Кузов автомобиля
04/11/2012 0:50 85
Кузов автомобиля – это сложная и металлоемкая часть транспортного средства, которая служит для размещения водителя, пассажиров и груза. От состояния данного элемента зависит не только внешний вид автомобиля, но и такие важные параметры, как обтекаемость, комфортность и безопасность.
Современный кузов автомобиля обычно делают бескаркасным. Он представляет из себя жесткую сварную конструкцию, состоящую из:
основания (пола) со специальными подрамниками для установкитрансмиссии и двигателя;
передней и задней частей;
левой и правой боковин;
задних и передних крыльев;
крыши.
К элементам окончательной отделки кузова относятся:
бамперы (защищают переднюю и заднюю часть кузова при столкновениях на малых скоростях);
наружная отделка и защитные декоративные накладки (используется для улучшения аэродинамических характеристик автомобиля);
остекление кузова;
дверные замки (играют существенную роль в обеспечении пассивной безопасности);
сиденья (обеспечивают пассивную и активную безопасность);
внутренняя отделка.
При проектировании кузова производитель учитывает целый ряд факторов: размер и тип двигателя, габариты ведущих мостов, пространство необходимое для установки колес, объем и местоположение топливного бака, аэродинамические характеристики, дорожный просвет, обзорность, комфорт и безопасность при эксплуатации, технологичность изготовления, ремонтопригодность и многое другое. Полученная в итоге конструкция должна иметь как можно большую жесткость при кручении и изгибе, низкую частоту колебаний, хорошо поглощать кинетическую энергию удара во время аварии, а также быть стойкой к воздействию постоянных напряжений, которые могут привести к возникновению трещин и разрушению сварных швов. Основным условием для удовлетворения этим требованиям является правильный выбор материалов, используемых при изготовлении кузова автомобиля.
В настоящий момент наибольшую популярность получили:
a) Тонколистовая сталь.
Из тонколистовой стали (0,6 до 3 мм) изготавливается оболочковый несущий «скелет» автомобиля. Из-за ее высокой прочности, пластичности и экономической эффективности никакие другие материалы большого распространения при производстве кузовов не получили.
b) Алюминий.
Алюминий, как правило, используется при изготовлении отдельных частей кузова (капот, крышка багажника и т.п.) с целью снижения массы автомобиля. Однако иногда применяется и для изготовления несущих частей, как например, в пространственной раме ASF немецкой фирмы Audi.
c) Пластмасса.
Применение пластмассы вместо стали при изготовлении отдельных элементов кузова в последнее время становиться все более популярно. Плюсами данного материала являются очень низкая стоимость и простота изготовления, минусами – низкая прочность и невозможность ремонта (поврежденную деталь приходится менять).
Для защиты металлов от коррозии, при производстве кузова максимально снижается количество фланцевых соединений, а также острых кромок и углов, устраняются зоны возможного скопления пыли и влаги, выполняются специальные технические отверстия для антикоррозийной обработки, обеспечивается вентиляция полых элементов, выполняются дренажные отверстия.
Различают три главных типа кузовов: однообъемные (отсек для двигателя, салон и багажник объединяются в одно целое), двухобъемные (в одном отсеке расположен двигатель, в другом водитель, пассажиры и багаж) и трехобъемные (в одном отсеке расположен двигатель, во втором – водитель и пассажиры, в третьем – багажное отделение). Кроме того кузова легковых автомобилей различают по количеству дверей (двух-, трех-, четырех- пятидверные), по числу рядов сидений (с одним, двумя или тремя рядами) и конструкции крыши (с открытым или закрытым верхом).
Материалы, из которых производят кузов современного автомобиля
Подавляющее большинство кузовов современных автомобилей, изготавливаются из того же материала, который Генри Форд использовал для производства своих легендарных Model T. Однако в целях снижения веса транспортного средства автопроизводители не только используют такие известные металлы, как алюминий, магний и всевозможные их сплавы, но и вкладываются в разработки новых материалов, среди которых стекловолокно (стеклоткань) и всевозможные варианты углепластика.
Рассмотрим некоторые основные современные материалы, на примере создания спортивного автомобиля.
Карбон
В автомобилестроении самый передовой с технологической точки зрения из используемых сегодня материалов — карбон. Название этого композитного материала в переводе с латинского carbonis означает «уголь». Основу карбона составляют нити углерода, обладающие выдающимися возможностями: характеристики сопротивления растяжению-сжатию, как у стали, при этом плотность, а соответственно и масса, меньше, чем у алюминия (для сравнения при одной и той же прочности карбон на 40% легче стали и на 20% — алюминия), к тому же, карбон обладает минимальным расширением при нагреве, высокой износостойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям. Но, естественно, карбон не может быть идеальным и его нити рассчитаны только на растяжение, в связи с чем используются как армирующий материал. Для применения в кузовах и панелях автомобилей используют сплав, а точнее модифицированное волокно - в нити карбона вплетаются нити резины. Такое карбоновое волокно еще используется для изготовления карбоново-керамических тормозных дисков и дисков сцепления, из-за того, что они гораздо устойчивее к перегреву и имеют возможность сохранять работоспособность при более высоких, чем стальные диски, температурах. Неудивительно, что изначально применять карбон придумали в «Формуле-1» в семидесятых годах (Mercedes McLaren, Porsche Carrera GT).
Алюминий
Второй по популярности материал в производстве суперкаров — алюминий, точнее, его сплавы. Преимущество таких сплавов в том, что они легки и, к тому же, практически не подвергаются коррозии. Алюминиевые сплавы применяются при изготовлении моторных блоков цилиндров, наружных кузовных панелей, самого несущего кузова и некоторых элементов подвески. Почему используют алюминий вместо стали? Из-за его легкости, подобные конструкции гораздо легче таких же, но из стали. Однако и у алюминия есть свой недостаток и связан он с его сваркой: дело в том, что процесс сварки необходимо производить в среде инертных газов, используя специальную присадочную проволоку. Поэтому некоторые автопроизводители (например, Lotus) пытаются искать замену сварке и склеивают алюминиевые детали специальным составом, усиливая места стыков заклепками.
Пластик
В производстве спортивных машинах широкое использование получил всевозможный пластик. Особо прочный и эластичный пластик применяется для изготовления кузовных панелей, в некоторых моделях (например, Chevrolet Corvette) - всей наружной части кузова. В таком автомобиле несущая конструкция выполняется в виде каркаса, на который навешивается декоративный кузов.
Стекловолокно
Стекловолокно - это волокно или комплексная нить, которая формируется из стекла. В таком виде стекло проявляет необычные для себя свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без повреждения. Это позволяет ткать из него стеклоткань, применяемую в автомобильной промышленности.
Благодаря тому, что ткань из стекла имеет может принять любую форму, ее используют прежде всего при создании аэродинамических обвесов. С помощью макета стеклоткани придается необходимая форма (каркас), а для его фиксации используются смолы. Таким образом получается легкий и прочный каркас обвеса спортивного автомобиля.
Завтра
Автомобильная промышленность, также как и любая другая не стоит на месте и развивается в угоду потребителю, который хочет иметь быстрый и безопасный автомобиль. Это приведет к тому, что в будущем в производстве автомобилей будут использоваться более новые, отвечающие современным требованиям материалы.