Усиление кузова автомобиля для безопасности

Усиление кузова

Все мы помним мультипликационные автомобильчики с гибкими, пластичными формами, которые могут выгибать «спину», будто кошки, пожимать «плечами», «улыбаться» бампером, оглядываться, сгинать и разгинать свой нарисованный кузов. Как бы это ни было удивительно, в реальности всё обстоит почти так же, хотя и не настолько гипертрофированно: кузова наших автомобилей в процессе езды испытывают колоссальные нагрузки, и их геометрия не остаётся неизменной.

Если старенький «универсал» одним из задних колес стоит на высоком бордюре, заднюю дверцу вы уже захлопнете не без труда. Если вы поддомкратите одно из колёс и станете закрывать ближайшую боковую дверь — она ощутимо подпрыгнет, чтоб попасть на своё родное место. Чем старше машина, тем это заметнее. Всё потому, что с годами накапливается усталость металла, и бывший сбитый бодрячок начинает вести себя как расхлябанный алкоголик: кузов ощутимо «ходит» даже при переезде по диагонали через лежачего полицейского.

«Играющий» кузов заметно снижает точность управления в поворотах, бьёт по нервам при езде по колдобинам и выбоинам, а поскольку наши дороги на 90% состоят из холмов и буераков с колдобинами и выбоинами — на всё нервов не хватит. Если кузовная жесткость ослабла, то повороты авто будут происходить с задержкой по причине замедления реакции конструкции машины. «Играющий» металл в местах крепления рычагов будет вызывать рассогласованность в работе задней и передней подвесок. От постоянного действия сил скручивания произойдёт быстрое старение кузова, разойдутся сварные швы, интенсивно прогрессирует коррозия…

От чего зависит прочность кузова?

Кратко — от страны производителя, от материала кузова, от качества штамповки и сварки, от формы кузова, величины, от его возраста. Не будем брать элитные марки типа Роллс-Ройса и Феррари, с ними всё понятно — на них денег не жалеют. А вот массовым производителям приходится искать золотую середину между ценой и прочностью.
Немецкие кузова прочнее японских, японские прочнее французских, итальянских, корейских и американских… Немцы не экономят на материале, а немецкое качество вошло в поговорку. Почти то же можно сказать о японцах. Жаль, что нашим в этом плане похвастаться нечем. Если материал нормальный, то качество сварки и сборки подведёт… О формах кузова: универсал и минивэн наиболее подвержены эффекту «скручивания», далее идут по мере возрастания прочности пятидверные хэтчбеки, трёхдверные хэтчбеки, седаны, купе. Можно заметить явную тенденцию — однообъёмный кузов «слабее» двухобъёмного, и чем меньше дверных проёмов в машине, тем кузов прочнее. Большая машина «гибче» маленькой. Ну, и конечно возраст никто не отменял. Все мы с годами крепче не становимся.

Для кого особенно актуально усиление кузова?

Конечно, прежде всего, для профессиональных спортсменов. Именно благодаря их поискам и находкам мы имеем целый набор способов, приёмов и средств усиления кузова. Вспомните, как выглядят автомобили, специально переоборудованные для ралли, кросса или гонок на выживание. Но усиление кузова не менее актуально и для нас, рядовых автолюбителей — при наших дорогах, наших автомобилях, и при том, что абсолютное большинство из нас ездят на возрастных, и весьма возрастных иномарках. Актуально усиление кузова и для любителей спортивного стиля езды, ощущающих себя стрит-рейсерами в душе.

И для почтенных отцов семейств, прежде всего заботящихся о своих чадах и домочадцах — в плане безопасности. И для любителей основательности и стабильности во всём по жизни. Усиление кузова — это прочность, выносливость, безопасность, точность в управлении, которые нужны всем. Но как усилить машину?

Усиление кузова своими руками

Те, кто любит возиться с машиной у себя в гараже, кто любит мастерить и у кого это хорошо получается, конечно, могут многое улучшить самостоятельно.
Наиболее распространены несколько способов укрепления.
Сварка.

На заводе детали кузова соединяют методом точечной сварки, а это означает, что все основные заводские сварочные швы не лишне будет нормально проварить всплошную, желательно с накладками полос металла по линиям швов. Сварка применяется и в комбинации с другим распространённым способом укрепления — введением дополнительных укрепляющих элементов в угловые конструкции кузова — перемычек, косынок, штанг, перекладин, распорок, треугольников. Эти конструкции либо делают съёмными и вваривают только уши для них, на которые они затем крепятся болтами. Либо непосредственно приваривают к несущим элементам кузова. Чаще всего укрепляют передок кузова — именно он испытывает наибольшее влияние внешних сил при поворотах и «змейках». Популярный способ упрочнения кузова — передние распорки. К выгодам такой конструкции можно отнести простоту монтажа, умеренную цену, усиление жесткости передней части автомобиля, наконец, визуальную эстетичность. Более сложный способ усиления кузова — установка трубчатого каркаса безопасности. Для каждой модели авто набор укрепляющих элементов — испытанных, просчитанных, одобренных заводом-изготовителем. Обращайте внимание на сертификацию укрепляющих деталей, её наличие — подтверждение того, что завод-изготовитель испытал и одобрил данный элемент для установки на свою машину.

Вывод один: укреплять кузов необходимо, и нужно, чтобы это делали специалисты при помощи сертифицированных деталей.

Источник

Теория: Усиление кузова

Итак сегодня поговорим о жесткости кузова. Давно уже в голове летают мысли о том, чтобы собрать всю найденную информацию в один блог, причем максимально коротко описать всю суть, дабы было понятно всем.

Многие, кто добавляют сил своим автомобилям, меняют заводскую подвеску на более жесткую (или низкую), либо же, кто подолгу ездить на одной и той же машине, ловят себя на мысли, что спустя некоторое время машина ведет себя «не так». Перед становится расхлябанным, появляются скрипы, ухудшается разгон и управляемость… Почему же так?

Начнем с того, что кузов машины — неотъемлемая его часть, без кузова, собственно, не было бы и самой машины. А значит, что и кузов двигается на ряду с подвеской — наверное вы замечали, что если поставить машину одним колесом на бордюр, то задние двери будут закрываться с большим усилием? Что при проезде «лежачего полицейского» по диагонали в салоне отчетливо слышен скрип. И чем старше машина, тем это заметнее. Всё дело в усталости металла (Усталость материала — в материаловедении — процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению материала за указанное время). С каждым годом, с каждым проеденным (Особенно по нашим дорогам) километром усталось металла растет. А значит что когда-то жесткий кузов становится мягким, расхлябанным, «играющим». Сильнее всего это заметно в тюнингованных, «накаченных» машинах, но об этом позже…

«Играющий» кузов заметно снижает точность управления в поворотах, бьёт по нервам при езде по неровностям, а поскольку наши дороги на 80% состоят из холмов и буераков — на всё нервов не хватит. Если кузовная жесткость ослабла, то повороты авто будут происходить с задержкой, по причине замедления реакции конструкции машины. «Играющий» металл в местах крепления рычагов будет вызывать рассогласованность в работе задней и передней подвесок. От постоянного действия сил скручивания произойдёт быстрое старение кузова, разойдутся сварные швы, интенсивно прогрессирует коррозия…

Но от чего зависит изначальная жесткость кузова? Во первых от марки. Ясно, что у «бюджетников» с этим есть некоторые проблемы, особенно если сравнивать с машинами более высокого класса. Во вторых от самой конструкции — у разных кузовов есть свои слабые места. У некоторых их меньше, у некоторых больше. В третьих от типа кузова — самую большую жесткость имеет кузов типа купе, затем по мере убывания 4х дверный седан, трехдверный хетчбек, пятидверный хетчбек… Наиболее «скучиванию» подвержены минивены и универсалы. Если вкратце — чем меньше у машины различных дверных проемов и чем она меньше по размеру — тем она жестче. Ну и конечно возраст не отменял никто.

Последнее время автопроизводители перешли к тенденции экономить на материалах, количестве сварных швов, их качестве. А значит, что если вы — любитель агрессивной езды, либо же любите подходить ко всему доскональна, то значит вам нужно усиливать кузов. Почему-то многие, кто добавляют сил своим машинам ограничиваются, например, распоркой стоек амортизаторов, вследствие чего их машины со временем теряют жесткость и перестают ехать как нужно. Так как же можно усилить кузов?

Самый простой и дешевый способ усилить кузов — это всё таки распорки. К счастью сейчас можно найти величайшее множество различных на любой вкус. Тут лучше всего исходить из принципа «Чем больше, тем лучше». Однако не стоит забывать у распорок есть и обратная сторона — при боковом ударе, например в крыло, подкапотная распорка сработает как ей и заведено — как поперечный усилитель, вследствие чего машина не сложиться как ей нужно, а значит её ремонт будет значительно сложнее.

Второй способ применяется уже для серьезных доработок, вкупе с распорками и иными усилителями — это сварка. На заводе детали кузова соединяют методом точечной сварки, а это означает, что все основные заводские сварочные швы не лишне будет нормально проварить всплошную, желательно с накладками полос металла по линиям швов. Или например усиление порогов. Здесь не стоит забывать, что проваренная машина станет тяжелее и жестче, а значит повысится расход и слегка упадет динамика, если не компенсировать возрошую массу доработанным силовым агрегатом.

Ну и самый последний, более сложный — это установка трубчатого каркаса. Если вы всё таки дошли в доработках до каркаса, значит вы разбираетесь что к чему и суть я описывать не буду 🙂

Поэтому перед тем, как усиливать кузов подумайте, нужно ли вам это. Если вы собираетесь ездить на одной машине долго, либо хотите заняться доработкой машины (Даже для серьезной музыки нужно дорабатывать кузов!) — то определенно стоит.

Часть материала взята из интернета, картинки — гугл и драйв.

Источник

Каркасы безопасности и жесткость кузова

Каждый спортсмен, занимающийся автоспортом (в свое удовольствие или профессионально), обязан повысить безопасность автомобиля. Ни одна салонная машина не рассчитана на нагрузки, с которыми кузов сталкивается на гонках. Чтобы на высоких скоростях, при столкновении водитель не получил серьезные травмы, в салон устанавливают каркас безопасности (safety cage).

Из материала вы узнаете об особенностях этой конструкции, разновидностях и их отличиях. Ознакомитесь с технической документацией, и прочей полезной информацией по теме.

Что такое каркас безопасности

Каркас безопасности представляет собой конструкцию, состоящую из стальных труб. Монтируется внутри транспортного средства, после чего прикручивается или приваривается к кузову в ключевых точках. Основная задача каркаса – придание дополнительной жесткости.

Пространственный каркас безопасности предотвращает серьезную деформацию кузова при перевороте или столкновении транспортного средства с другими объектами. Необходимость монтажа конструкции продиктована международным регламентом спортивной ассоциации FIA, а также рядом других контролирующих органов.

Жесткость кузова

Жесткость кузова современных автомобилей являет собой важный параметр, от которого зависит его безопасность. Чем меньше жесткость кузова, тем быстрее в нагруженных местах начнут появляться трещины, усталость металла.

С другой стороны, при попадании в дорожно-транспортное происшествие, кузов с небольшим запасом жесткости деформируется сильнее. Это увеличивает вероятность смертельного исхода при одинаковой скорости по сравнению с машиной, у которой этот показатель на порядок выше.

Кроме того, этот параметр характеризует общую прочность транспортного средства, степень пассивной безопасности и долговечности. Кузов является несущей конструкцией всего автомобиля, навесных элементов, пассажиров и перевозимых грузов.

Если жесткость на кручение недостаточная, при проезде по неровностям машина начинает «играть». Это приведет к неправильной работе подвески, непрогнозируемому ее поведению на высокой скорости. Кручение нужно снизить настолько, насколько это вообще возможно.

Главный параметр, опираясь на который, специалисты проводят тестирование – жесткость кузова на кручение вдоль продольной оси. Задача определить, какое усилие нужно приложить к кузову, чтобы вызвать деформацию на 1 градус. Измеряется жесткость в Нм/градус.

Наиболее жесткими считаются автомобили с однообъемной компоновкой кузова, когда силуэт напоминает форму куба, например минивэны. Куда меньшее сопротивление имеют двух и трехобъемные кузова. Большое количество дверей также снижает показатель. Самая низкая жесткость у автомобилей с открытым верхом.

Таблица значений жесткости кузова

В быту автовладелец также может столкнуться с проблемой жесткости. Например, при поддомкрачивании автомобиля, или заезде одним колесом на препятствие. Из-за кручения навесные элементы кузова (двери, капот) начинают плохо открываться. Причина как раз в недостаточной жесткости кузова.

Способы увеличения жесткости

Увеличение показателей жесткости кузова достигается не только путем приваривания или прикручивания каркаса, существуют и менее радикальные способы.

Навесные усилители жесткости

При выпуске нового автомобиля, рассчитывается в том числе и жесткость его кузова. Производитель закладывает необходимый запас жесткости, но если транспортное средство не предназначено для автогонок, то ожидать от него чудес не стоит.

Самый простой и доступный способ – установка усилителей жесткости, в народе распорок или «УЖей». Делятся на три типа:

Кроме этого существует масса дополнительных усилителей для конкретных марок и моделей автомобилей: подрамные, распорки вдоль порогов, на крылья (косынки), каркас под бампер — башбар (bash bar).

Установка распорок не относится к способу подготовки автомобиля к участию в автогонках, разве что на любительском уровне.

Усиление кузова

Это уже более продвинутый способ увеличения жесткости, весьма трудоемкий и затратный в финансовом плане.

При интегрированном усилении, места точечной сварки обвариваются дополнительно. Точки крепления агрегатов и особо нагруженные места кузова, усиливаются дополнительными слоями металла. Особое внимание уделяется зонам деформации, предусмотренным производителем. На эти места ввариваются косынки и перемычки.

Однако, для подготовки к участию в профессиональных спортивных дисциплинах, потребуется установка каркаса.

Виды каркасов

С конструктивной точки зрения, каркас безопасности бывает двух видов – болтовой и вварной. Рассмотрим каждую разновидность поподробнее.

Болтовой каркас безопасности

Также называется сборно-разборным. Крепится к боковым стойкам, порогам и полу при помощи болтов. В любой момент конструкцию можно полностью разобрать. Как правило, болтовый каркас пользуется популярностью среди начинающих автогонщиков, а также владельцев, использующих транспортное средство в комбинированном режиме – для повседневной езды и участия в соревнованиях.

Устанавливая такой каркас нужно выбирать качественный крепеж. Если болты будут плохими, при аварии конструкция может отстегнуться и повредить водителя.

Вварной каркас безопасности

Чтобы при помощи каркаса безопасности получить жесткость кузова, регламентированную правилами автомобильных ассоциаций, нужно внимательно изучить ряд приложений.

Приложение J

Являет собой официальный документ, выпущенный международной автомобильной федерацией FIA (Fédération Internationale de l’Automobile). https://www.fia.com/

Правила повышения безопасности кузова каркасным методом прописаны в статье 253. Там указаны технические параметры каждого элемента конструкции, используемого в «клетке». Читать перевод статьи в формате PDF.

Источник http://www.raf.su/kst/category/74-prilozheniya-j (там же переводы других статей данного приложения).

Приложение 14

Разработано Российской автомобильной федерацией. Являет собой регламент, устанавливающий использования автомобильных каркасов безопасности. Актуален для тех, кто планирует соревноваться в отечественных чемпионатах. Ознакомиться с приложением.

Каркас безопасности своими руками

Как показывает практика, самой удобной платформой для постройки спорткара является отечественный кузов ВАЗ. Разработать и воплотить в реальность конструкцию каркаса можно и самостоятельно.

При изготовлении «клетки», в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 8734-58, используется стальная труба двух сортаментов – 45х2,5 и 40х2,0 см. Сталь должна быть нелегированной, с содержанием углерода не более 0,3%. Это нужно для того, чтобы каркас был достаточно гибким и не лопался при деформации.

Также придется обзавестись трубогибом, чтобы придавать рабочему материалу оптимальную форму под нужным углом, поскольку нагрев категорически запрещен. При изгибе труба все равно будет плющиться, и разница между меньшим и большим диаметром не должна превышать 10%.

Чтобы точно отрезать и подогнать трубу, можно воспользоваться сервисом http://metalgeek.com/static/cope_big.pcgi После того как программа сделает развертку, нужно распечатать ее на принтере и перенеси на трубу.

Каркас лучше всего делать как можно ближе к кузову. Это позволит сохранить больше пространства для водителя и максимально повысить жесткость.

Варить лучше на аргоном или полуавтоматом. Основные точки сварки – стойки крыши, пороги. Используются как продольные элементы с левой и правой стороны кузова, так и косынки с накладками для повышения жесткости центральных стоек при боковом столкновении.

Косынки в омологированной конструкции обязательно должны иметь отверстия для инспекции сварного шва.

Обратите внимание на схему создания системы безопасности автомобиля ВАЗ, начиная с «копейки» и заканчивая «семеркой».

Если вы планируете принимать участие в соревнованиях на профессиональном уровне, забудьте о самостоятельном изготовлении. Придется покупать омологированный каркас. Это конструкция, прошедшая официальные испытания, качество которой гарантирует производитель. Она обязательно должна быть сварной и отвечать всем требованиям, предъявляемым официальными организациями.

Источник