Кузов автомобиля должен обладать жёсткостью и прочностью. Эти понятия различаются, поэтому и обеспечиваются разными способами. Но нечто единое в конструкциях, причём не только автомобильного днища, но и, например, самолётного крыла, всё же имеется. Это продольные силовые балки, обычно прямоугольного коробчатого сечения, которые принято называть лонжеронами.
Предназначение лонжеронов в машине
Пара лонжеронов образует силовую структуру кузова. Они имеются как в классической раме лестничного типа, так и в несущем кузове. Иногда цельные, от передней части машины до задней, иногда разделённые панелью пола. Тогда можно говорить о переднем и заднем лонжеронах.
Выполняют они несколько функций, как с точки зрения разработчика автомобильного кузова, так и при эксплуатации готового автомобиля:
- конструктивный элемент, вокруг которого выстраивается весь кузов, как силовые элементы, так и навесные;
- прочность в продольном направлении, кузов не должен провисать между колёсными осями или переламываться с образованием трещин в несущей конструкции;
- при использовании в составе рамы совместно с поперечинами обеспечивать некоторую гибкость конструкции, важную для тяжёлых автомобилей и внедорожников, кузова с пространственной силовой структурой долго под значительными нагрузками не живут, хотя и выигрывают по жёсткости многократно;
- обладая переменной прочностью, правильно работают в условиях ударной деформации кузова, поглощая энергию при расчётной деформации;
- сохраняют некоторую прочность кузова в условиях сильной коррозии всех прочих элементов.
Развитые лонжероны рамы служат защитой всех расположенных снизу деталей автомобиля при контактах с грунтом. Они принимают на себя вес машины и позволяют в некоторой мере сохранять возможность передвижения, действуя подобно лыжам.
По теме: Какой фирмы ремень ГРМ самый лучший
Всё, что закреплено ниже рамы будет оторвано, поэтому эффективным клиренсом внедорожника можно считать расстояние от дороги до лонжеронов.
Место расположения
В типовом несущем кузове легкового автомобиля находится два передних и два задних лонжерона, завязанных на силовую структуру пола кузова.
Если они связаны между собой, то можно говорить об интегрированной раме, но такое встречается редко, обычно только на больших автомобилях высшего класса и лимузинах.
Для прочих кузовов вполне достаточно связи между передними лонжеронами, моторным щитом, вертикальными стойками, порогами и брызговиками колёсных арок.
Спереди и сзади между лонжеронами крепятся подрамники, на которые монтируются подвески, рулевое управление и силовые агрегаты.
Виды конструкций лонжеронов
Первые лонжероны представляли собой простейшие стальные балки прямоугольного открытого или закрытого сечения.
Впоследствии их стали выполнять более сложной формы, что обуславливалось соображениями:
- компоновочными, поскольку только так можно было понизить центр масс и общую высоту автомобиля;
- безопасности, балки должны деформироваться при сильных ударах, снижая уровень продольного ускорения;
- общего снижения массы автомобиля, нет необходимости делать балки одинаковой прочности по длине;
- технологичности конструкции, лонжероны стали сварными из отдельных частей.
Не всегда продольные силовые элементы располагаются строго вдоль автомобиля, возможны сужения и расширения межлонжеронного пространства, вплоть до применения Х-образных силовых конструкций.
Современный лонжерон – это деталь сложной формы, органически вписанная в силовую клетку кузова, располагающая зонами деформации и дополнительными усилениями в критических участках.
Сохранился принцип замкнутого сечения, стенки коробки могут быть многослойными и выполняться из различных сортов стали по прочности. Встречаются и алюминиевые конструкции.
Неисправности
Основными причинами повреждения могут быть:
- удары при дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) и наездах на препятствия вне дорог;
- коррозия, в том числе и внутренняя по скрытым полостям;
- усталость металла, ведущая к появлению трещин и ослаблению сварных швов и точек.
Любая неисправность ведёт к изменению распределения рабочих нагрузок на кузов, деформациям и нарушениям геометрии.
На несущих кузовах появляются складки навесных декоративных элементов, нарушение прилегания дверей, изменение углов установки осей в целом и отдельных колёс. Увеличивается расход резины, ухудшается управляемость автомобиля.
Нужно ли усиливать
Усиление технически исправных лонжеронов требуется лишь в спорте и при эксплуатации автомобилей в особо тяжёлых условиях, на которые кузова не рассчитаны.
Иногда усиление производится после ДТП, когда пытаются избежать сложного ремонта с заменой несущих деталей. В этих случаях геометрия кузова восстанавливается вытяжкой на стапеле, а поскольку деформированный лонжерон уже не в состоянии нормально работать в дальнейшем, то на него навариваются внешние усилители.
Та же технология иногда применяется при восстановлении после коррозии и появления усталостных трещин.
Ремонт и восстановление лонжеронов
Наиболее качественным ремонтом считается замена повреждённого лонжерона. Это сложная кузовная работа, требующая высокой квалификации и большого объёма подготовительных процедур:
- автомобиль устанавливается на стапель, снимаются размеры по контрольным точкам кузова;
- удаляются (вырезаются и высверливаются) все детали, мешающие доступу к лонжерону;
- старая деталь снимается с кузова, используются технологии применения абразивной или газовой резки, высверливания точек сварки, пневматической рубки металла;
- подготавливаются места прилегания новой детали, наносится антикоррозийная защита;
- новый участок лонжерона вваривается короткими швами, производится обработка скрытых полостей и герметизация стыков;
- после дополнительной механической обработки наносятся грунт, антигравийное и декоративное покрытия;
- контролируется и при необходимости корректируется геометрия кузова по контрольным точкам средствами стапеля.
Сварка сплошным швом не используется, поскольку при этом возникает неизбежная тепловая деформация кузова. Для уплотнений применяется специализированный кузовной герметик.
Поскольку прочность кузова после замены таких ответственных деталей снижается, можно применить дополнительное усиление в критических участках наваркой дополнительных косынок и пластин из перфорированного металла.
К повреждениям лонжеронов нельзя относиться без должного внимания, поскольку они играют большую роль в структуре безопасности.
Побывавший в ДТП автомобиль уже не может быть возвращён в исходное состояние простой заменой навесных элементов и подушек безопасности. Необходимо изучить состояние продольных брусьев кузова, наличие морщин, заломов и трещин, после чего восстановить прочность в ослабленных местах.
Иначе при следующей аварии плохо отработает весь комплекс, пассажиры могут не попасть в подушки, деформация пола салона превысит допустимый уровень, а элементы подвесок, силовой агрегат и рулевое управление нанесут людям значительные травмы.
