Кузова транспортных средств

Кузова транспортных средств

 

Автомобили могут иметь множество вариантов кузовов. Частично мы уже рассмотрели эту тему. Но сейчас хотелось бы поговорить о кузовах коммерческого транспорта. Коммерческий транспорт, это рабочий инструмент бизнеса. Главное достоинство таких машин, это вместительный кузов и неприхотливость в использовании. Вот о том, какими бывают кузова транспортных средств коммерческой направленности, мы и поговорим в этой статье.

 

 

Классификация кузовов коммерческого транспорта

 

Типы коммерческих автомобилей

 

Коммерческие автомобили используются для безопасной и экономичной перевозки людей и грузов. В этом отношении степень эконо­мической эффективности определяется от­ношением полезного пространства к общему объему автомобиля и отношением полезной нагрузки к его полной массе. Размеры и масса ограничены нормативными законодательными актами.

 

Обзор коммерческих автомобилей

 

Широкий спектр типов автомобилей отве­чает потребностям локальных и междугород­ных перевозок, а также требованиям, предъ­являемым на стройплощадках и в особых областях применения (примеры на рис. «Обзор коммерческих автомобилей» ).

Конструкция кузова коммерческого автомобиля

 

Из-за широкого спектра типов автомобилей процесс расчета размеров кузовов (унифицированного кузова, салона, шасси и т.д.) имеет большую важность уже на самых ран­них стадиях проектирования. На опыте срав­нимых автомобилей определяются эталоны конструкции (массовые серии, самые небла­гоприятные варианты) путем моделирования и расчетов на основе постепенно улучшаемых моделей по методу конечных элементов (FEM) или с помощью моделирования нескольких кузовов (MKS). Таким образом, жесткость, эксплуатационную пригодность, вибрацион­ные, акустические характеристики, поведение при краш-тесте соответствующих вариантов кузовов можно в существенной степени узнать вычислительными методами, еще до начала испытаний. При расчете кузовов также учиты­ваются требования (международных) стандар­тов безопасности.

 

 

Легкие коммерческие автомобили

 

Коммерческие автомобили малой грузоподъ­емности (2-7 т) используются для местных перевозок людей, товаров и грузов. Легкие грузовики с более мощными двигателями все больше используются и в перевозках на дальние расстояния (экспресс-доставка, ночная доставка). В обоих случаях предъявляются жесткие требования к манев­ренности, динамике, комфорту и безопасно­сти эксплуатации.

Варианты кузовов легких коммерческих автомобилей

 

Обзор малотоннажных фургоновКонструктивная концепция основывается на переднем расположении двигателя, приводе на передние или задние колеса, независимой или зависимой подвеске, полной массе 3,5 т и более, сдвоенных колесах на задней оси.

Линейка продукции включает в себя универсальные грузовые автофургоны с закрытым кузовом и автомобили с кузовами-платформами, а также грузовики с низкорамными и высокорамными платфор­мами со специальными надстройками и ка­бинами для экипажа (см. примеры на рис. «Обзор малотоннажных фургонов» ).

В легких грузовиках (полной массой до 6 т), кузова вместе с шасси образуют цельно­металлический грузовой блок (рис. «Легкий автофургон — несущая конструкция» ). Кузов и рама шасси состоят из элементов из штам­пованных металлических листов и профилей, как у легковых автомобилей.

Легкий автофургон - несущая конструкцияЛегкие автофургоны с кузовами платфор­менного типа имеют лестницеобразную раму с открытыми или закрытыми лонжеронами и поперечинами в качестве первичной несущей конструкции (аналогичную тяжелым грузови­кам, см. следующий раздел, рис. Лонжеронная рама грузовика» ).

Более крупные автофургоны обычно имеют отдельное шасси, как у крупнотон­нажных грузовиков (см. следующий раздел). Они имеют отдельный кузов, а кабина, из со­ображений комфорта и уменьшения шума, обычно крепится к раме на гибкой подвеске и таким образом частично изолируется от ви­браций шасси.

 

 

Коммерческие автомобили средней и большой грузоподъемности и автомобили-тягачи

 

В этом секторе грузовых автомобилей широко распространено разделение между несущим шасси и частично несущим кузовом. Макси­мальные размеры и максимально допустимая масса регламентируются законодательными нормами, иногда значительно различающи­мися от страны к стране. К примеру, в Европе максимальные размеры в отношении общей длины и длины полуприцепа изложены в Ди­рективе 96/53/EU. В зоне NAFTA ограничивается лишь длина полуприцепа, но не общая длина.

В большинстве случаев двигатель рас­положен спереди или под полом между осями. Автомобиль приводится через одну или несколько осей со сдвоенными шинами. В отдельных случаях задняя ось имеет оди­нарную ошиновку. Для строительных работ при движении по бездорожью используются автомобили со всеми ведущими колесами с межосевой и межколесной блокировкой дифференциалов и повышенным тяговым усилием.

Типы грузовых шасси

 

Типы грузового шасси (рис. «Типы грузовых шасси» ) обозначаются как N х Z/L, где N обозначает количество колес, Z — количество ведущих колес, a L — количество управляемых колес (сдвоенные считаются как одно). Если L не указано (например, 4×2), то автомобиль имеет два управляемых колеса.

 

Типы грузовых шасси

Шасси грузового автомобиля

 

Обычно ходовая часть имеет рессорную или пневматическую подвеску, передний и задний мосты. Пневматическая подвеска уменьшает ускорение кузова (повышение комфортабельности езды, уменьшение де­формации груза, повышение плавности хода) и позволяет легко переставлять сменные ку­зова (например, контейнеры) и отсоединять полуприцепы.

Трехосные автомобили (6×2) конструиру­ются с подкатным мостом, расположенным спереди или сзади приводного моста в целях повышения полезной нагрузки. Обладающие хорошей тягой грузовики 6×4 для строитель­ства часто имеют две скомбинированных оси, образующих подрессоренную тандемную теле­жку. Нагрузка на эти две оси компенсируется механически посредством расположенной между ними центральной точки приложения нагрузки. В случае с некомбинированными пневматически подрессоренными одиночными осями нагрузка на оси обычно компенсируется пневматически путем изменения жесткости пневматической подвески отдельных осей.

Рама грузового автомобиля

 

Рама — это несущий элемент грузового автомо­биля, к которому крепится кузов и на котором размещается кабина (рис. «Агрегаты грузового автомобиля» ). Агрегаты грузового автомобиляРама имеет лонжеронную конструкцию и состоит из продоль­ных и поперечных элементов (рис. Лонжеронная рама грузовика» ). Размеры продольных и поперечных элементов выбира­ются так, чтобы выдерживать жесткие условия эксплуатации и требования к грузоподъемно­сти (легкие и тяжелые грузовые автомобили), а также с учетом стоимости и массы. Выбор профилей разных сечений (количество и толщина) определяет уровень жесткости на кручение. Крутильно-гибкие рамы являются предпочтительными для грузовых автомоби­лей средней и большой грузоподъемности, поскольку они облегчают работу подвески на неровной дороге. Крутильно-жесткие рамы более подходят для грузовых автомобилей и автофургонов, имеющих небольшие размеры.

 

Лонжеронная рама грузовика

 

Соединения элементов рамыПомимо мест приложения нагрузки, крити­ческими местами конструкции рамы являются участки соединения боковых и поперечных элементов (рис. «Соединения элементов рамы» ). Специальные пластины для соединения или отштампованные концы поперечных элементов образуют широкое основание соединения. Узловые соединения крепятся заклепками, болтами и при помощи сварки. Дополнительное усиление в специфи­ческих точках осуществляется посредством вставок в виде уголка или швеллера.

Рама также служит для размещения широ­кого спектра навесных деталей — топливных баков, держателей аккумуляторных батарей, воздушных баллонов, системы выпуска ОГ, за­пасного колеса. Здесь конфигурация зависит от области применения. Специальные установки, такие как подъемные краны и платформенные подъемники, тоже монтируются на раму для со­ответствующих областей применения.

 

 

Кабина водителя грузового автомобиля

 

Существует ряд вариантов кабины, зависящих от концепции автомобиля. В конструкции ка­бины на автомобилях по доставке небольших партий грузов и автомобилях-фургонах дол­жен быть предусмотрен низкий удобный вход. На транспортных средствах, предназначенных для дальних перевозок, наиболее важным будет обеспечение достаточного внутреннего пространства и комфорта. Модульная концеп­ция конструкции позволяет создавать укоро­ченные, средние и удлиненные версии кабин и в то же самое время сохранять те же размеры передней, задней частей и дверей.

Кабина соединяется с рамой через под­веску. Различают комфортабельные и стандартные подвески с различными ком­бинациями пружин и амортизаторов или по­перечными листовыми рессорами с частотой собственных колебаний 1-6 Гц.

Кабина водителяС точки зрения конструкции различаются автомобили с кабиной над двигателем (СОЕ) и с кабиной позади двигателя (СВЕ) (рис. «Кабина водителя» ). В транспортных средствах с расположением кабины над двигателем (СОЕ) перегородка моторного отсека и система рулевого управ­ления размещаются справа в передней части автомобиля. Двигатель находится под высоко расположенной кабиной (специальная кабина с плоским полом для движения на дальние расстояния) или под туннелем между водите­лем и напарником. Вход в кабину находится (несколько дискомфортно) перед или выше передней оси. Механический (предварительно скрученный торсионный стержень) или гидрав­лический механизм подъема кабины обеспечи­вает достаточно хороший доступ к двигателю.

В грузовом автомобиле с кабиной, позади двигателя (СВЕ) силовой агрегат расположен перед интерьером кабины, ниже стального или пластикового капота. Водитель заходит в кабину за передней осью.

Стандарты, которым должна соответство­вать кабина в плане аэродинамики, выбора материалов, коррозии и оборудования те же, что и стандарты для кузовов легковых авто­мобилей.

Конструкция кузова грузового автомобиля

 

Специализированные конструкции кузовов, такие, как бортовая платформа, стандартный фургон, кузов типа «фургон», грузовой авто­мобиль с низкой платформой, автомобиль — цистерна, бетоносмеситель и т.п., позволяют осуществлять экономичные и эффективные перевозки разнообразных грузов и материа­лов. Кузов и несущая рама иногда соединя­ются посредством вспомогательных рам с неположительными или положительными креплениями. Для соединения рамы (которая обычно имеет низкую прочность на кручение) с жестким кузовом требуются особые конструк­тивные элементы (например, подрессоренные крепления в передней части кузова).

Автопоезда и тягачи с полуприцепами ис­пользуются в перевозках на дальние расстояния (рис. «Обзор коммерческих автомобилей» ). По мере увеличения размера транс­портного средства уменьшаются затраты на перевозку груза. Грузовой объем возрастает при уменьшении пространства между кабиной, платформой и прицепом (автопоезд большой грузоподъемности, рис. d, «Обзор коммерческих автомобилей» ). Преимущества седельных автопоездов заключаются в исполь­зовании большей грузовой площади и в более эффективном применении тягачей. Меры улуч­шения аэродинамики, такие, как передняя и бо­ковая отделка кузова автомобиля и специальные аэродинамические отражатели, расположенные между кабиной и кузовом, могут успешно при­меняться для минимизации расхода топлива.

Автобусы

 

На рынке автобусов предлагаются варианты практически для любой области применения. Благодаря наличию автобусов самых разных типов с широким диапазоном различий по размеру (длине, высоте, ширине) и назначе­нию, рынок автобусов предлагает эти транс­портные средства практически для любой области применения (рис. » Обзор автобусов» ).

 

Обзор автобусов

Типы автобусов

 

Микроавтобусы

 

Перевозят приблизительно до 20 пассажи­ров. Выпускаются на базе развозочных ком­мерческих автомобилей или автофургонов полной массой до 4,5 т.

Мини- и средние автобусы

 

Автобусы, предназначенные для перевозки до 25 человек, называются мини- или средними автобусами. Четкой грани между миниавтобу­сами и средними автобусами не существует. В большинстве своем они разрабатываются на базе развозочных коммерческих автомобилей или автофургонов полной массой до 7,5 т. Они иногда строятся на шасси легких автофургонов с лонжеронной рамой, либо используется уни­фицированная цельнометаллическая структура. Измененная конструкция подвески и специальное исполнение кузова (например, с гибкими крепле­ниями) позволяют обеспечить оптимальный ком­форт для пассажиров и снизить уровень шума.

Городские автобусы

 

Автобусы этого типа совершают поездки на регулярных маршрутах и имеют салон с ме­стами для проезда пассажиров сидя и стоя. Небольшие расстояния между остановками на городских и пригородных маршрутах требуют быстрой посадки-высадки пассажиров. Это достигается наличием широких быстро откры­вающихся и закрывающихся дверей, низкой высотой ступенек (около 320 мм) и низким расположением пола (около 370 мм).

Основные технические данные стандарт­ного городского автобуса:

  • Длина-приблизительно 12 м;
  • Допустимая полная масса-18 т;
  • Количество сидений-32-44;
  • Вместимость — приблизительно 105 пас­сажиров.

 

Использование двухэтажных автобусов (дли­ной 12 м, вместимостью приблизительно 130 пассажиров), трехосных автобусов (длиной до 15 м, вместимостью приблизительно 135 пассажиров) и сочлененных автобусов (вме­стимостью приблизительно 160 пассажиров) позволяет увеличить провозную способность автобусных маршрутов.

Междугородные автобусы

 

В зависимости от области применения (пере­возка стоя не разрешается на скорости более 60 км/ч), используются конструкции с низким полом и низкой посадкой (как в городских ав­тобусах) или с высоким полом и небольшими багажными отделениями (очень похожие на туристические). Междугородные автобусы имеют длину 11-15 м (18 м — для сочленен­ных автобусов).

Туристические автобусы

 

Предназначены для комфортного сообщения на средние и дальние расстояния. По конструк­ции они различаются от низких двухосных стандартных автобусов до двухэтажных меж­дугородных автобусов-люкс с отдельной каби­ной для водителя и имеют длину от 10 до 15 м.

Конструкция кузова автобуса

 

Облегченная конструкция на основе несу­щего кузова (цельнометаллическая струк­тура): рамы кузова и основания, прочно сва­ренные вместе, состоят из штампованных элементов решетчатого типа и прямоуголь­ных труб (рис. «Унифицированный кузов автомобиля» ).

 

Унифицированный кузов автомобиля

 

В случае с шасси, кузов располагается на несущей лонжеронной раме (как у тяжелых грузовиков). За исключением мини- и сред­них автобусов эта конструкция редко встре­чается в Европе.

Системы шасси автобусов

 

Горизонтально или вертикально располо­женный двигатель устанавливается сзади и служит приводом заднего моста. Пневмати­ческая подвеска всех осей обеспечивает до­статочный уровень устойчивости во время движения и высокий комфорт. Междугород­ные и экскурсионные автобусы, в основном, оборудованы передней независимой под­веской. На всех осях автобуса применяются дисковые тормоза (часто в тормозных систе­мах используются тормоза-замедлители).

 

 

Пассивная безопасность грузовых автомобилей

 

Пассивная безопасность призвана ограничить последствия ДТП и защитить других участни­ков движения. Систематическая регистрация ДТП, исследования грузовиков, попавших в ДТП, и интенсивная компьютерная оптимиза­ция помогают разработать меры безопасности.

Требования к пассивной безопасности

 

Вообще говоря, должна быть продемонстриро­вана эффективность и прочность систем удер­живания водителя и пассажиров. Поэтому при расчете размеров кузовов грузовых автомобилей должны учитываться такие аспекты, как проч­ность и жесткость точек крепления ремней безо­пасности на сиденьях и соответствующих элемен­тов кузова (полозья сидений, пол, рама и т.д.).

В случае возникновения ДТП кабина водителя и пассажирский салон должны сохранять необ­ходимое пространство для выживания водителя и пассажиров, и в то же самое время уровень замедления не должен превышать чрезмерных значений. Существует ряд решений этой про­блемы, зависящих от концепции автомобиля.

Для грузовых автомобилей по доставке товаров и автофургонов передняя часть кон­струкции должна включать средства демпфи­рования энергии, как это предусмотрено для легковых автомобилей. Несмотря на более короткие пути деформации и более высокий уровень высвобождаемой энергии, физио­логически допустимые пределы не превыша­ются практически ни одного показателя краш-тестов легковых автомобилей (требования законодательства и стандартные испытания).

У легких автофургонов должны быть также обеспечены функции, предотвращающие трав­мирование пассажиров из-за неконтролируе­мого движения груза. Статическая и динами­ческая прочность таких функций (перегородки, клетки и сети) должна быть просчитана мате­матически или определена путем испытаний.

Задний противооткатный брус, устанавливаемый на грузовом автомобилеВ грузовых автомобилях боковые элементы, проходящие до переднего бампера, могут по­глощать высокие значения сил, действующих в продольном направлении. Такие меры пассив­ной безопасности основаны на анализе ДТП и призваны улучшить конструкцию кабины. Испытания на статические и динамические напряжения, ударную прочность передней и задней поверхностей кабины, а также на воз­действие таких нагрузок на крышу позволяют моделировать напряжения, получаемые во время реальных столкновений. Они описаны в Правилах ЕСЕ R29, но прохождение этих ис­пытаний как условие сертификации требуется лишь в немногих европейских странах.

Статистический анализ данных о ДТП по­казывает, что самым безопасным средством перевозки пассажиров является автобус. Ста­тические испытания крыши под нагрузкой и испытания с динамическим опрокидыванием свидетельствуют о прочности кузова. Исполь­зование замедляющих пламя и самогасящихся материалов для оборудования пассажирского салона сводит риск пожара к минимуму.

Поскольку в дорожном движении участвует много разных типов автомобилей, то столкно­вения между легкими и тяжелыми автомоби­лями неизбежны. В результате разности масс транспортных средств и несовместимости гео­метрии автомобилей и конструктивной проч­ности риск получения ранения в автомобиле небольшого размера значительно выше.

Скорость Δv при центральном пластичном ударе для лобовых столкновений или столкно­вений при движении в одном направлении (ав­томобиль 1 и автомобиль 2) определяется как

μ = m2 / m1; Δv1 = μvr / 1+μ; Δv2 = vr / 1+μ

где:

m1и т2 массы автомобилей,

vr — от­носительная скорость до удара.

Боковые, передние и задние защитные сред­ства, препятствующие подъезду под автомо­биль, позволяют уменьшить опасные условия, при которых более легкий автомобиль попа­дает под более тяжелое транспортное средство. Иными словами, они призваны защитить дру­гих участников дорожного движения (рис. «Задний противооткатный брус, устанавливаемый на грузовом автомобиле» ).

В следующей статье я расскажу об освещении автомобиля.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *