Описание рамы, и элементы силовых несущих конструкций грузовых автомобилей. Типы и устройство лонжеронных и хребтовых рам колёсных шасси.

Как в человеке позвоночник, так в грузовом автомобиле, силой каркас в виде продольной рамы определяет функциональные возможности транспортного средства. Этот главный элемент любого колёсного шасси и специализированного самоходного механизма, являться основой концепции ТС, именно с рамы и начинается проектирование и строительство автомобиля.

Несущая система любого грузового автомобиля является основной несущей силовой конструкцией, воспринимающей все нагрузки, включая вертикальные, скручивающие, толкающие, статические, динамические, и прочие нагрузки которые воздействуют на раму в движении. На раме закреплены все элементы, узлы и механизмы самоходного транспортного средства (двигатель, трансмиссия, колёсные мосты, грузовая надстройка, кабина). Так же силовая несущая конструкция - это самый дорогой элемент транспортного средства, и что самое удивительное, покупатели самоходного транспорта, рассчитанного в первую очередь на тяжелые условия эксплуатации, мало волнуют характеристики рамы. В ход идут вопросы касательно грузоподъемности, мощности двигателя, иногда характеристики колёсных мостов. Но никогда нет запросов касательно силовой несущей конструкции. Хотя компания ЕвроНато уделяет в описании техники рамам достаточно большое внимание, стараясь отметить важные характеристики силовых конструкций, а именно: толщина листа рамы, высота лонжерона, размер полки лонжерона, расстояние между лонжеронами, размеры вложенного усилителя. Эти характеристики не только важны впоследствии для установки на шасси полезных грузовых надстроек, но и демонстрируют качество автомобиля в целом. Учитывая направление продаж в компании ЕвроНато - внедорожная техника для тяжелых условий, то мы считаем, что эти данные будут не лишними. В условия пересечённой местности, рама получает значительные нагрузки, и в таких условиях силовые конструкции транспортных средств значительно отличаться от асфальтных. Рамы и толще, и мощнее, и имеют так называемое высокое расположение относительно осей. При этом на бездорожье важны не только мощные по толщине рамы, а имеют преимущество специальные конструкции с повышенными возможностями торсионного вращения в продольной плоскости. Гибкие на кручение рамы, работают в качестве торсиона при отработке препятствий. Это улучшает геометрическую проходимость транспортера, и во многих экстремальных случаях снижают нагрузки на ходовую часть за счёт поглощения части энергии рамой. Для этого высота профиля лонжерона рамы выбрана с учетом возможных деформаций, для увеличения прочности толщина рамы больше обычного, а поперечины как правило на таких машинах трубчатые. Производители техники (самоходных шасси и тягачей) предлагают несколько типов рам, это в гражданском секторе. У военных есть самые экзотические виды рам, включая использование специальных колёсных шасси СКШ с рамой-лодкой, и прочими сложностями в виде Х-образной рамы, комбинированной составной рамы. Но нас интересуют то, что можно купить и эффективно использовать в гражданском секторе экономики. И тут на выбор есть несколько вариантов. О них и поговорим.

Простая и массовая лонжеронная рама. Лонжеронная рама состоит из двух лонжеронов (продольных балок) которые соединены между собой поперечинами. Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют С-образное швеллерное сечение. Сечение лонжеронов бывает постоянное по всей длине, переменного профиля, с максимальной высотой профиля в средней части лонжеронов, где они более всего нагружены. Толщина рамы так же может быть дифференцированная, включая высоту профиля, которая обычно в передней части меньше, с расчетом под установку кабины. Ширина между лонжеронами может так же различаться, используются как ровные лонжероны по всей длине, так и с сужением (или приталенные) под установку широкопрофильных шин на мостовые балки, или наоборот с расширением для подмоторной рамы. Т.е. в зависимости от типа автомобиля и его компоновки, лонжероны могут быть установлены один относительно другого параллельно или под углом, а также могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Поперечины на таких рамах, как и лонжероны, выполнены штампованными из листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепление к раме соответствующих механизмов. Среди преимуществ лонжеронной рамы можно выделить простоту и низкую цену, с возможностью быстрого внесения изменений в конструкцию и допуска к тюнингу и модернизации рамы сторонних кузовных производителей и специализированных ателье. Так появляются рамы с низкой посадкой, корытообразные рамы в которых центральная загрузочная площадка ниже уровня оси вращения колёс, длиннобазовые рамы, рамы со смещённой кабиной типа Low Entry Cab. Интересно что можно выделить разные школы проектирования и производства несущих рам для грузовых автомобилей. Если игнорировать обычные рамы дорожных седельных тягачей а заострить внимание на внедорожной тяжёлой технике как седельные полноприводные тягачи, лесовозы, балластные тягачи, многоосные самосвалы типа «майнинг», то есть школа США – с характерным подходом в виде силовой рамы с малой высотой лонжерона, с использованием достаточно гибкой на кручение стали, визуально такие рамы не внушают доверия на первый взгляд, однако они используются на таких внедорожных шасси как Oshkosh, Mack, Kenworth. Европейская школа грузовых автомобилей с полным приводом — это изначально мощные рамы с сечением в 10 и более мм и вставкой усилителем, и иногда с переменой высотой лонжерона. С первого взгляда можно сразу понять, что рама Европейского производителя грузовиков, между ведущими разработчиками разница в маленьких деталях – это Volvo, Scania, Mercedes, MAN, Iveco. Есть школа небольших производителей или кузовных ателье, это SISU, Terberg, Paul, Toni Maurer и Ginaf, которые в силу малосерийности могут позволить устанавливать в качестве базовой рамы мощную усиленную раму с высотой лонжерона до 500 мм.        

Корытообразная рама с Z-образными лонжеронами. Это дальнейшее развитие лонжеронных рам, в которых были сделаны изменения, направленные на улучшение показателей в условиях движения на пересечённой местности из расчета 100% по времени эксплуатации в тяжелых условиях. Рама корытообразного сечения с наклонными лонжеронами Z-образного профиля это визитная карточка специальных шасси и тягачей из Белоруссии производства МЗКТ, а ранее МАЗ. Двойная комбинированная сварная рама представляет собой сочетание двух мощных продольных лонжеронов - верхнего швеллерного (для упрощения установки оборудования и надстроек, т.е. по сути это надрамник) и нижнего Z-образного сечения с трубчатыми поперечинами на болтовых соединениях. Такая конструкция обеспечивает несущей раме податливость в вертикальной плоскости и на кручение и соответственно максимальную приспособляемость к дорожным условиям. Рама адаптирована под независимую подвеску колёс шасси, что позволяет поднять проходимость транспортного средства и одновременно снизить нагрузки на раму. В простонародье такая оригинальная рама прозвана "корытом". Однако эта форма способствует потере машиной нескольких сантиметров в высоту, и имеет высокую массу за счет потери высоты лонжерона за счет косых стенок, и наличия дополнительного надрамника, и поэтому такой тип рам мало где применяется. Помимо тяжёлых колёсных многоосных шасси МЗКТ, такая рама используется на достаточно массовых интегральных сельскохозяйственных тракторах JCB Fastrac, и различной технике на их базе - тягачах, локотракторах, аэродромных буксировщиках. По заявлению компании JCB, рама типа Z-Frame с косыми стенками лонжерона позволила резко снизить снаряжённую массу колёсных тракторов, по сравнению с балочными трубчатыми рамами, и одновременно поднять жесткость конструкции тракторов за счет отказа от сложных несущих полурамных энергонасыщенных сельскохозяйственных и универсальных шасси. При этом трактора JCB оснащаются неразрезными мостовыми балками. Такая силовая конструкция осталось экзотикой в силу сложности установки на ней оборудования и надстроек за счет косых стенок. Интересно что на военной технике можно наблюдать рамы W-образного типа с V-выемкой изготовленные из легкого алюминиевого сплава.

Рама коробчато-балочного типа. Для тяжелых по форме работ в условиях больших нагрузок и отсутствия дорожной сети используется балочная рама, которая состоит из двух продольных коробчатых лонжеронов. Рама балочного профиля имеет важное преимущество - ее прочность более чем в 30 раз, чем рама стандартного С-образного профиля лонжерона того же размера. Ее появление связано с высокими требованиями ресурса и надежности, которым она удовлетворяет полностью что предопределило ее доминирование на специальных технологических транспортных средствах и самоходных механизмов, включая карьерных автосамосвалов, тяжелых балластных буксировщиках, мощных тяговых тракторах и спецмашин на их базе. Карьерный и внедорожных транспорт, несмотря на высокую стоимость имеет весьма впечатляющие характеристики эффективности в том числе за счет обеспечения ресурса порядка 1 миллиона километров пробега. В отличие от обычных грузовых автомобилей карьерные самосвалы, и колесные шасси и тягачи для тяжелых условий работают в более сложных и разнообразных условиях эксплуатации, что существенно сказывается на точности оценок наработки на отказ и долговечности. Как показывают эксплуатационные наблюдения, долговечность внедорожных самоходных транспортных средств определяется прежде всего сопротивлением усталости несущих конструкций т.е. рамы. Как известно, усталость металлов имеет локальный характер и развивается под действием переменных напряжений. Поэтому техника для закрытых и открытых горных работ, а также специализированные многоосные ходовые спецшасси имеют жесткую раму, где лонжероны с переменным по высоте замкнутым профилем, соединены несколькими поперечинами трубчатого и коробчатого сечения. Рама коробчато-балочного типа может быть выполнена в виде пространственной рамы, когда помимо продольных лонжеронов, дополнительно использованы элементы силовой конструкции как снизу основной рамы, так и сверху. По типу балочные рамы делятся на жесткие, и разрезные, так называемые сочленно-шарнирные, которые используются на самоходных пневмоколесных тракторах и колёсных шасси ADT с вертикальным рулевым шарниром складывания секций. Такие конструкции рамы используются преимущественно на внедорожных самосвалах, полностью доминируют на шахтной подземной технике - думперах, и применяться на лесовозной технике. Среди гражданских автомобилей общего назначения, рамы с жесткой балочной рамой применяются на легких внедорожниках MOWAG Bucher, Iveco Daily 4x4, Bremach T-Rex, Graelion, средних и тяжелых грузовых шасси MAN SX (MAN KAT) с формулами колёс 4х4, 6х6, 8х8 и 10х10.

Специальное шасси автомобильного типа. Интегральные рамы опорно-несущего типа являются продолжение развития специализированных рам коробчато-балочного типа, но с определённым функциональным назначением. Это преимущественно опорно-ходовые шасси и спецшасси для производства мобильных автокранов, буровых самоходных станков на пневмоколесном шасси, и специальные колёсные шасси СКШ. В отличие от серийных автомобильных рамных конструкций, в раме специального шасси учтены специфические особенности оборудования, название и функции которого дают определения типа ТС. Конструктор с помощью интегральной рамы имеет возможность компоновать машину с оптимальной развесовкой по осям, с меньшей массой и габаритными размерами и низким центром тяжести, решив тем самым проблему устойчивости транспортного средства, с которой сталкиваются разработчики при создании сложных и тяжелых транспортных механизмов, особенно на вездеходном шасси. Жесткая пространственная конструкция интегрированной опорно-ходовой рамы шасси объединяет функции ходовой лонжеронной рамы автомобиля и накладной опорной рамы технологического оборудования, но она в итоге легче и надежнее, при сравнении с обычной рамой равнозначной по прочности. Для таких шасси специально выбирают двигатель, трансмиссию, подвеску, шины, рулевое управление, тормозные системы, кабину. Это преимущественного многоосные машины, использующие большое количество осевых линий, включая практически все самоходные краны вседорожного типа, мобильные грузовые платформы высокой грузоподъемности, крупногабаритные стрелы и подъемники пожарного назначения, автовышки с большим подъемом на высоту, мощные бетонораспределители. Все многоосные спецшасси имеют несколько ведущих осей, это обеспечивает необходимое тяговое усилие и проходимость машины. По заказу выполняют привод всех осей, и все оси спецшасси могут быть управляемыми. Шасси и полезную надстройку, например, крановую телескопическую грузоподъёмную установку проектируют одновременно как единое целое, это позволяет в полной мере удовлетворить требования к массе крана и нагрузкам на ось, характеристикам двигателей, тяговому усилию и скоростям движения, показателям проходимости, нагрузочным режимам шасси, передвижению крана с грузом на крюке, работе на опорах и без них, грузовысотным характеристикам, скорости рабочих операций, габаритным размерам. На спецшасси можно сместить двигатель назад, за кабину, и изменить переднюю часть опорно-ходовой рамы так, чтобы можно было опустить кабину ниже или установить другую, более низкую. Так же опорно-несущая рама позволяет интегрировать в конструкцию важные устройства, например, опорные домкраты или аутригеры для вывешивания колёс и создания опорного контура. Такие опорные механизмы сразу интегрированы с шасси что позволяет их расположить оптимально с точки зрения нагрузкой, и на нужной высоте.

Сложносоставные рамы для специализированных транспортных средств. Существую интересные комбинированные решения для автотранспортных средств, которые объединяют возможности обычных рам из С-образного и балочного профиля. Типичный пример такой рамы - это силовая конструкция интегральных унифицированных шасси Mercedes-Benz Unimog которые объединяют технику для сельского хозяйства, коммунально-уборочные машины, внедорожный транспорт и различные спецшасси. На рисунке можно увидеть насколько сложна такая рама, в которой и заложена вся сила автомобилей и тракторов Унимог. Рама имеет уникальную для всех рам возможности по торсионному кручению, что повышает проходимость и прочность рамы. В принципе отсутствуют данные по растрескиванию и поломки рам Унимог, до сих пор на ходу рамы автомобилей с 30 и 40 летним стажем работы. Описание конструкции рамы: в подмоторной передней части рама имеет квадратный профиль рамы, с передней и второй поперечиной трубчатого типа, на которую опирается кабина и силовая линия автомобиля. При этом сечение профиля по всей длине рамы имеет дифференциацию, как по толщине лонжерона, так и по высоте, и в центральной части имеет характерное корыто. В задней части рамы предусмотрены места повышенной гибкости на раме с большим количеством трубчатых поперечин. Лонжероны во второй половине рамы имеют С-образный профиль. Узлы крепления подвески (чашки пружин и крепления стоек амортизаторов) выносные, при этом задние опоры сидят на общей трубе которая проведена сквозь лонжерон.            

Хребтовая рама. Изобретателем оригинальной хребтовой рамы считается чешский инженер Ханс Ледвинка, который продемонстрировал эту конструкцию еще в 1923 году. Хребтовая рама имеет главное решение, в основе конструкции лежит рама-труба, внутри которой проложена агрегаты трансмиссии и ходовой части. История хребтовых (т.е. с центральным несущим телом) рам началась и продолжилась до наших дней в Чехии. Использовали их конструкторы автомобилей марки "Татра", они же первыми разработали и внедрили новую схему в свои автомобили с помощью инженера Ханса Ледвинки. Главный элемент конструкции - труба, соединяющая картер заднего ведущего моста с силовым агрегатом и трансмиссией. Внутри этой несущей на себе всю нагрузку трубы расположен вал без карданного шарнира, передающий крутящий момент с двигателя на колеса. То есть соединение, в отличие от всех современных задне- и полноприводных автомобилей, было жестким. Как показал опыт эксплуатации, основными преимуществами хребтовой рамы являются высокая крутильная жесткость и возможность легко создавать многоосные полноприводные конструкции. Основным недостатком считается трудный доступ к встроенным в раму агрегатам, и большой вес из требования наличия дополнительного надрамника, так как на трубу не навесить традиционные надстройки и грузовые платформы. Хребтовые рамы применялись на легковых автомобилях, а сегодня успешно применяются как раз на грузовиках-вездеходах марки "Татра". И неслучайно что на 99% выпуска грузовиков Татра приходиться внедорожные грузовики - шасси, самосвалы и тягачи с колёсными формулами 6х6, 8х8, 10х10 и даже 12х12. Ведь где трубчатая рама, там и другие оригинальные решения шасси, это качающиеся полуоси и балансирная рессорная независимая подвеска колес, и полная защита деталей трансмиссии на бездорожье. Все это не замедлило сказаться на популярности трубчатой рамы на территории СССР, а сейчас и России, где традиционно требуются надежные и высоко проходимые внедорожные автомобили. В течение долгих лет грузовики с хребтовой рамой Татра пользовались особой популярностью у добывающих предприятий благодаря своей неприхотливости, высокой проходимости и легкой эксплуатации. Помимо Татры, такие рамы были использованы в проектах прототипов армейских и коммерческих грузовиках ЗИЛа, а так же этой темой занимались головные гражданские и военные научно-исследовательские институты, в том числе научно-исследовательский институт по колесным и гусеничным артиллерийским тягачам и транспортерам из Петродворца, который разработал оригинальный четырехосный бескапотный автомобиль И-210 с полным приводом 8x8, на базе которого было спроектировано целое семейство унифицированных бортовых полноприводных армейских грузовиков И-21-15 с разными колесными формулами, оснащенных дизельными двигателями, механической коробкой передач и хребтовой трубчатой рамой с качающими полуосями на независимой торсионной подвеске по образцу чехословацких машин «Татра». Так же в легком секторе внедорожников с хребтовой рамой известны вездеходы компании Steyr-Daimler-Puch, которые так же популярны в России, поставляемые со складов НАТО. Хребтовая рама досталась Pinzgauer по родственной линии - с инженером Эрихом Ледвинкой, сыном того самого Ледвинки, изобретателя рамы. Созданный по заказу швейцарского военного ведомства универсальный армейский вездеход должен был стать легкой, проходимой и надежной машиной для военных. И здесь хребтовая рама оказалась вне конкуренции - Pinzgauer получил огромную популярность не только в швейцарской армии, но и во множестве операций войск ООН во всем мире. Модульность конструкции дала возможность создания на одной базе целой группы автомобилей разного применения - от легкого двухосного разведывательного автомобиля до больших трехосных санитарных фургонов и КШМ.

Компания ЕвроНато предлагает уникальную услугу на рынке России - производство специальных усиленных рам и несущих элементов каркаса для постройки колёсных шасси для постройки на базе рамного хребта внедорожных грузовых машин специального назначения – колёсных полноприводных многоосных шасси, самосвалов горного назначения Майнинг, тяжелых седельных и балластных тягачей, грузовых вездеходов, лесовозов, автокранов. Наши производственные возможности, а также сотрудничеств ос ведущими инжиниринговыми компаниями как Hellgeth, Paul, Toni Maurer, Terberg, GINAF, SISU позволяет нам выпускать уникальные мощные с высоким лонжероном рамы и готовые рамные многофункциональные спецшасси, отвечающие всем требованиям Заказчика. Рамные автомобильные спецшасси используются как самопередвижные носители различного технического оборудования и имеют четкое конкретное назначение и поэтому выбор рамы — это определяющий фактор для назначения и полученных возможностей. Эксплуатация рамных спецшасси с различным техническим оборудованием и надстройками, отличается максимально возможной производительностью и позволяет избежать ряда ограничений, накладываемых на обычные универсальные автошасси. В первую очередь это касается таких характеристик как прочность рамного каркаса, полная масса, нагрузки на оси.

Ряд специализированных шасси имеют настолько четкие сферы использования, что они не годятся для использования на дорогах общего пользования. Это различный спецтранспорт для эксплуатации на технологических дорогах карьеров, рудников, шахт, и прочих технологических направлений. Производство и продажа рам для горной техники, постройка и разработка рамных спецшасси для подземных шахтных машин и автобусов, универсальных туннельных автомобилей для перевозки персонала. В наличии и поставка под заказ длиннобазных рам Unimog, удлинение рамы Унимог, ремонт рамы и усиление силового каркаса внедорожников и джипов с использованием силового контура Mercedes-Benz Unimog. Мы изготавливаем в Москве балочные прочные рамы для тракторов и пропашных тягачей, уникальные спецрамы для автотракторов и тракторомобилей, рамы-фермы и рамы-трубы для производства гусеничных и колёсно-гусеничных тяговых тракторов. В наличии усиленные рамы на продажу из Финляндии производства SISU, удлинение рамы Сису и постройка на раме грузовых самосвалов и лесовозов. Продажа лучших рам для колёсных вездеходов военной серии MAN Military серии KAT с полным приводом 8х8, купить высокопрочную раму с замкнутым контуром типа балка MAN SX 4х4 и 6х6 для постройки автокранов и тяжелых внедорожных эвакуаторов. Продажа рамы типа несущая труба для Пинцгауэр (Pinzgauer) и легких тактических вездеходов Steyr-Daimler-Puch, хребтовые мощные рамы для Татра и Tatra по низким ценам. Производство рам с рулевым шарниром и основ шарнирно-сочлененного типа для горной техники и самосвалов и лесовозов ADT производства Volvo, Terex и Bell. У нас можно купить или заказать постройку рамы для полуприцепа тяжеловоза, мы продаем уникальные высокопрочные рамы типа центральный хребтовый профиль замкнутого сечения для производства на базе полуприцепа модулей для тяжелых грузов, полуприцепов-сортиментовозов и трубовозов. Производство на заказ мощных рам и несущих конструкций автокранов и кранов на спецшасси для монтажа поворотной части телескопического крана производства Liebherr, Grove, Terex.

Несущие рамы для крана с полным приводом всех колес класса вездеход по низовой цене купить для шасси Volvo и Scania, рамы тяжелого типа для тяжелых шасси и тягачей из США – Oshkosh 8x8, Mack 6x6 и Kenworth. Производство и продажа несущих рам для постройки грузовых автомобилей и специализированной внедорожной техники в атом числе автобусов вездеходов на шасси Mercedes Sprinter 6x6, Zetros 8x8. В компании ЕвроНато можно окупить силовые несущие конструкции для производства шасси с формулой колес 4х4, 6х6 и рамы для постройки многоосных спецшасси 8х6 и 8х8. В наличии лонжеронные, балочные, хребтовые и опорно-несущие ходовые рамы для внедорожников. У нас можно купить раму для грузовика вездехода, силовой контур для полноприводного самосвала и тягача, в наличии рамные колёсные шасси MAN KAT. Продажа рам для шасси Zetros и Unimog – ремонт рам, удлинение рамы, производство рам на заказ под требования заказчика. Описание и характеристики рам для полноприводных вездеходов и тракторов JCB, рама-труба Татра купить, балочная рама для MOWAG Bucher продажа, шасси рамное Iveco Daily 4x4, балочные и лонжеронные рамы Bremach T-Rex и Graelion.