Что такое лонжерон в автомобиле

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 апреля 2016; проверки требует 31 правка.

Рама автомобиля Renault 4, изготовленная на базе лонжеронов коробчатого сечения

Лонжерон (фр. longeron, от longer — идти вдоль) — основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолётов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и другого), располагающийся по длине конструкции.

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.

Передние 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.

У самолётов

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. 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.

Поперечины

В конструкции обязательно присутствуют и поперечины. Они делают кузов более жестким и крепким при нагрузках «на кручение». Поперечины имеют разную форму и могут быть:

• х-образными;
• к-образными;
• прямолинейными.

Вне зависимости от типа они изготавливаются из гнутого металлического профиля и крепятся к лонжеронам путем сварки. На коммерческом транспорте поперечины скрепляются клепкой. А двигатель и прочие узлы автомобиля устанавливаются на поперечины посредством кронштейнов разной формы.

Воспринимаемые силовые факторы

Основным силовым фактором, воспринимаемым лонжероном, является изгибающий момент. Кроме того, лонжероны участвуют в восприятии перерезывающей силы. Лонжероны круглого, коробчатого и др. замкнутых сечений могут воспринимать крутящий момент.

Преимущества

В первую очередь лонжеронная конструкция отличается своей легкой массой. Ни одна конструкция не весит так много, как рама, будь то схема с горизонтальным или вертикальным расположением элементов. При этом такой кузов более безопасен. Лонжерон имеет возможность деформации, во время которой забирается часть энергии при ударе. В случае с рамой вся нагрузка идет далее на элементы. Кузов с лонжеронами обладает хорошей пассивной безопасностью. Причем это наблюдается как при лобовом, так и боковом столкновении.

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.

Причины повреждений

Как мы уже выяснили, лонжерон поглощает основную часть амортизации при езде, производители специально разрабатывают особенные конструкции этой детали, чтобы она поглощала всю кинетическую энергию и брала на себя всю силу удара при ДТП. Но даже если машина ни разу не была в аварии, от езды по нашим дорогам лонжерон может со временем дать трещину.

Если вы заметили что машину стало вести в бок, или плохо закрываются двери, резина трется об кузов – это первые признаки того что лонжерон треснул или поведен. Но не стоит паниковать, как вытянуть лонжерон описано в данной статье, и решить эту проблему можно самостоятельно или же обратиться к услугам автомастерской. В сегодняшней статье мы рассмотрим способ вытяжки лонжерона своими руками на примере автомобиля ВАЗ.

Деформация лонжерона

Чтобы повредить или согнуть лонжерон, необязательно сделать лобовое столкновение на «бешеной скорости», это может случиться и при легком столкновении, вследствие чего весь кузов машины изменит свою геометрию.

Функция, особенности

Какую функцию выполняет лонжерон? ВАЗ ли это или немецкая БМВ, задача этой детали одна — лонжерон призван выдерживать нагрузки от мотора, кузова и багажа. Это самая прочная деталь в автомобиле. Передний лонжерон ВАЗа выполняет также функцию амортизатора.

1. Путем уменьшения толщины стенок. Минус такого решения – малая прочность силовой конструкции. К тому же при ударе кузов будет сминаться неравномерно. Поэтому такая схема реализации деформируемых зон сегодня практически не используется.
2. Путем создания складок в лонжероне. Эти складки позволяют сминать силовую конструкцию при ДТП в так называемую гармошку. В данном случае энергия удара максимально нивелируется. Такая конструкция есть не только на переднем, но и на заднем лонжероне. ВАЗ 2170 также не является исключением. Благодаря складкам существенно смягчается ударная сила как с тыльной, так и с фронтальной стороны.

Дополнительно лонжерон может ослабляться путем проделывания отверстий в нем. Но чаще всего они нужны для крепления навесных узлов и агрегатов. Такие отверстия присутствуют и на рамах грузовиков. Частично они тоже выполняют функцию деформируемых зон.

Различаются данные элементы по месту расположения. В зависимости от типа автомобиля лонжероны могут находиться горизонтально, под углом, либо быть изогнутыми и располагаться в горизонтальной плоскости. На некоторых машинах данные элементы внедрены параллельно друг к другу. Это в основном коммерческий транспорт. На кроссоверах применяется схема с горизонтальным расположением и под углом.

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.

Зона 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.

Происхождение лонжерона

Для начала стоит разобраться, что же это такое — лонжерон автомобиля и как он появился. Только после этого мы сможем двигаться дальше и продолжить знакомство с этой важной деталью автомобиля. Лонжероном называется самая прочная деталь, которая выполняет несущую функцию. В автомобиле это очень крепкая коробчатая балка, металлический профиль или прямоугольная труба. К ней прикреплено большое число деталей и механизмов.

В первых автомобилях существовала рама, продольные части которой как раз и назывались лонжеронами. Для придания конструкции прочности добавлялись перемычки, что делало её похожей на лестницу. Такая технология используется и до сегодня. Её можно увидеть на любой грузовой машине. На легковушках не предусматривается отдельная рама. Продольные лонжероны стали частью кузова.

Автомобиль не может существовать без этой детали. За колёсами её совсем не видно, но она там точно есть. Посмотреть, как выглядит лонжерон можно, для этого потребуется поднять авто на подъёмнике. Лонжероны бывают разных типов, к рассмотрению этого вопроса мы ещё вернёмся. Если каждому из вас понятно, что такое лонжерон в машине, то можно переходить к изучению функций, которые возложены на эту деталь.

Лонжеронные рамы автомобилей

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.

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, также называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов. Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны как правило имеют сечение швеллера, причём обычно переменное по длине — в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена. 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. Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве. 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 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 сидения 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.

Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной.

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 относит также периферийные (часто выделяемые в отдельный тип) и Х-образные рамы (последние другими источниками классифицируются как разновидность хребтовых).

Вывод

Особая важность лонжерона в конструкции обусловила необходимостью сохранения и восстановления высокой прочности устройства. За состоянием несущей части нужно следить и проводить необходимые ремонтные работы, так как из-за своей важности она достойна максимального внимания.

Что такое лонжерон? Этот вопрос могут задать только новички. Опытный автомобилист отлично знает все об этой детали. Она остается одной из главных частей конструкции, давая возможность перевозить большие грузы и сокращая риск пассажиров во время автокатастрофы. Познакомившись с ним, удастся узнать, где располагаются элементы, и как их используют производители.

Подготовительные работы по замене лонжерона ВАЗ 2109

Поскольку замена и ремонт лонжерона осуществляются по одной технологии, набор инструментов тоже будет одинаковым.

Если вы все же решили выполнить ремонт лонжерона на ВАЗ 2109 самостоятельно, для начала вам нужно будет обзавестись такими инструментами для работы:

• сварочный агрегат (самым удобным и простым вариантом будет полуавтоматическая сварка);
• болгарка и диски, жёсткая металлическая щётка для болгарки;
• комплект новых лонжеронов и соединителей для автомобиля ВАЗ 2109;
• шлифовальный инструмент;
• электродрель;
• слесарный инструмент;
• упаковка автомобильной мастики;
• 2 малярных кисточки средних размеров;
• банка грунтовки;
• бутылка растворителя.

Неисправности и ремонт

При деформациях силовых балок после ДТП или неправильного ремонта водитель замечает полысевшие покрышки со стороны вытянутой детали. Подобная ситуация возникает из-за неправильного расположения колес.

Основные неисправности лонжерона:

1. Деталь лопнула. В этом случае проводят ее частичную или полную замену. Особенно в случае балок, расположенных спереди. Для замены деталь придется сначала выровнять, затем вырезать.
2. Элемент погнулся в зоне деформации. В этом случае его исправляют на специальном стенде.

Такие неисправности силовых балок приводят к изменению положения двигателя и нарушают геометрию подвески, ухудшают рулевое управление. Важно проверять балки даже после незначительной аварии.

Исправить деформацию лонжерона автомобиля получится только на стенде-каролинере. Большую часть машины придется разобрать. Если основные элементы конструкции остались неповрежденными, можно выполнить частичную замену лонжерона при помощи газосварочных работ. Однако этим методом не восстановить заводские качества детали, так как прочность после ремонта снизится.

При наличии лестничной рамы поменять лонжерон легко, кроме случаев, когда деталь сильно ушла в несущем кузове. Важно, чтобы новый элемент обладал первоначальными габаритами деформированной балки. Особенности частичной замены:

1. При незначительных повреждениях зоны деформации имеют небольшую протяженность, поэтому можно ограничиться частичной заменой детали в местах сильных заломов и разрывов металла. Такую замену можно проводить только на участках, которые не принимают на себя нагрузку. Поврежденные места выпиливают болгаркой, приваривая на их место новые элементы.
2. Полная замена. Часто ущерб оказывается настолько большим, что лонжерон уже не может выполнять свои функции. Поскольку подобные повреждения не заварить, балку вытягивают до состояния, максимально приближенного к первоначальному, а затем срезают с креплений.

Учитывая состояние кузова, выбирают различные меры восстановления.

Разборка

Для вытяжки силового элемента подготавливают несколько инструментов, поскольку работы предстоят сложные и продолжительные. Необходимое оборудование:

• болгарка;
• оборудование для сварки;
• газовая горелка;
• шлифмашинка;
• молоток, которым будет производиться рихтовка;
• стенд;
• лента на основе герметика;
• таблица ремонта кузова;
• шпатель с грунтовкой.

Перед ремонтом снимают все детали кузова, перекрывающие доступ к поврежденному лонжерону. С ремонтируемой зоны убирают проводку и электроприборы.

Как вытянуть лонжерон своими руками

Перед работой следует проверить, в каком направлении нужно вытянуть лонжерон. В домашних условиях процедуру проводят следующим образом:

1. Машину закрепляют цепями на стенде. Место захвата очищают и устанавливают зажим.
2. Затем к нему крепят цепь и начинают вытяжку лонжерона.
3. Делают плавную натяжку, попутно придавая поврежденной детали первоначальную форму.
4. Поскольку лонжероны выполнены из качественной стали, для максимальной вытяжки сначала проводят их натягивание. Затем, оставляя деталь под натяжением, прибавляют усилие и снова удерживают.
5. Обрезают болгаркой неремонтируемые части балки.
6. Стараются вытянуть силовой элемент, попутно придавая ему прежние геометрические формы.

Извлечь поврежденный участок не получится до тех пор, пока лонжерон не будет вытянут. В противном случае дальнейший ремонт остальных элементов кузова будет затруднен. При значительном повреждении проводится несколько вытягиваний в разных направлениях.

Если балка вытягивается лебедкой, направление вытягивающего усилия можно менять путем подкладывания под цепь брусков.

Процесс установки

Опишем процесс замены переднего лонжерона на автомобилях ВАЗ 2108/2109:

1. Используя плазменный резак, за неимением которого можно воспользоваться ручной ножовкой по металлу, необходимо отрезать новый лонжерон. Его размер должен быть идентичен размеру поврежденной детали ВАЗ.
2. Если у вас есть все необходимое, чтобы сделать ремонт, вы можете приступать к установке. Лонжерон соединяется с другими деталями, используя направляющие шаблоны, вы сможете достичь точной установки.
3. Теперь можно приступать к сварке деталей 2108 / 2109, но прежде нужно тщательно все проверить. Только после этого можно будет закреплять деталь в нескольких местах. Она приваривает стык в стык методом дуговой сварки.
4. Выполните фиксацию лонжерона на передней панели ВАЗ. Тут применяется метод точечной или сквозной сварки. Обратите внимание, если вами осуществятся замена лонжерона, второй вариант надежнее.
5. Вам останется только пройтись шлифовальной машинкой по местам сварки. Новые места соприкосновения лонжерона и колесной арки достаточно будет обстучать молотком, чтобы закрепить результат. В конце на 2108 или 2109 нанесите грунтовочное покрытие, шумоизоляцию и герметик.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...