материалов. Тем самым при использовании можно обходить недостатки, а использовать исключительно положительные качества. Кузов Mercedes-Benz CL является примером гибридной конструкции, так как при изготовлении применялись такие материалы алюминий, сталь, пластик и магний. Из стали изготовлены днище багажного отделения и каркас моторного отсека, и некоторые отдельные элементы каркаса. Из алюминия изготовлен ряд наружных панелей и деталей каркаса. Из магния изготовлены каркасы дверей. Из пластика изготавливают крышку багажника и передние крылья. Еще возможна такая конструкция кузова, в которой каркас будет изготовлен из алюминия и стали, а наружные панели из пластика и/или алюминия. «+»
«-»
Алюминий. Алюминиевые сплавы для изготовления автомобильных кузовов начали использовать относительно недавно, хотя и были применены впервые в прошлом столетии, в 30-е годы. Используют алюминий при изготовлении всего кузова или его отдельных деталей капот, каркас, двери, крышу багажника. Начальный этап изготовления алюминиевого кузова схожий с изготовлением стального кузова. Детали вначале штампуются из листа алюминия, потом собираются в целую конструкцию. Сварка используется в среде аргона, соединения на заклепках и/или с использованием специального клея, лазерная сварка. Также к стальному каркасу, который изготовлен из труб разного сечения, крепятся кузовные панели. «+»
«-»
Термопласты. Это такой тип пластического материала, который при повышении температуры переходит в жидкое состояние и делается текучим. Этот материал применяется при изготовлении бамперов, деталей обшивки салона. «+»
«-»
Стеклопластик. Под названием стеклопластик имеется в виду любой волокнистый наполнитель, который пропитан полимерными термореактивными смолами. Наиболее известными наполнителями считаются карбон, стеклоткань, кевлар, а также волокна растительного происхождения. Карбон, стеклоткань из группы угле-пластиков, которые представляют собой сеть из переплетенных углеродных волокон (притом, переплетение происходит под разными определенными углами), которые пропитаны специальными смолами. Кевлар это синтетическое полиамидное волокно, отличающееся маленьким весом, устойчивое к высокой температуре, негорючее, по прочности на разрыв превосходит сталь в несколько раз. Технология изготовления кузовных деталей заключается в следующем: в специальные матрицы укладывается слоями наполнитель, который пропитывают синтетической смолой, затем оставляют для ее полимеризации на определенное время. Имеется несколько способов по изготовлению кузовов: монокок (весь кузов одна деталь), наружная панель из пластика, установленная на алюминиевом или стальном каркасе, а также идущий без перерывов кузов с интегрированными в его структуру силовыми элементами. «+»
«-»
Безопасность и прочность каркаса автомобиляМногие автолюбители, которые прибегли к услугам специалистов по тюнингу, хотят видеть свои автомобили не только внешне красивыми, но и сделать безопасный и прочный каркас автомобиля. Многие стремятся к тому, чтобы машины была похожа на раллийную. Некоторые хотят видеть колесные диски на подобии BMW, Subaru или Mitsubishi, другие желают поставить сиденья от OMP, Sparco. Есть те, кто хотят видеть под капотом автомобиля настоящие раллийные растяжки, а салон должен быть оборудован каркасом безопасности, что придаст вашему автомобилю не только дополнительную жесткость и прочность, но и удовлетворит «спортивный интерес». Как итог всему этому, водители с таким каркасом на дороге начинают себя на много уверенней вести. Распоркирастяжки. Одной из самых простых деталей экипировки для раллийных машин, являются распорки-растяжки, некоторые их называют балками. Применяют их для "поперечной" связи, кузовных деталей. При этом, зачастую, соединяются «стаканы» как передней, так и задней подвесок. С виду распорка похожу на кусок водопроводной трубы. Однако на самом деле это не соответствует действительности. Подобные детали всегда изготовлены из специальных труб, которые подбираются с учетом размеров и характеристик данного автомобиля. Особое внимание надо уделять качеству соединений, сварка на них не всегда высокого качества. Из-за нагрузок, которые появляются в движении при установке мощного двигателя и «резких» тормозов, кузов автомобиля может менять свои расчетные характеристики. Старение кузова под влиянием окружающей среды: коррозии, холода, жары, и естественно усталость металла зачастую вызывают необратимые последствия. Чтобы сохранить или восстановить геометрию кузова, вам понадобятся раллийные детали. Их часто применяют на автомобилях после аварии. Балки-распорки бывают как цельными, так и разборными. Разборные могут состоять как минимум из трех деталей: самой балки и двух ушек, которыми она крепится к кузову. Надо отметить тот факт, что в расстоянии между чашками кузова авто, даже одной и той же моделей допускают некоторые отклонения. Если в импортных автомобилях такой разбег может составлять не более пары миллиметров, то для советского производителя и сантиметр не предел. Исходя из этого, есть нерегулируемые и регулируемые балки. Последние легко отличимы по характерным элементам самой балки и соединительному регулировочному винту. Именно ими и регулируется длина балки, подобная конструкция применяется для выравнивания чашек, которые «сложились». Если же распорки нерегулируемые, то в них предусмотрены овальные прорези крепления. Данные распорки лучше всего устанавливать на новый, или хотя бы не «поведенный» автомобиль. Распорки, которые не снимаются, крепятся к корпусу зачастую посредством сварочных швов. Распорка при этом становится вваренной в структуру кузова, это и обеспечивает жесткую конструкцию и прочность. Как известно, даже самое сильно затянутое соединение может демпфировать, при сварке же это исключено, так как к состоянию швов в этом случае удаляется большое внимание. Есть такие растяжки, которые устанавливаются снизу автомобиля. Это похоже на дополнительный подрамник, который располагается как поперечно, так и продольно. Поперечная конструкция связывает опоры или стойки крепления подвески. Все элементы, которые были перечислены выше, не дают кузову «дышать» и «расползаться». Зачастую фирмы выпускают различные виды растяжек по дизайну и видам крепления для одного автомобиля. Чтобы не было различных неприятностей на дороге большинство машин, на которых стоит мощный двигатель, выходят на улицы уже в раллийной «экипировке». Материалами, из которых изготавливают растяжки, часто выступают: нержавеющая и углеродистая сталь, титан или алюминий. В последнее время начали применять новомодный и дорогой карбон. Сечение профиля это всем известные геометрические фигуры. Выбор тут очень велик: овал, круг, прямоугольник, квадрат. Помимо всего прочего такие балки выполняют еще и декоративную функцию. Чтобы под капотом автомобиля можно было показать что-то еще. Именно для этой цели балки часто раскрашивают в боевые цвета, хромируют или полируют. Каркас безопасности Следующий элемент, который призван увеличивать жесткость и прочность, является каркас, применяемый для продольного усиления кузова машины. Исходя из конструктивной сложности, бывает несколько вариантов для усиления. Начиная от простой дуги над головами пассажиров, заканчивая сложным скелетом прочности. Такой скелет объединяет чашки задней и передней подвески, боковины и пороги, и саму клетку безопасности салона. Каркас предназначен для меньшей деформации крыши при опрокидывании автомобиля, что поможет избежать сложных травм. Каркасы бывают как неразборными, так и съемными. В разборной системе зачастую клетка закреплена в салоне автомобиля к боковым стойкам, полу и потолку. А если же каркас вваренный, то он обычно намного сложнее по строению и связан силовой конструкцией кузова автомобиля. Такой каркас применяется преимущественно при «серьезном» тюнинге. В предлагаемых каталогах можно выбрать себе каркас как специально разработанный для гоночного автомобиля, так и городской его вариант. К бутафорским каркасам предъявлять какие-либо требования совершенно бессмысленно, в то время как к гоночным или спортивным всегда определены жесткие требования в размерах, форме и материалах. Безопасность и прочность каркаса автомобиля это далеко не бесполезная вещь. Спортивный автомобиль не допустят к соревнованиям, если в нем не будет дополнительного усиления. Также существуют и отдельные усилители для кузова. На практике применяют дополнительные лонжероны, косынки, полоски, уголки, особенно в тех местах, где крепится подвеска. Рекомендуется устанавливать усиления кузова не только спортивным автомобилям, но и машинам для города. Ведь жизнь пассажиров очень важна. |