Любой автомобиль состоит из конструкции, в которой каждая деталь имеет свое местоположение и назначение. Лонжероны при этом играют не последнюю роль. Они выполняют опорную, защитную и другие функции. Многие автовладельцы сталкиваются с этим понятием, но не все знают, как выглядит лонжерон на автомобиле, для чего он предназначен и какое значение играет. От целостности данной детали зависит работа разных систем авто. Рассмотрим, что такое лонжероны, какие они имеют преимущества, функции и задачи.
Что такое лонжерон?
Лонжероны — это два металлических элемента, продольных ребра жесткости, которые являются частью конструкции сопротивления любого автомобиля. Эти детали, изготовленные из специальной сверхвысокопрочной стали, которая в шесть раз прочнее обычной, принимают на себя нагрузку от сильного удара и снижают последствия аварии для пассажиров. Внешне детали схожи с металлическими профилями или коробчатой сеткой. На грузовых машинах лонжероны представлены в форме фигуры «П», слегка заваленной вбок.
Небольшая авария никогда не потребует уравновешивания лонжеронов на протяжении всего процесса. Столкновение должно быть очень серьезным и разрушить множество элементов, и не только бампер, фары или радиатор, но также рулевой механизм или даже амортизаторы.
Если визуально нельзя оценить функцию детали, то стоит узнать, что произойдет с лонжеронами в случае их износа или поломки:
Листы днища будут «выскальзывать» из-под ног пассажиров.
В центре прогнется кузов.
Форма проема для дверей изменится.
Кузов разрушится при сильной поломке лонжеронов.
Детали подлежат обязательному осмотру после аварии, при техническом обслуживании и во время ремонта.
Для чего нужны
Детали делаются из очень твёрдого металла, способны выдерживать большой вес. Они поглощают ударные нагрузки, вибрации, получаемые автомобилем при передвижении по различным дорогам. Лонжероны нужны для усиления элементов днища и пола багажника (легковые авто) или чтобы полностью брать на себя все нагрузки (грузовики, рамные внедорожники).
Другая функция лонжеронов — амортизация. Беря на себя колебания, деталь распределяет нагрузку по всем частям машины. Трубы эффективно поглощают деформационные искажения. Поэтому они сделаны максимально жёсткими, но не везде. На самом деле, современный лонжерон — это конструктивно очень гибкий узел с программируемыми зонами деформации. В противном случае он не смягчал бы удары, поглощая их, а передавал в салон.
Так, лонжероны передней части автомобиля специально изготовлены с большей способностью к деформации. Благодаря этому, во время столкновения детали принимают разрушительную ударную волну на себя, не давая ей идти дальше.
Происхождение
Лонжероны были изобретены довольно давно. Их появление связывают с созданием рамных кузовных конструкций. Они считались основными несущими системами авто, но их усовершенствовали и добавили другие элементы. Если в древности автомобили собирались из деревянных деталей, то со временем они стали металлическими. Тоже самое произошло с лонжеронами, которые заняли место рам.
Рама, имеющая сечение в форме «Х», была представлена компанией из США в начале ХХ века. Лонжерон имел две балки, параллельные друг другу, а также поперечины. Внешний вид детали был похож на лестницу. Кстати, данная технология производства используется по сей день. «Лестничные» конструкции установлены на грузовых авто.
Машина не работает без лонжерона, несмотря на то, что элемент не видно за колесами. Чтобы увидеть конструкцию, потребуется поднять авто.
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.
Функции
Лонжероны — это конструкция, воспринимающая на себе вес кузова, мотора, пассажиров. Кроме этого, к ней прикреплены элементы подвески. Именно поэтому они создаются из очень прочных материалов с амортизирующими функциями. Благодаря легкому весу, с их помощью обеспечивается хорошая управляемость и высокие характеристики динамики.
Лонжероны имеют следующие функциональные особенности:
Соединяют между собой кузовные детали и ходовую часть в одну конструкцию.
Несущая функция заключается в том, что конструкция выдерживает большие нагрузки.
Детали принимают на себя кинетическую энергию во время ударов, а значит, играют роль некого демпфера.
Обеспечивают пассивную безопасность путем гашения энергии от удара при столкновении.
Чтобы поглощать вибрацию равномерно, лонжероны имеют слабые зоны. Главная особенность этих участков — тонкие стенки профиля и наличие технологических отверстий. Во время удара детали как будто «складываются», тем самым забирая кинетическую энергию. Сама деформация лонжерона может происходить годами.
К дополнительным функциям лонжерона относят амортизацию и усиление днища и брызговиков. В первом случае комфорт при движении повышается за счет снижения жесткости балки. Во втором случае днище с брызговиками постоянно подвергаются сильным воздействиям плохих дорог. Именно лонжерон препятствует возникновению серьезных поломок.
К недостаткам лонжеронного элемента можно отнести низкую ремонтопригодность.
Основные виды
Лонжероны устанавливают в различном положении, которое зависит от вида автомобиля:
- Параллельно и горизонтально.
- Горизонтально и под углом.
- Изогнутые элементы, расположенные вертикально.
- Изогнутые силовые балки, размещенные горизонтально.
На грузовые автомобили устанавливают горизонтальные параллельные балки, а на внедорожниках они помещены под углом, за счет чего ось поворота колес оказывается больше. Элементы, изогнутые вертикально, позволяют снизить центр тяжести авто. Лонжерон автомобиля, выгнутый горизонтально, улучшает пассивную безопасность при боковом столкновении.
Конструкция и разновидности
Внешний вид лонжерона напоминает раму, но с бытовой точки зрения он похож на лестницу. Деталь бывает составной и цельной. Обязательно установлены в передней и в задней части авто, но иногда встречаются конструкции без задних элементов. Цельные, по сравнению с составными, крепче, но не такие ремонтопригодные.
Конструкция лонжерона представлена металлическим профилем, но с разным сечением. Это может быть как круглая труба, двутавровое или коробчатое сечение, швеллер или Z-образный профиль. Швеллер считается самым распространенным. Он имеет повышенную жесткость. Места повышенных нагрузок обладают увеличенной площадью, а в областях незначительных нагрузок, наоборот, меньшим сечением. Коробчатые лонжероны устанавливаются на спорткары. Благодаря своей форме, детали помогают снизить массу машины, сохраняя повышенную жесткость рамы.
Что такое лонжероны в машине современного типа? Это конструкция, изготовленная из высоколегированной стали с включением алюминиевого и титанового сплава. За последние несколько лет технологии производства изменились. Для создания все чаще применяются композитные материалы с уникальными характеристиками.
Типы существующих несущих конструкций
Наибольшим отличием является направление несущей части и расположение лонжеронов. Тип конструкции отличается в зависимости от роли и задач автомобиля, а также от решений производителя.
Сегодня существует ряд распространённых типов:
- полностью горизонтальное размещение с параллельным нахождением элементов между собой. Чаще устанавливается на авто, к которым предъявляются требования высокой проходимости;
- с небольшими изгибами. Искривление находится по всему днищу, лонжероны огибают форму дна, создавая единый контур. Улучшают комфорт пассажиров и эффективно снижают количество вибраций;
- вертикальное положение. Особенность типа сводится к возможности создания плоского пола с существенным снижением, больше чем у традиционных моделей авто;
- угловатые виды. Увеличивают пассивную безопасность транспортного средства.
Различается несущая часть по типу поперечен, устроенных во всех авто. Их роль сводится к созданию рёбер жёсткости, но конструкционно они устроены по-разному: перпендикулярно вставляются между швеллерами, в форме буквы К или X-образные модели. Поперечины практически всегда изготавливаются из стали, а затем изгибаются. В легковых авто поперечный набор сваривается с лонжеронами, а в грузовых моделях применяется метод клёпки. Далее к конструкции присоединяются кронштейны для крепления агрегатов машины.
Лонжерон на Infiniti FX35
Возможные неисправности
Лонжероны приходят в негодность по двум причинам: в результате естественного износа или при сильной аварии. В любом случае, не нужно затягивать с ремонтом, иначе двигатель и подвеска частично сместятся. Если визуально кузов не пострадал, то все равно нужно провести дополнительную проверку лонжеронов.
Перечислим типовые неисправности детали:
Деформация, возникающая при долгой и тяжелой эксплуатации автомобиля. От старости конструкция может «дать трещину».
Поломка лонжеронов в результате ДТП. От деформации страдают крылья, кузовные элементы, нарушается форма подвески и образуются трещины с внешней стороны кузова.
Лопнувшие детали заставляют кузов разрушаться полностью. На практике, после аварии 90% автомобилей требуют ремонта передних лонжеронов.
Ремонтные работы зависят от серьезности поломки. К примеру, поменять часть места соединения с рамой легко. Если лонжерон, входящий в состав кузова, поломан сильно, то, скорее всего, заменить его не удастся.
При небольших неполадках можно прибегнуть к альтернативному варианту ремонта. Он заключается в вытягивании несущей части кузова. Тогда параметры вернутся к исходным данным.
Если водитель желает купить б/у автомобиль, то ему стоит проверить историю ДТП этого транспортного средства. Если внешне машина выглядит нормально, это еще не значит, что все системы в ней работают слаженно.
Чтобы определить поломку лонжерона, не поднимая машину, нужно сесть за руль и немного проехать. Легкий увод машины в сторону при прямолинейном движении, а также менее скоординированные повороты руля говорят о проблемах.
Нужно ли усиливать
Усиление технически исправных лонжеронов требуется лишь в спорте и при эксплуатации автомобилей в особо тяжёлых условиях, на которые кузова не рассчитаны.
Иногда усиление производится после ДТП, когда пытаются избежать сложного ремонта с заменой несущих деталей. В этих случаях геометрия кузова восстанавливается вытяжкой на стапеле, а поскольку деформированный лонжерон уже не в состоянии нормально работать в дальнейшем, то на него навариваются внешние усилители.
Та же технология иногда применяется при восстановлении после коррозии и появления усталостных трещин.
Риски, связанные с отремонтированными лонжеронами
Трудно поверить, что человек сможет купить подержанный автомобиль, на состояние которого не повлияло время. Износ движущихся частей или наиболее незащищенных элементов внутри — это нормально, но до сокрытия некоторых деформаций конструкции сопротивления автомобиля далеко. Вождение машины, которая претерпела непрофессиональное вмешательство, подвергает владельца серьезным рискам. Они могут повлиять на устойчивость ТС на дороге и на безопасность пассажиров.
Поняв, для чего нужны лонжероны, водитель внимательнее относится к покупке б/у автомобиля. Вот, что произойдет, если машина будет иметь отремонтированные лонжероны:
Нестабильность. С недостаточно жестким шасси автомобиль может немного отклониться от своей траектории, даже без большой нагрузки или без бокового ветра. Также при движении по неровной поверхности водитель испытает дискомфорт. Ему придется несколько раз ремонтировать всю систему, чтобы скорректировать траекторию движения автомобиля.
Преждевременный износ шин. Неравномерное давление, которое уязвимое шасси оказывает на амортизаторы, приводит к чрезмерному износу шин, но не равномерно. Таким образом, возникает дополнительный риск отклонения от траектории во время торможения, а также увеличения расстояния, необходимого для безопасной остановки.
Шумный ход. Это явление вызвано тем, что шасси и амортизаторы работают синхронно с помощью лонжеронов. Если последние ремонтируются сомнительно, а высокопрочная сталь пострадала из-за вмешательства сварки, водитель услышит резкие звуки, которые будут ощущаться во время более сложных маневров.
Другими словами, если человек решил осмотреть подержанный автомобиль перед его покупкой, и механик сообщает о признаках ремонта лонжеронов, было бы разумно отменить покупку. И это даже при восстановлении системы подушек безопасности и механизма предварительного натяжения ремня, что, однако, не гарантирует образцовой безопасности.
Преимущества и недостатки лонжеронов
Лонжерон выдерживает массивные нагрузки, передаваемые от колёс транспортного средства при его движении. Основной плюс конструкции – создавать требуемые показатели жёсткости при минимальном весе детали. Именно снижение веса элемента позволяет увеличить управляемость на дорогах разной категории, снизить потребление горючего и повысить маневренность автомобиля в сложных условиях эксплуатации.
Этот лопнувший лонжерон лучше заменить на новый
Основная цель, преследуемая инженерами при внедрении такого компонента – пассивная безопасность машины и пассажиров во время удара, выполняется хорошо. Но подобная конструкция не лишена недостатков. К перечню важных минусов относят:
- элемент практически не поддаётся ремонту, если изменено его целостность, то потребуется полная замена;
- силовой агрегат и коробка передач устанавливаются именно на лонжеронную часть. Поэтому происходит связывание элементов, провоцирующее выход отдельных узлов из строя при повреждении кузовной части;
- усиленный лонжерон – не лучшее решение, он снижает амортизацию.
Как проверить состояние?
Набор отремонтированных или замененных лонжеронов легко выявить независимо от того, придется поднимать авто или нет. Зная, где находится лонжерон в машине, водитель сможет быстро найти их и сделать проверку.
Тщательный визуальный осмотр сверху вниз с помощью фонарика покажет, есть ли следы сварки или порезов, поверх которых была нанесена краска. Более того, если посмотреть на концы лонжеронов, и увидеть на них трещины или неровности, становится ясно, что после сильного удара произошла ошибка в конструкции безопасности автомобиля.
Еще одним показателем является состояние болтов и креплений, как лонжеронов, так и амортизаторов. Если они кажутся подозрительными по сравнению с другими, то у покупателя не остается причин выбрасывать деньги «на ветер».
Поэтому жизненно важно особое внимание, которое нужно уделять покупке подержанного автомобиля. Приведенные выше советы помогут избежать попадания в автомобильную аварию.
Инструмент для ремонта лонжеронов (Rail saver)
Тим Герхардс (Tim Gerhards), американский специалист по ремонту кузова, работающий в этой области с 1986 года, придумал инструмент, помогающий устранять вмятины и изгибы на лонжеронах, воздействуя на неровности изнутри. Это достаточно новое изобретение. Инструмент называется Rail saver (буквально переводится как спасатель лонжерона). Он представляет собой металлический корпус, к одному концу которого прикручивается гидравлический цилиндр, подключённый к насосу. Внутри корпуса находится металлическая труба.
На один конец этой трубы воздействует гидравлический цилиндр, а на другом конце расположен клин, который постепенно поднимает часть корпуса, где тоже расположен клин. Получается что-то вроде длинного домкрата, который вставляется внутрь лонжерона до того места, где находится изгиб и производится воздействие на изгиб или вмятину изнутри лонжерона. К месту в инструменте, которое поднимается, могут прикручиваться наковальни разных форм, которые идут в комплекте. Таким образом, этот инструмент может воздействовать на вмятины и складки, образовавшиеся при смещении лонжерона, изнутри.
Инструмент для выправления лонжеронов изнутри Rail saver помещён внутрь лонжерона. Стрелкой показано место, где находится складка, которую выправит инструмент.
При необходимости, с внешней стороны неровность простукивается молотком, а инструмент для выправления лонжеронов действует как поддержка. Так как для действия инструмента применяется гидравлический цилиндр с насосом, то реально убрать деформацию на металле лонжерона любой толщины без особых усилий. Самое главное правильно расположить инструмент в нужном месте. Для этого нужно измерить место расположения деформации и расположить инструмент внутри лонжерона на нужную длину. На корпусе инструмента имеется измерительная шкала.
В зависимости от размеров лонжерона, можно подкладывать деревянные блоки в его полость, чтобы как можно лучше расположить инструмент.
Инструмент Rail saver был протестирован и одобрен компанией General Motors для ремонта аварийных автомобилей в официальных сервисных центрах. Преимущество этого инструмента в том, что при его использовании отпадает необходимость вырезать сегменты в лонжероне для доступа к обратной стороне повреждения. Отпадает необходимость нагрева металла, тем более, что современная высокопрочная сталь чувствительна к нагреву и значительно ослабляется и теряет свойства.
Конструкция инструмента Rail saver достаточно простая и если её досконально понять, то можно изготовить такой инструмент самостоятельно.
Слева в верхней части корпуса инструмента виден клин, на который воздействует другой клин, поднимая его. Трубу с клином внутри корпуса толкает гидравлическая растяжка. Место с клином, которое поднимается при воздействии гидравлики, нужно установить напротив складки, внутри лонжерона. К этой части инструмента могут прикручиваться специальные наковальни/поддержки.
Ремонт и восстановление
Водители, поняв, лонжерон автомобиля что это, начинают внимательнее следить за состоянием своей машины. Когда наступает поломка, им стоит сразу обратиться в мастерскую. На практике, больше всего обращений приходится на восстановление передних деталей, так как задние деформируются крайне редко. Согнутые элементы вытягивают, используя установку. Но загвоздка заключается в том, что мастерам приходится почти полностью разобрать машину. Далеко не каждый человек возьмется за такую работу.
Лопнувший лонжерон можно восстановить с помощью сварочных работ, но лишь в том случае, когда его основная часть осталась в нормальном состоянии. Нужно понимать, что качество деталей уже не будет таким безупречным. На месте шва прочность снизится.
Облегчить ремонт лонжеронов помогут кронштейны. Иногда с их помощью детали крепятся к кузову, вместо сварки. Заменить элементы становится проще, при условии, что они в хорошем состоянии. Если детали подверглись сильной деформации, то ремонт окажется бесполезным делом.
Иногда водители стараются усилить лонжероны, добавляя им ребра жесткости. Но в данном случае они лишают детали амортизирующих свойств.
Советы профессионалов по эксплуатации лонжерона автомобиля
- Эволюция рамы. «Сначала для остова использовались твердые породы деревьев, иногда – трубы из металла. В 1910-х гг. на грузовых ТС стали применять рамы с открытым профилем.
Если знаешь английские термины, то понять, как выглядит лонжерон на автомобиле, не составит труда. Нередко его называют лестничным, потому что внешне он похож на лестницу. Элементы, расположенные продольно, обычно выполняют из открытого профиля. Поперечные балки по форме могут быть различными: К- и Х-образные, перпендикулярные. Куски рам могут быть соединены друг с другом с помощью сварки (в легковых машинах), заклепок (в грузовых ТС) либо болтов (выполняется на заказ).Рекомендуем
«Ремонт рулевой рейки «Ауди»: диагностика и способы» Подробнее
На сегодняшний день рамы на заклепках используют для грузовиков и пикапов. Некоторые инженеры считают Х-образные рамы лонжеронными, потому что они гораздо легче. Такие приспособления использовались в американских автомобилях 1950-х годов, в советских «Чайках» (ГАЗ-13 и ГАЗ-14). Основное преимущество лонжеронной рамы – технологичность и несложная конфигурация. Из недостатков – громоздкость, большой вес, что приводит к уменьшению полезного пространства в машине». - Как проверить лонжерон автомобиля перед покупкой.
«Если вы приобретаете машину с рук, то необходимо проверить лонжероны. Если их повело, то кузов может деформироваться. В итоге развал станет неверным и у покрышек увеличится износ, зазор между деталями кузова станет больше. Помимо этого, нужно помнить, что ездить на машине опасно при лопнувшем или сгнившем элементе. При большой скорости автомобиль теряет управляемость, потому что нарушена жесткость кузова. Во время аварии данный элемент обеспечивает пассивную безопасность, не позволяя кузову сминаться.Найти небольшое искривление элемента и изменение геометрии кузова возможно лишь на стенде. При этом глобальные деформации можно выявить и самостоятельно. Необходимо проверять:
- Развал и схождение. Если у детали неполадки, то развал и схождение колес машины будет неверным. Даже если провести настройку, то она будет постоянно сбиваться, и покрышки начнут неравномерно изнашиваться.
- Зазоры между деталями кузова. Если лонжероны неисправны, то зазоры между ними будут неравномерными. Такие проблемы видны даже на глаз.
- Внешние дефекты. Проблемы с деталями легко увидеть невооруженным глазом: нарушена геометрия кузова. Также можно посмотреть из смотровой ямы. Элементы не должны содержать сварных швов, дефектов, трещин. Обычно передняя деталь держит силовой агрегат. Задний лонжерон автомобиля идет под багажником, на нем закреплены задний бампер и фаркоп».
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? Какие последствия ждут автомобиль, если лонжерон «устанет» или «уйдет»? Может ли он лопнуть? Как выглядит? И, в конце концов, где находится этот элемент автомобиля? На все эти вопросы мы ответим в этой статье, при чем сделаем мы это так, чтобы понятно было всем водителям.
Лонжерон представляет собой трубу прямоугольного сечения, также его можно назвать продольной балкой набора кузова. Проходят они через заднюю или переднюю часть кузова. Конструкции корпуса отличаются по многим признакам, поэтому бывают лонжероны, проходящие насквозь между бамперами.
Лонжероны могут быть как составными (выглядит как набор железных деталей), так и цельными (изготавливаются штамповочным путем или фрезерованием – выглядит как цельная деталь). В стандартной конструкции обычно их два: левый и правый. Каждый делится на условных три части: задний, передний и средний лонжерон. К тому же передний левый, лонжерон крыла и задний находятся выше, относительно. Относительно друг друга они чаще всего расположены параллельно, но в некоторых рамах они находятся под малым углом.
Лонжероны – это неотъемлемая часть любого авто, независимо от типа кузова. На фото вы можете посмотреть наглядно, где они находятся. Что касается материала, то чаще всего изготавливается из титановых или алюминиевых сплавов для кузова автомобиля, а также из композитных слоев. Основное сечение в детали – это швеллер (выглядит как П-образное сечение) – в самых нагруженных местах сечение увеличивается.
