Жесть, как она есть: всё об усилении кузова
Несмотря на общую целостность, кузов автомобиля представляет из себя сложную конструкцию, сваренную воедино из десятков, а иногда и сотен элементов. Прибавьте к этому действующие на него нагрузки от подвески и агрегатов, вызывающие в металле внутренние напряжения. Факторы внешней среды тоже не идут кузову на пользу и негативно отражаются на его долговечности. Резюмировав, получаем, что «скелет» автомобиля вовсе не так фундаментален, как может показаться на первый взгляд.
Почему же производители со своими астрономическими бюджетами не закладывают достаточную жёсткость кузова на стадии проектирования и производства автомобиля, оставляя поле деятельности для нас, «тюнингистов»? Во-первых, закладывают, но для обыкновенной, гражданской езды. Во-вторых, в процессе эксплуатации она теряется, равно как и из-под капота убегают отжившие своё «лошади». Наконец, инженеры-проектировщики не могут наращивать жёсткость до бесконечности, так как скованы десятками других факторов. Например, использование высокопрочных сталей наращивает массу автомобиля и удорожает производство, а отдельные элементы, такие, как передние лонжероны, в угоду пассивной безопасности должны гасить энергию удара при столкновении. Следовательно, они должны быть выполнены из мягких сплавов. Кроме того, существуют ограничения по компоновке, вынуждающие делать элементы изогнутыми, что в свою очередь снижает их жёсткость.
Итак, краеугольная величина, ради повышения которой всё затевается – жёсткость кузова на кручение вдоль продольной оси кузова автомобиля. Измеряется она в Нм/градус и показывает, какое усилие нужно приложить к кузову, чтобы изогнуть его на один градус. По современным меркам нормальным показателем для машин с несущим кузовом является 20 000 Нм/град и выше, в то время как в начале века цифры были ниже вдвое. Максимальной величиной жёсткости обладают так называемые «однообъёмники», чья силовая структура условно напоминает куб. Хуже с этим делом у трёхобъёмных машин, особенно с большим количеством дверей, так как последние не являются частью силовой структуры кузова. Самая большая проблема, следовательно, у открытых кузовов: родстеров, кабриолетов и им подобных. Именно поэтому кабриолеты зачастую тяжелее аналогичных купе – для компенсации жёсткости кузова вследствие «поехавшей крыши» их конструкция усиливается дополнительно.
Измерение жёсткости кузова на кручение – процесс многоступенчатый и любопытный. Прежде всего, опытные образцы тестируют в виртуальной среде при помощи программ, которые не предустановлены на ваших Windows и MacOS. Но наибольший интерес представляет «живой» тест. В этом случае кузов фиксируется на станине измерительного комплекса за точки крепления задней подвески. В это время на точки крепления передней подвески воздействуют мощные гидроцилиндры, которые создают усилие «на кручение» в вертикальной плоскости, но разных направлениях.
Как мы упомянули, в процессе эксплуатации жёсткость кузова неотвратимо снижается, и хороших последствий это не принесёт в любом случае. Автомобиль с «уставшим» кузовом медленнее реагирует на повороты руля, его реакции расхлябаны и неоднозначны. Кроме того, «дышащий» металл сильнее подвержен деформациям и растяжениям, а также коррозии. При подъёме на домкрате, диагональном вывешивании или заезде одним из колёс на бордюр двери из-за возникшего перекоса могут попросту не открыться… или не закрыться. Короче говоря, с недостатком жёсткости нужно бороться. Какими способами? Ниже приведём их перечень с указанием достоинств и недостатков каждого.
Распорки
Этот вариант усиления кузова, пожалуй, больше других «на слуху». Сотни тюнинговых фирм сегодня готовы предложить распорки практически на любой автомобиль. Устанавливаются такие детали в штатные места без существенных доработок, а нередко ими снабжают автомобиль, покидающий сборочный конвейер ещё на заводе. Но мы говорим про тюнинг, поэтому «стоковые» варианты рассматривать не будем. Дополнительные распорки призваны связать воедино наиболее нагруженные, а оттого и «гуляющие» элементы кузова, такие как стаканы стоек подвески, точки крепления рычагов и агрегатов.
Источник
Сообщества › Распорки и Растяжки (усиление жесткости кузова) › Блог › 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
JFMurphy › Блог › 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
Greystav › Блог › Нук что снова немного теории)На этот раз усиление кузова
РАСТЯЖКИ И КАРКАСЫ: УКРЕПЛЯЕМ КОСТИ
Каркасы сегодня прочно заняли место в ряду самых популярных тюнинг аксессуаров, а про распорки, наверно, не стоит даже и говорить – это вообще относится, чуть ли не к разделу стока. Как это не печально, но многие ставят каркасы и распорки из-за красоты, по принципу хуже не будет…
Немого теории.
Кто учился в университете на техническую специальность, не понаслышке знает про предмет «Сопротивление материалов» или «Сопромат». Этот предмет считается одним из самых сложных в высшей школе, благодаря ему наша армия пополнилась не одним взводом молодых солдат. Для тех, кто учился на гуманитарных специальностях и ли просто не учился, рассказываем: сопромат изучает способность материала сопротивляться воздействию на него других тел. В нашем случае материал – это кузов, а другие тела – это дорога, силы инерции и другие побочные дорожные объекты, включая кузова других автомобилей. В купе действие этих факторов приводит к достаточно серьёзным последствиям для кузова вплоть до полной не пригодности автомобиля.
Приведём яркий пример: большинство бытовой техники продаётся в картонных коробках с вставками из пенопласта по внутреннему периметру. А теперь подумай, если взять просто картонную коробку и начать скручивать, то проблем у тебя с этим точно не возникнет, она легко складывается и мнётся. Теперь заклеим крышки скотчем, она всё ещё мнётся, но уже надо приложить достаточно большое количество усилий. А если вложить продольные распорки из пенопласта, которые прочно упираются в бока, теперь можно засовывать много килограммовую технику, даже забивать гвозди и играть в футбол – не прочный на вид картон без проблем с этим справится.
Тоже и с автомобилем, но в любом, даже самом жестком кузове, возникают деформации, пускай даже микроскопические. Для ещё одного примера возьмем, скажем, так «не новую» машину отечественного производства и поднимем её на домкрате. В 80% случаев при этом двери заклинит в проёмах, а это значит, что кузов деформировался! Как это влияет на поведение автомобиля? Главная прочностная характеристика автомобильного кузова — это его жесткость на скручивание. Если жесткость кузова невелика, тогда реакции на повороты руля становятся «размазанными» — изгиб кузова и податливость металла в зонах крепления рычагов подвески вносят рассогласование в работу передней и задней подвесок. К тому же постоянное скручивание заставляет кузов стареть интенсивнее. Начинают потихоньку «раскрываться» сварные швы, в образовавшиеся микротрещины пробирается коррозия. В общем, ничего хорошего. Также достаточно сильно на жесткость влияет и тип кузова. В этом плане 3-х дверные хэтчбеки и купе по жесткости намного впереди всех остальных именно из-за формы кузова, обеспечивающего максимальное сопротивление изгибу, ну а самыми мягкими считаются минивэны и универсалы.
Вариантов увеличения жесткости много и их выбор зависит, прежде всего, от назначения автомобиля и толщины кошелька владельца. Первое это «распорки» или «растяжки».
Вариантов просто тьма – десятки разновидностей и сотни модификаций. Но всё же можно выделить основные виды: распорка передняя, распорка нижняя, распорка задняя, так же в эту группу можно добавить – «косынки» и «штанги»
Распорка передняя.
Это — элемент силовой структуры стоек крепления передней подвески.
Передние распорки – самый распространённый вид укрепления кузова, его плюсы очевидны – простота установки, небольшая цена, визуальная привлекательность и достаточно сильное увеличение жесткости передней части автомобиля. Их назначение – снижать деформацию и перемещение чашек кузова при повороте автомобиля. Результат установки зависит от автомобиля. Если его конструкция в целом сбалансирована, тогда результат, скорее всего, виден не будет. А для других данное устройство рекомендуется категорически. Например, для ВАЗовского «десятого» семейства. Там «гуляют» не только стойки, а деформируется весь щит передка! Кстати, для него тоже есть специальный усилитель, но об этом позже. На рынке сейчас можно наблюдать изобилие передних распорок, но принципиально различается лишь материал и способ крепления.
Косынки.
Обычная распорка работает исключительно на сжатие, но можно заставить работать её и на кручение, для этого чашку дополнительно усиливают ещё одним элементом – косынками( специальными толстыми стальными пластинами). В результате распорка начинает работать ещё и на кручение. Косынками можно так же усилить места колёсных арок, стоек подвески и рёбер жесткости всего кузова, в большинстве своём для этого придётся разобрать почти пол машины, по крайней мере весь салон точно, поэтому этот приём используется в основном на гоночных машинах.
Штанги.
Нижняя распорка уменьшает перемещение кронштейна рычага передней подвески, снижает напряжение, возникающее в кронштейне рычага и соединителе лонжерона с полом. Забирая часть нагрузки на себя, распорка нижняя уводит детали кузова из зоны высоких напряжений. В итоге улучшение управляемости, устойчивости, увеличение срока службы кузова. Установка достаточно трудоёмка.
Задняя распорка.
Уменьшает перемещение задних стаканов крепления, увеличивает общую крутильную жесткость кузова. Результат: улучшение управляемости, устойчивости. Главное, что надо учитывать: распорка задняя дает эффект лишь в том случае, если она закреплена за силовые элементы кузова, а не за промежуточные элементы (кронштейны крепления сидений, например). Задняя распорка, тоже достаточно легко устанавливается и демонтируется, но есть и отрицательные моменты: во первых это лишнее место в грузовом отсеке, во-вторых есть подводные камни, задняя распорка может увеличить недостаточную поворачиваемость особенно если задняя часть машины укреплена ещё какими-то элементами. Если на машине стоит стоковая подвеска лучше отказаться от укрепления зада или укрепить его только одним усиливающим жесткость элементом.
Кроме распорок существуют ещё множество путей укрепления кузова – увеличение сварных швов, усиленные подрамники, стабилизаторы поперечной устойчивости и поперечины, различные усиливающие элементы в слабых по жесткости местах, разработанные под конкретную модель и, конечно, каркасы.
Увеличение сварочных швов и вварные элементы.
Увеличение сварочных швов. Дело в том, что кузов на конвейере сваривается точечной сваркой, т.е. между точками сварки остаются промежутки. Естественно чем эти точки расположены плотнее, тем жестче конструкция. Однако увеличению их препятствует технологические проблемы в производстве и сложность их выполнения без спец.инструмента. Но эту проблему легко устранить квалифицированному сварщику с достойным оборудованием. Главное не нарваться на неквалифицированного сварщика и не нарушить физику кузова. Так же распространено приваривание новых дополнительных железных элементов в слабые участки кузова.
Стабилизаторы и поперечины.
Эти агрегаты присутствуют и в стоке и имеют кучу свойств, которые влияют на управляемость, комфорт, так что обычно на заводских машинах стоят промежуточные, так сказать не слишком мягкие, не слишком жесткие. Варианта по их усовершенствованию два – усиление и замена. Побочные действия – повышение шума, чувствительность к неровностям и всё те же положительные свойства: управляемость и жесткость. Категорический не рекомендуется устанавливать стабилизаторы, поперечины в тандеме с задней распоркой особенно особенна на стоковую подвеску.
Подрамники.
Подрамники во многом схожи со стабилизаторами и поперечинами, разница только в глобальности, для некоторых версий подрамника понадобится серьёзные доработки всего передка автомобиля – переварка и перерезка, переделываются стаканы и даже амортизаторы, а на вид такие работы не слишком дружелюбны. Но зато эффект! Можно полностью изменить геометрию подвески, улучшить стабилизацию за счет увеличения кастора, увеличить колею а как следствие устойчивость и управляемость. Жесткость, естественно, тоже возрастёт.
Детали под заказ.
Кроме всего перечисленного есть детали усиливающие кузов конкретного автомобиля в его слабых местах. Эта тема достаточна актуальна для Вазов 10-го семейства их кузов очень слаб, и поэтому усиливать можно буквально каждый сантиметр.
Каркас безопасности.
Каркас, в гоночном автомобиле, выполняет не только свои прямые функции по защите пилота, но и великолепно усиливает кузов. Он обязателен к применению в любом гоночном автомобиле, разница только в его сложности( правда обязанность появилась не так давно в 1994 году, до этого установка каркаса была делом сугубо личным). Каркас представляет собой сочетание жестко соединённых между собой стальных (сталь с временным сопротивлением на разрыв не менее 45 кг/кв. мм) холоднотянутых бесшовных труб, например 30ХГСА. По типу каркасы можно разделить грубо на две категории: омологированные и не омологированные. Первые вы можете установить к себе в автомобиль и вас могут допустить на официальные соревнования. Однако он очень сложен и доставляет определённые трудности, о которых поговорим ниже. Второй тип – это «гражданские» каркасы, попроще и естественно дешевле.
Еще в автоспорте широко применяется такой приём увеличения жесткости кузова, как включение в его силовую структуру агрегатов, например двигателя, коробки передач и главной передачи. Это значит, что все они жестко соединены с кузовом, что так же очень сильно увеличивает жесткость. Например подобные решения встречаются почти на всех «формулах», в т.ч. наших Формулах «1600» и «Русь». Вообще же родоначальником данной идеи был легендарный Колин Чемпмен, отец-основатель фирмы «Лотус», который впервые воплотил идею в жизнь на Лотусе-25 Формулы-1.
Народные способы.
Также существуют народные способы, например: отверстия порогов и лонжеронов заполняются монтажной пеной. Способ дешёвый и сердитый. В плюсах некоторое увеличение жесткости, в минусах – отсутствие вентиляции и, как следствие, повышенная коррозионная активность. Так же при замене данных деталей путём сварки возникает риск пожара.
Источник
