Что такое подрамник автомобиля и для чего он нужен?
Скачать PDF
Сегодня множество вопросов можно увидеть на форумах, к примеру, что такое подрамник автомобиля, где найти лучшую заправку и так далее. Многие из них мы уже разбирали в наших предыдущих статьях. Теперь пришло время поговорить о таком интересном агрегате, как подрамник автомобиля. Он устанавливается как на отечественные автомобили, так и на авто зарубежного производства.
Что такое подрамник автомобиля и для чего он нужен, мы разберем в этой статье. Мало кто знает, для чего он вообще используется в машине. На самом деле это очень важный конструктивный элемент всей системы подвески и кузова.
Для чего он нужен?
Он выполняет множество различных функций. Подрамник служит для укрепления структуры кузова и частей подвески. Если он установлен на автомобиль, то весь его кузов в целом становится более устойчивым, то есть перемещение его отдельных элементов практически не происходит.
Существует несколько разновидностей подрамников. Каждый отдельный вид способен не только увеличить общие показатели жесткости, но и сильно повлиять на характеристики подвески. В большинстве случаев совместно с подрамником распространяется активная алюминиевая защита кузовных деталей.
В итоге, можно сказать, что происходит улучшение эксплуатационных характеристик в целом, а в частности, управляемости, комфорта, устойчивости и безопасности.
Эти критерии сегодня считаются основными для отечественных марок автомобилей, да и для иномарок тоже.
Основные варианты
В настоящее время подрамник автомобиля может быть сделан на заказ или куплен в соответствии с маркой автомобиля. Любители тюнинга уже давно взяли этот агрегат на заметку. Он позволяет улучшать практически все характеристики кузова, а это немаловажно на высоких скоростях.
Если подрамник делается на заказ, то он должен полностью соответствовать геометрическим параметрам автомобиля, на который будет устанавливаться. Разумеется его можно сделать и самостоятельно, но не факт, что это улучшит характеристики.
В некоторых случаях такой подход может спровоцировать нарушение целостности, как самого кузова, так и конструктивных элементов подвески.
Когда приобретается уже готовый вариант для конкретной марки авто, то стоит задуматься о том, что он действительно качественный, так как все геометрические параметры в нем в обязательном порядке соблюдены.
Однако, не все машины даже одного семейства и марки одинаково хорошо сбалансированы, к тому же, за годы езды некоторые детали в них могут попросту износиться. Это приводит к тому, что стандартный вариант попросту не подходит для данного типа кузова.
Есть в продаже и стандартные варианты, которые можно подгонять под определенную геометрию. Они могут устанавливаться как самостоятельно, так и с привлечением наемной силы. Второй вариант, разумеется, предпочтительнее, так как человек получает гарантию качества на весь спектр работ.
Не стоит забывать и о том, что сам кузов тоже может быть подвержен доработке, чтобы подрамник идеально к нему подходил. Здесь могут монтировать дополнительные крепежные элементы, сверлиться свежие отверстия, дорабатываться элементы подвески и так далее.
Таким образом, мы выяснили, что подрамник в значительной степени улучшает многие характеристики современных автомобилей. Это касается не только кузовных деталей, но и элементов ходовой части машины. Благодаря нашему сайту теперь каждый знает не только о том, сколько сохнет автомобильная краска, но и, что такое подрамник для автомобиля.
На чём держатся наши автомобили, что как и почему.
Итак, на данный момент существует несколько классических конструкций силовых элементов автомобиля.
1. Несущий лонжеронный кузов.
2. Лонжеронная рама с закреплёнными на ней не силовыми элементами.
3. Кузов с интегрированой рамой.
4. Пространственная рама обшитая кузовными панелями. Либо просто пространственная рама.
Первый вариант – несущий кузов.
Самая распространённая конструкция, совмещающая в себе технологичность, удобство, жёсткость и малый вес. Для автопроизводителей самый выгодный вариант.
Части кузова отштамповываются каждая из своего вида стали или алюминия.
Верх рамки лобового стекла и верхние части центральных стоек крыши делают из конструкционной стали. Дверные проемы и пол изготавливаются из стальных сплавов повышенной прочности; а более нагруженные вертикальные части рамки лобового стекла и поперечины, отделяющие салон от багажника – из прочной стали. Наконец, из особо высокопрочной стали делаются подмоторный каркас и балки, перед которыми ставятся бамперы. При этом внешние панели, не влияющие на пассивную безопасность, могут быть не только стальными, но и алюминиевыми, пластиковыми и даже стекловолоконными – применение таких материалов повышает стойкость к коррозии и снижает вес автомобиля в целом.
Все детали кузова и ответственность каждой из них за какие либо конкретные элементы нагрузки или безопасности перечислять не буду, их там вагон и маленькая тележка.
В отличие от рамных, все агрегаты крепятся к кабине, и сама кабина (вместе со всеми внешними и наружными элементами кузова) несет всю нагрузку. Яркое преимущество перед рамами — легкий вес и лучшая жесткость на кручении (в рамных машинах её во многом обеспечивает водружённый сверху кузов, хотя силовым несущим элементом он как бы и не является.). Следствие низкого веса — лучшая управляемость, экономичность и динамика. Другое неоспоримое преимущество — лучшая пассивная безопасность, так как изначально конструкторы могут создать специальные зоны, которые при аварии будут поглощать энергию удара.
И всем бы был хорош несущий кузов, вроде бы всё круто, но… Есть и один очень существенный минус. Из-за того, что все элементы несущего кузова взаимосвязаны и вместе отвечают за всю конструктивную нагрузку, при повреждении одного элемента страдает весь кузов, теряя свои характеристики и жесткость. Есть и другие минусы не несущие таких критических факторов. Например, есть такой фактор, как низкая ремонтопригодность несущего кузова. В отличие от рамы восстановить родную геометрию кузова после повреждений практически невозможно, не говоря уже об исходных характеристиках жёсткости и управляемости.
Ещё у большинства легковых машин со временем начинает деформироваться передняя часть кузова, особенно в местах крепления стоек кузов нажинает «разъезжаться». Проявляется это в связи с эксплуатацией на плохих (читай наших) дорогах, банальной усталости металла и общей нагруженности передней части авто.
И тут к нам на выручку приходит подрамник. Замечательный «кусок рамы» который более равномерно распределяет нагрузку от подвески на несущий кузов и препятствует локальным перегрузкам силовых элементов. Бывает как передний, так и задний. Является наиболее часто применяющимся силовым элементом усиливающим конструкцию несущего кузова.
И ещё большинство кузовных деталей, особенно не относящихся к капсуле безопасности, плохо дружат с сопроматом, что впрочем компенсируется некоторым избытком прочности на этих деталях.
Итак: Несущий кузов применяется на подавляющем большинстве современных легковых автомобилей и автобусов.
Плюсы:
Вес.
Жёсткость на кручение.
Технологичность изготовления.
Высокая степень безопасности из-за поглощения силовыми элементами энергии удара.
Управляемость, вследствие меньшего веса и высоты, а также возможности минимизации паразитных факторов вроде лишних элементов.
Минусы.
Низкая ремонтопригодность.
Низкая жёсткость на излом.
Плохая приспособленность к агрессивным условиям эксплуатации без дополнительных усилений.
Несущая лонжеронная рама с размещёнными на ней прочими элементами конструкции.
Несущая рама в наше время встречается чаще всего на внедорожниках и грузовых автомобилях. Это достаточно мощная конструкция, хорошо приспособленная к агрегатированию на неё кузова-кабины и прочих элементов авто. Использование её на технике подразумевающей тяжёлые условия эксплуатации или серьёзные силовые нагрузки оправдано, и компенсирует большинство её недостатков. Помимо этого такая конструкция обладает большой модульностью, т. е. на одной и той же раме можно построить разные авто, например пикап или вагон, или же, в случае грузовиков седельный тягач или самосвал.
В основе рамы лежит конструкция, к которой крепятся все агрегаты вашего автомобиля, и вся нагрузка (удары от подвески, вибрации от мотора, вес всех агрегатов) ложится именно на нее. Она может быть сварной реже цельнолитой или даже клёпаной. Сварные рамы имеют ряд преимуществ: их части штампуются, большинство деталей сваривается между собой при помощи электросварки, а некоторые элементы делаются съемными (части, к которым крепится силовой агрегат, и те, которые находятся в наиболее часто подверженных деформациям местах).Кабина (место, где размещены водитель и пассажиры) минимальную силовую нагрузку и крепится через элементы, которые полностью или частично убирают вибрации (демпфирующие элементы, как то резиновые, гидравлические или пневматические подушки), к самой раме. Рама же представляет собой жесткую стальную конструкцию, способную выдержать серьезные нагрузки.
Плюсов у такой конструкции много. Во первых, как уже было сказано выше, это модульность. Т. е. «испортив» старый кузов на неё можно с успехом водрузить новый. Кроме того восстановить геометрию повреждённой рамы значительно проще, для этого, правда, придётся демонтировать все навесные элементы. Раму можно весьма эффективно усиливать без применения сложных конструкций, при этом, правда пострадает вес. Но в целом любые усиливающие элементы требуют увеличения веса. Кроме того, у такой машины после долговременной езды по плохим дорогам не будет перекосов дверных проемов и трещин на стойках лобового стекла. И еще немаловажный момент: если взять два внедорожника одного класса, – рамный и безрамный – и посмотреть на их склонность к опрокидыванию, то можно заметить, что первую машину перевернуть существенно сложнее, ведь у нее центр тяжести гораздо ниже.
Но, естественно у такой конструкции масса минусов. Для начала это вес, ведь кроме рамы нам нужен ещё и кузов, который весит хоть и меньше несущего, но всё же немало. Естественно лишний вес сказывается и на управляемости и на расходе топлива. Кроме того на «чувство машины» сильно влияют опорные элементы между рамой и кузовом. При езде на рамном авто сложно отделаться от ощущения валкости и «ватности». Минусом рамной конструкции также является неудобство установки на неё легкового кузова. Либо авто будет избыточно высоким, либо придётся жертвовать местом в салоне. Кроме того от избыточных нагрузок рама может лопнуть, и хотя восстановить её не так уж сложно, но всё же это фактор достаточно неприятный.
Есть свои минусы и в плане безопасности. Хотя практически, при столкновении двух авто тяжёлый внедорожник оказывается более безопасным в силу веса и прочности, то например, при ударе в дерево или столб рама играет злую шутку. Она практически не деформируется, соответственно минимально гася энергию, соответственно вся кинетическая энергия «прилетает» водителю и пассажирам. Не менее неприятный расклад при срыве кузова с рамы. И хотя современные рамы относительно травмобезопасны в этом плане, они всё же проигрывают кузовам.
Итак: несущая лонжеронная рама применяется в большинстве грузовиков и достаточно большём количестве внедорожников.
Плюсы:
Прочность.
Модульность.
Ремонтопригодность.
Хорошая изоляция от шумов и вибраций за счёт элементов крепления кузова к раме.
Лояльное отношение к серьёзным нагрузкам.
Практически никогда не нуждается в серьёзном усилении сторонними элементами.
Минусы:
Вес.
Управляемость и экономичность.
Безопасность при столкновении со слабо деформируемыми препятствиями.
Кузов с интегрированой рамой.
Тут существует 2 варианта.
Представитель первого Jeep Cherokee – конструкция проста до безобразия. Классическая лонжеронная рама с наваренным на неё кузовом.
Представители второго — многочисленные кроссоверы. Например, Suzuki Grand Vitara нового поколения. В этом случае рама и кузов являются равноценно нагруженными элементами. Да и сама рама не такая мощная как на Джипе.
Собственно такая конструкция включает в себя и плюсы, и недостатки, как несущего кузова, так и несущей рамы. Всё зависит от конкретного автомобиля. Там, где рама мощнее, соответственно больше от «рамника», там где рама больше походит на родные лонжероны кузова, больше от авто с несущим кузовом.
Итак: интегрированая рама встречается на кроссоверах и лёгких внедорожниках, реже на среднеразмерных внедорожниках. Своеобразный компромис двух миров, и, что характерно, неплохо работает. Малые нагрузки воспринимает кузов, большие рама.
Пространственная рама.
Пространственная рама представляет собой несущую конструкцию в виде клетки опоясывающей с разных сторон части авто. К ней крепятся все элементы конструкции и декоративные элементы кузова. В серийных авто встречается крайне редко по причине низкой технологичности и сложности изготовления. Лучше всех дружит со сопроматом, поэтому самая прочная при минимальном весе.
Реально применяется при постройке суперкаров или гоночных автомобилей. Было несколько премиум моделей не спортивных авто строящихся на пространственной раме, но на данный момент таковых нет.
Обладает массой плюсов и практически не имеет минусов. Главный минус этой конструкции – цена. Т. к для производства требуется несоизмеримо больше времени чем для любой другой конструкции, то авто с пространственной рамой это либо сверхдорогие суперкары, либо строящиеся в единичных экземплярах гоночные авто.
Лёгкая, прочная с хорошо прогнозируемой деформацией, такая рама, практически, представляет собой несущий гоночный каркас и несущую раму одновременно. Декоративные элементы нужны лишь для того чтоб закрыть саму раму, но не несут никакой силовой нагрузки.
Итак: Пространственная рама применяется при строительстве гоночных авто и суперкаров в силу сложности изготовления и низкой технологичности процесса.
Плюсы:
Вес.
Прочность.
Минимальная деформация в любых плоскостях.
Прогнозируемость деформации при ударах.
Лояльность к высоким нагрузкам.
Минусы:
Цена.
Абсолютная «недружелюбность» к водителю. Вибрации и рельеф будут чётко ощутимы даже с мягкой подвеской.
Хотелось бы обсудить за и против тех или иных подрамников
Возникают следующие вопросы:
1. Сама конструкция что выбрать крест или квадрат?
Все мысли ИМХО или взяты из других бортовиков.
-Крест крепче и при ударе его не уведёт (так как в его основе два треугольника, которые сложнее деформировать, чем другую фигуру, тем более они завязаны по центру косынками.
-Квадрат при ударе может сложится и стать параллелограммом, тем более если нет четвёртой стороны между домиками. Но продольные трубы лучше разгружают лонжерон, чем у креста.
Но этот подрамник упирается продольной трубой в поддон и его приходится крепить ниже, либо делать эту трубу изогнутой (в таком случае поддон ниже труб подрамника и защиту к нему уже не закрепишь.
2. Обязательно ли на подрамник вязать крабы, если телевизор у меня усилен пластиной и площадки крабов тоже усилены толстым металлом?
Например, я просто хочу усилить морду, то есть сделать жёсткую рамку и завязать телевизор и домики. Крепёж подрамника к телевизору рядом с крабами и к домикам. Почему так? Для того, чтобы можно было быстро сбросить подрамник и защиту, не трогая подвеску.
Хочу сделать именно так. Телевизор завтулить, поставить крабы на шс и треугольные рычаги. Получается подрамник снимается отдельно, не тронув подвеску.
3. Если использовать конфиг номер 3, то есть продольную растяжку завязать на подрамник неважно на шс или на сайленте. По моему мнению смысла в треугольных рычагах нет, так роль третьей стороны рычага выполняет продольная труба подрамника. В таком случае непонятно зачем городить конструкцию как на фото 1 с крабами и треугольниками, ведь это удорожает конструкцию.
Единственное, что на треугольниках есть регулировочная муфта, которая даёт регулировку кастера. Такую же муфту не сложно сделать на растяжке.
4. На фото 1 если приглядеться видно, что сайлент рычага стоит ровно, в положении полностью раскрученой муфты рычага. Производитель считает, что при стяжке муфты сайлент не будет заламывать, должен работать в нормальном режиме. Как я помню, кто-то предлогал мне переварить домики под УЖЕ стянутые муфты. В моём случае, как мне кажется, причиной заламывания сайлента стало не только то, что я стянул муфту, но и то, что у меня опоры УЖЕ со смещением, которое даёт 1-1,5 градуса кастера, на что производитель рычагов не рассчитывал. Думаю на штатных опорах на этих рычагах можно получить максимум градуса 1,5.
Как выбрать подрамник
Современные автопром тяготеет к выпуску относительно тяжелого транспорта с достаточно высокой проходимостью. Большая часть массы автомобиля сосредоточены в трансмиссии, силовом агрегате и основных узлах ходовой. Хоть все они выполнены из металла, сильное механическое воздействие может нанести им непоправимый ущерб. По этой причине инженеры задумались над тем, как можно защитить основные агрегаты автомобиля, а заодно создать платформу, на которой можно было бы закрепить некоторые дополнительные элементы ходовой. Так и был придуман подрамник – силовой элемент, который одновременно является опорой и защитным элементом тяжелых агрегатов. В данном материале Avto.pro разберется с тем, как устроен подрамник, каковы его основные задачи и что делать водителю в случае его деформации.
Экскурс в историю
Примерно 100 лет назад конструкторы работали не столько над повышением мощностных показателей тогдашнего автотранспорта, сколько над повышением их управляемости. В то время была популярна рамная конструкция, предусматривавшая закрепление основных технических узлов транспортного средства на жесткой раме. Как оказалось несколько позже, подобное решение быстро исчерпало себя, однако ближе к нашему времени рамную конструкцию модернизировали и начали использовать во внедорожниках.
Примерно в середине 30-х годов распространение получила конструкция авто с т.н. несущим типом кузова. Особенность конструкции в том, что все элементы кузова принимают участие в восприятии нагрузок. Если в случае рамной конструкции практически все нагрузки принимаются рамой, то здесь ее функции берет сам кузов автомобиля. В английской терминологии такой тип называют Unibody, а в нашем языке закрепилось понятие «безрамная конструкция». Отметим лишь, что «чистые» несущие кузова оказались не столь удачными и вскоре их дополнили полунесущей рамой. Этот момент особенно важен.
Назначение подрамника
Во вступлении было указано, что подрамник является силовым элементом. Многие современные автомобили оснащены подрамником, так как он является компромиссом между массой, объемом материалов и защитными свойствами. В классических моделях авто главной задачей подрамника является крепление и удержание тяжелых агрегатов, как-то двигателя. Вот что стоит знать об этом элементе авто:
Еще один важный момент, который стоит учитывать: данная деталь делает езду более комфортной. Так как подрамник позволяет довольно жестко закрепить рычаги и дополнить подвеску сайлентблоками, гасящими вибрацию, автомобиль приобретает высокую плавность хода и хорошую управляемость. Кроме того, к подрамнику крепится двигатель через специальные демпфирующие опоры, способные гасить вибрации. Как результат, в автомобилях с подрамником удается решить проблему вибрации силового агрегата.
Конструкционные особенности
Средний и задний подрамник выполняют роль силовой опоры для трансмиссионного узла – коробки передач, редуктора заднего моста. Не стоит путать данную деталь с балкой, которая является непременной частью конструкции авто с несущим кузовом. В данном случае балка выступает в качестве дополнительной точки опоры для автомобильных агрегатов и никак не сказывается на управляемости транспорта и жесткости его кузова.
Последний тип подрамников может похвастать самой высокой прочностью и устойчивостью к механическим воздействиям. Чем больше перекладин, чем живучее деталь. Вместе с тем, сложные подрамники имеют большую массу, что лишает данную деталь одной из ее преимуществ – относительной легкости. Массивными подрамниками обычно оснащают тяжелые автомобили, как-то тяжелые универсалы, некоторые модели седанов и кроссоверы. Классическая полноценная рама постепенно уходит в прошлое или интегрируется в кузов, хотя некоторые модели внедорожников пока сохраняют хорошо заметные несущие профили.
Плюсы и минусы
Переде тем как перейти к недостатком, расскажем о тренде современного автомобилестроения. Менее чем 100 лет назад конструкторы находили правильным превращать личный транспорт в своего рода бронекапсулу. Скелетная конструкция, мощные элементы кузова, дополнительные усилители бамперов – все это использовалось при создании обычных городских автомобилей. Собранная за десятилетия статистика показала, что при столкновении основным травмирующим фактором для водителя и пассажиров становится деформация самого кузова автомобиля. Модели авто, склонные к деформированию кузова и несущих элементов, оказались ощутимо более безопасными. Теперь при проектировании нового транспорта инженеры прорабатывают модель деформации кузова и создают т.н. зоны деформации, которые частично или полностью поглощают силу удара. Говоря о недостатках подрамника, учитывают следующее:
Подрамник в автомобиле: что это такое, и для чего он нужен
Обычный пользователь автомобиля может и не догадываться что такое подрамник и для чего он нужен, пока не захочет улучшить характеристики своего авто, либо не столкнется с необходимостью ремонта.
Подрамник появился в автомобилях в результате компромисса. Рамные авто тяжеловаты, а машины с несущим кузовом (без подрамника) имеют существенно меньшую жесткость. Вот и решили инженеры установить «кусок» рамы в несущий кузов.
Что держит подрамник
По сути подрамник – это “кусочек” рамы, к которой крепятся детали подвески, силовой агрегат, редуктор заднего моста и другие детали и узлы. Нужен он, чтобы обеспечить несущему кузову необходимую жесткость и прочность.
Подрамники бывают передние, задние и промежуточные. На переднем обычно закреплена рулевая рейка, двигатель с коробкой передач и детали подвески. Задний подрамник держит на себе рычаги подвески и редуктор заднего моста (если авто с задним или полным приводом). Промежуточный подрамник встречается на некоторых кроссоверах – к нему, как правило, крепится раздаточная коробка.
У некоторых автомобилей вообще нет подрамника – рычаги подвески, силовой агрегат, рулевая рейка и другие узлы в таких машинах крепятся к кузову.
Какие могут быть проблемы с подрамником
В большинстве автомобилей, которые сделаны с прицелом на комфорт, подрамник крепится к кузову не жестко, а через специальные резиновые подушки (сайлентблоки). Такое решение позволяет уменьшить шумы и вибрации. Но со временем резина стареет, теряет эластичность и разрушается. В результате возникают посторонние звуки при езде по плохой дороге и теряется точность управления.
Сайлентблоки подрамника, как правило, имеют большой ресурс и способны проехать 300 и больше тысяч километров даже по украинским дорогам. Но в некоторых авто конструкция сделана таким образом, что сайлентблоки подрамника выходят из строя раньше.
Вторая распространенная проблема касается старых автомобилей со стальными подрамниками. Вода и грязь, попадающие во внутренние полости подрамника, служат катализаторами процесса коррозии. Подрамник, который «сгнил» изнутри, очень трудно восстановить. Поэтому внутренние полости стальных подрамников на стареньких авто лучше в превентивном порядке обработать специальным антикоррозийным покрытием.
Третья и тоже распространенная неприятность – механические повреждения. Подрамник часто бывает самой низкой точкой авто и наезды на различные препятствия могут закончиться для него очень печально. Если стальные подрамники просто гнутся и их можно относительно легко выровнять, то хрупкие легкосплавные просто ломаются и после этого их очень сложно, а иногда и нецелесообразно восстанавливать.
Улучшение характеристик
Для улучшения характеристик подрамники часто устанавливают (на авто где их не было с завода), усиливают или заменяют на более легкие. Например, в конструкцию «Нивы» часто добавляют промежуточный подрамник для раздаточной коробки, а на авто семейства ВАЗ 2108 устанавливают передний подрамник для придания большей жесткости кузову.
Рекомендации Авто24
Подавляющему большинству автовладельцев подрамник не причиняет никаких хлопот. Впрочем, если автомобиль старый и оснащен стальным подрамником (особенно актуально для авто азиатского производства), его следует обработать изнутри каким-то защитным антикоррозийным покрытием.
Владельцам авто с легкосплавными подрамниками имеет смысл установить металлическую защиту двигателя. Он, как правило, защищает не только двигатель и коробку передач, но и подрамник. Если же вас не устраивает управляемость авто, возможно, есть смысл установить тюнингованный подрамник.
