Что такое лонжерон в автомобиле
Содержание:
- Недостатки
- Зачем нужен лонжерон в машине и что он собой представляет
- Изготовление переднего лонжерона консоли крыла
- Проблемы, связанные с лонжеронами
- Преимущества и недостатки
- Инструмент для ремонта лонжеронов (Rail saver)
- Основные проблемы конструкции
- Причины и последствия деформации
- Ремонт лонжерона автомобиля
- Преимущества конструкции
Недостатки
Есть у такой конструкции и минусы. Недостатки касаются взаимосвязи всех элементов. При аварии нарушается геометрия всех деталей, будь то правый лонжерон или левый. Причиной того является равномерная ударная нагрузка. При ДТП энергия распределяется по всей несущей конструкции. В случае с рамой повреждения были бы минимальными, а геометрию можно было бы восстановить очень легко. Лонжероны же обладают низкой ремонтопригодностью. В странах Западной Европы такой автомобиль и вовсе списывают в «тотал», особенно если удар коснулся зоны с заливной горловиной. Но в России такие машины пытаются восстановить. И это не замена лонжерона, а вытягивание деформированного элемента на стапеле — специальном стенде для выравнивания геометрии кузова. Мастер зацепляет клещами за край кузова и ровняет поврежденные поперечины. Но беда в том, что при ДТП повторно прежнюю безопасность лонжерон не обеспечит. Он не будет гасить и смягчать удар так, как в первый раз, тем более, если была произведена сварка в ответственных местах. Внешне восстановленный автомобиль выглядит как заводской, однако о пассивной безопасности говорить не приходится.
Обратите внимание: при некачественном ремонте такой автомобиль можно распознать по неравномерным зазорам. Если они слишком большие и расходятся в разных местах, значит, машина побывала в серьезном ДТП
Не стоит приобретать подобные авто даже за полцены. Это чревато последствиями.
Отметим, что с лонжеронами связаны многие системы, и при малейшем нарушении геометрии это проявляется в управлении. На таком авто невозможно выставить развал-схождение, из-за чего на скорости машина будет «искать дорогу» или уходить в одну сторону. Возможна также неправильная работа трансмиссии, поскольку мотор будет наклонен под углом. На «тотальных» авто часто лопается лобовое стекло. Чтобы этого не случалось, мастерам порой приходится производить ювелирную работу по выставлению геометрии. Но не каждый специалист это может сделать.
Зачем нужен лонжерон в машине и что он собой представляет
Для того, чтобы понять, что представляет собой лонжерон автомобиля, следует углубиться в такое понятие, как силовая структура кузова. Дело в том, что кузов любого современного авто представляет собой сложное сочетание навесных панелей и внутренних силовых элементов, а также специальных зон программируемой деформации, предназначенных для погашения энергии удара в случае возможного столкновения.
Тем не менее, весь кузовной конструктив должен основываться на жестких элементах, который выполняют собой роль силового каркаса, деталей, которые обеспечивают всей конструкции необходимый запас прочности.
Первые кузова автомобилей строились на основе жесткой металлической рамы. Подобная компоновка активно используется и сегодня при изготовлении рамных внедорожников. Тем не менее, рамные кузова изначально имели существенный недостаток – высокую массу автомобиля, «львиная доля» которой приходилась как раз таки на стальную раму. Именно по этой причине производители транспортных средств перешли на безрамную компоновку, а роль силовых элементов стали выполнять лонжероны.
Конструктивно лонжерон представляет собой металлическую деталь, используемую для обеспечения жесткости кузовных панелей. Чаще всего она выполняется в виде металлического профиля, выполненного в виде жесткой коробчатой балки из легированной стали.
Лонжерон проходит сквозь переднюю либо заднюю часть кузова автомобиля и играет роль своеобразной несущей конструкции, придающей жесткость всей конструкции. При этом именно на лонжерон приходится большая часть конструктивных нагрузок, как от массы самого кузова, так и от колебаний, возникающих при движении транспортного средства. Чем жестче конструкция лонжеронов и кузова – тем лучше управляемость автомобиля и его «поведение» в поворотах.
Изготовление переднего лонжерона консоли крыла
На этом рисунке показан I – образный алюминиевый профиль с размерами 10 см на 15,2 см, который я использовал для обеспечения правильности формы и прямолинейности размеров. Вот так лонжерон был зафиксирован для лучшей склейки.
Здесь показан отличный способ склейки и возможность убедиться, что все ваши поперечины и лонжероны склеились на 100%, и вы уверены в надежности склейки после всех процедур.
Пояс лонжерона прижимается сверху к фанере, алюминиевый профиль снизу обеспечивает плоскостность. Зазор между склеиваемыми поверхностями остается постоянным, а качество склейки просто феноменальное. Все что остается довести – это уклоны на задних лонжеронах и лонжероны у вас в руках.
Доведение профиля и создание скоса на лонжероне
Для того чтобы сделать уклоны на лонжеронах мне потребовалась настольная пила и минимальный набор приспособлений. В качестве наладки я использовал прямой брус 2,5 на 20 см, у которого одна из сторон использовалась в качестве направляющей. Брус я обработал предварительно, подогнав угол одной из его сторон по углу аэродинамического профиля. Закрепив лонжерон на брусе, и прогнав его через пилу, я перенес скос бруса на лонжерон.
Наладка для скоса несет в себе одну функцию – главное, чтобы заготовка не скользила во время обработки. Такой способ обработки гораздо более точный, чем ошкуривание, и помогает снять с заготовки гораздо больше материала
Конечно, обращение с настольной пилой требует определенного внимания и осторожности, но при определенной сноровке и навыке позволяет получить лонжероны, которые идеально будут соответствовать аэродинамическому профилю при экономии общего времени обработки
Проблемы, связанные с лонжеронами
Под воздействием нагрузок лонжероны с течение времени все же деформируются, особенно страдает передний (нагрузка от двигателя и его систем). Также, как и передние, задние могут трескаться и уставать. Под словом «уставать» предполагается зарождение трещины, которая со временем разрастается по всей детали. Разумеется, что авария тоже может оставить значительный след.
Что влечет за собой эксплуатация автомобиля, где повреждены лонжероны? Некоторые параметры машины нарушаются: незначительно, но меняется положение дверей, разъемов деталей кузова, положение силовой установки. Также страдает геометрия подвески. Из-за всех эти недочетов управляемость авто снижается. Поэтому при повреждении кузова нужно везти авто на диагностику – такое решение будет правильным.
Если лонжерон и вовсе лопнет, то вся конструкция кузова полностью разрушится. Именно из-за этого после ДТП специалисты смотрят на степень деформации этих элементов. Положение, в котором лонжероны находятся в автомобиле, тоже играет важную роль.
Статистика: примерно 90% всех работ, связанных с этой деталью, приходятся на передний лонжерон.
Такое повреждение может решиться быстро только с рамным лонжероном – там его просто меняют. Что касается несущего кузова, то иногда лонжероны замене просто не подлежат. Допустим, его немного помяло при аварии: такое повреждение исправляется при помощи специального стенда-каролинера. К примеру, на стенде находятся лонжерон передний левый и задний – при помощи удобного расположения механики замеряют все параметры, необходимые для исправления проблемы.
Бывает такое, что лонжероны автомобиля находятся в таком состоянии, что остается только замена. Смена деталей влечет за особой изменение свойств всего кузова. Ведь форму, материал и вес рассчитывает компания-производитель – в автомобильных центрах приходится импровизировать. Когда основные части лонжерона находятся в нормальном состоянии, то при помощи дуговой газосварки выполняют частичную замену.
https://youtube.com/watch?v=-IKZ-fDRlfk
При ремонте нужно настаивать на том, что по размеру и массе новый лонжерон не был больше старого. Некоторые предпочитают упрочнить новый, но нужно помнить, что такое решение может привести к потере амортизирующих свойств при ударе. Постоянные удары приведут к более серьезным последствиям. Не забывайте, что при ДТП первым делом проверяются лонжероны, а уж потом все остальное.
Преимущества и недостатки
Использование лонжеронов при конструировании кузовов автомобилей и уход от традиционной рамной компоновки кузова имеет ряд преимуществ при относительно небольшом количестве недостатков. К достоинствам использования лонжеронов следует отнести:
- резкое снижение массы кузова и автомобиля в целом;
- обеспечение большей жесткости на кручение и, как следствие, лучшую управляемость авто;
- относительную простоту конструкции;
- высокую безопасность такого типа кузова в случае дорожно-транспортного происшествия.
Тем не менее, несмотря на ряд существенных достоинств, у лонжеронов имеется и значимый недостаток – очень ограниченные возможности восстановления в случае деформации.
Связано это с тем, что передний и задний лонжероны намертво крепятся к кузову с помощью сварных швов. Параметры жесткости лонжерона и степень противодействия нагрузкам четко рассчитываются автопроизводителем. По этой причине восстановление лонжерона после сколь-либо значительного повреждения (подобная ситуация – не редкость в случае ДТП) приводит к тому, что деталь изменяет свои характеристики прочности и не способна полноценно выполнять свои «обязанности» по обеспечению жесткости кузова.
Видео — вытяжка лонжеронов автомобиля Volkswagen Tiguan:
При этом вварить новый лонжерон также не удастся ввиду конструктивных особенностей. Фактически, при повреждении лонжеронов любой ремонт становится весьма относительным, и заводские характеристики существенно ухудшаются.
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.
Основные проблемы конструкции
Как уже говорилось ранее, лонжерон — это такой автомобильный элемент, который постоянно подвергается нагрузкам и находится под весом кузова, двигателя и всего того, что есть в салоне с багажником. Из-за подобного воздействия спустя какое-то время возможно деформирование. Продолжительная и интенсивная эксплуатация провоцирует появление небольших трещин, в результате чего важнейшие автомобильные характеристики серьезно страдают. Параметры ухудшаются, а положение деталей по типу двигателя, подвески, крыльев сильно меняется. Во время ДТП геометрия лонжерона зачастую также претерпевает изменений, что нарушает общую кузовную конструкцию.
Когда в результате аварии лонжерон деформируется, геометрия подвески оставляет желать лучшего, снаружи авто появляются щели, которые не удается устранить. Наблюдаются проблемы с рулевым управлением, покрышки активнее изнашиваются.
Если происходит существенный удар, лонжерон полностью лопается, что окончательно разрушает кузовную конструкцию
Поэтому очень важно отслеживать его состояние, даже если водитель оказался в незначительном ДТП
Ремонтные работы
Обычно возникает потребность в ремонте передних лонжеронов – задние деформируются не так часто. Чтобы исправить деформацию, нужно воспользоваться специальным стенд-каролинером. Придется разбирать основные составляющие авто. Как показывает практика, даже самые опытные и квалифицированные мастера не всегда способны исправить деформированный лонжерон. Замена, как и ремонт, является крайне продолжительной, сложной и дорогостоящей процедурой.
Если ключевые части самой детали не пострадали, частично отремонтировать ее можно газосварочными работами
В таком случае важно понимать, что с помощью сварки не удастся добиться восстановления заводских качеств. Прочность все равно снизится, поэтому с выполнением основных функций могут возникнуть проблемы в дальнейшем
Если рама лестничная, замена лонжерона упрощается. При наличии возможности ремонта или замены необходимо приобрести новую деталь идентичных габаритов с деформированной. Как показывает практика, после ремонта утрачиваются амортизирующие свойства вышеописанной конструкции, поэтому при частых ударах владелец авто может столкнуться с серьезными последствиями.
Таким образом, лонжерон является именно той деталью, которая отвечает за безопасность транспортного средства, поскольку представляет собой ключевой несущий элемент. Владелец автомобиля должен на регулярной основе отслеживать техническое состояние этой конструкции, осознавать, к каким печальным последствиям могут привести проблемы с ней. Внутри лонжероны являются пустотелыми, из-за чего со временем скапливается грязь и влага, провоцирующая коррозию. Поэтому следует как минимум раз в год проводить диагностические мероприятия, а перед зимним сезоном не забывать о нанесении антикоррозийных смесей.
Причины и последствия деформации
Со временем металл под действием переменных нагрузок поддаётся эффекту усталости — на нём образуются трещины. Уже лет через десять прочная на вид конструкция слабеет, теряет былую выносливость. Не помогает ни азотирование, ни химико-термическая обработка. При попадании авто в ДТП, лонжероны сильно деформируются, одновременно ухудшая общие технические характеристики автомобиля. Возможно смещение двигателя, деталей подвески и трансмиссии. Да и весь кузов теряет заложенную прочность и геометрию, когда лопается лонжерон. Именно поэтому при осмотре машины на вторичном рынке специалист в первую очередь проверяет эти детали.
Легче восстанавливать рамную конструкцию. На несущих конструкциях дела обстоят намного хуже: здесь лонжерон выступает частью кузова, и в особо неудачных случаях менять его бессмысленно или просто невозможно.
Изгиб с течением времени
Лонжерон поддаётся ремонту при слабом, не резком изгибе. Для этого используется гидравлический станок растяжки или лебёдка. Резкий изгиб с острым углом — это уже потеря основной формы. Такой элемент практически невозможно восстановить: целесообразнее заменить часть трубы или всю балку.
Продольный изгиб прямого стержня — известная проблема в инженерии. Прямолинейная форма со временем теряет устойчивость.
Если лонжероны погнуло после ДТП
Детали просто сминаются, теряют начальную форму. Если лонжерон погнуло не сильно, его удастся выпрямить на
стапеле, каролинере. Если же он лопнул от удара, ремонтировать нет смысла. Остаётся только вариант переварки, частичной или полной. Старая часть срезается болгаркой, затем устанавливается новый кусок трубы. Обязательна антикоррозийная обработка деталей и покраска.
Одновременно с лонжеронами, после аварии страдают такие части кузова, как дверные разъёмы, крылья, изменяется положение подвески и двигателя, нарушается форма подвески, на наружной части кузова образуются трещины.
Трещина или полный разрыв
Небольшие трещины и незначительные повреждения могут ремонтироваться. Помощь в данном случае окажет сварочный аппарат. Надо аккуратно заварить трещины, если детали не алюминиевые или титановые: такие лонжероны плохо свариваются.
Полный разрыв лонжерона — это плохо. Страдает вся конструкция кузова, особенно несущего типа. Чаще остальных повреждаются без возможности ремонта передние лонжероны автомобиля.
Последствия деформации или разрушения лонжерона крайне негативны для машины. Неправильный развал и повышенный износ шин, увеличение люфта между деталями кузова, снижение кузовной безопасности, — лишь несколько примеров печальной развязки. На высокой скорости слабая жёсткость кузова может привести к потере управляемости, травмам и человеческим жертвам.
Проверяются лонжероны грамотно только на стенде. Однако есть несколько способов это сделать и без оборудования. Если плохо запираются двери, крышка багажника, наблюдается неправильный развал/схождение колёс, визуально осмотрите детали. Наличие трещин, очагов коррозии — повод срочно обратиться за помощью в автосервис!
Loading… Category: КУЗОВ
Ремонт лонжерона автомобиля
Ремонт лонжеронов автомобиля либо их замена производится в зависимости от того, как высока степень повреждения. Обычно изменения элементов происходят во время различных ДТП. Помимо этого, поводом для того, чтобы менять полностью или частично деталь, может стать появление коррозии, трещин, возникших в ходе эксплуатации автомобиля.
Если после аварии повреждение без резких изломов, то деталь можно отремонтировать. При наличии острых углов (менее 90°) на небольшом участке, трещин, коррозии, от которых проблематично избавиться после вытягивания, элемент подлежит частичной либо полной замене. Структура и характеристики металлической детали меняются при наличии таких повреждений.
Рекомендуем
«Порядок ремонта насос-форсунок «Скания»» Подробнее Элементы, которые имеют значительные повреждения и выполнены из ультрапрочной стали (UHSS-Ultra High Strenth Steel), чаще других нуждаются в замене. Дело в том, что их нельзя отремонтировать либо ремонт связан со значительными сложностями. Прочность такого сплава ослабляется в результате нагрева.
Подготовительные мероприятия перед заменой лонжерона:
- Напомним, что для правильной замены элемента нужно знать расстояния между контрольными узлами кузова. Такая информация должна быть в мануале по ремонту вашей машины. Как вариант, посмотреть аналогичные узлы целой детали с другой стороны (см. статью о том, как измерить геометрию кузова). Еще понадобиться линейка, рулетка и уровень.
- До того, как проводить замену лонжерона автомобиля, нужно немного приподнять ТС, снять колеса и установить по уровню на стапель либо на упоры.
- Если необходимо, то до начала замены убрать мотор и компоненты подвески. Иногда, при частичной смене детали, можно двигатель не снимать.
- Перед тем как менять элемент, нужно провести его вытягивание.
- Следует выключить систему подушек безопасности (SIR).
- Далее необходимо снять и изолировать минусовую клемму АКБ.
- В процессе электродуговой сварки возникают электромагнитные колебания, которые способны вывести из строя электронику машины. Необходимо проверить, чтобы в момент сварки в радиусе 30 см не было электронных устройств.
- Нужно провести демонтаж всех элементов, которые прилегают к лонжерону.
Для полной замены переднего лонжерона нужно:
- Из зоны ремонта следует удалить герметик и антикоррозионные средства.
- Высверлить точки контактной сварки.
- Временно установить деталь. Провести контрольный замер расстояния между контрольными точками. Проверить при помощи уровня расположение детали по высоте, сравнив с целым лонжероном.
- Если установка выполнена верно, то можно проводить окончательное приваривание.
- Поставить на свои места все элементы, которые прилегали к лонжерону.
- Далее нанести герметик. Провести антикоррозионную обработку и окрашивание.
Обычно хватает и частичной замены данной детали.
При этом необходимо провести вытягивание элемента до изначальных размеров, вырезать и заменить только поврежденные его части. Такие действия оправданы тем, что при ремонте не будут затронуты точки сварки, выполненные на заводе, и герметик в неповрежденных зонах. Проводить частичную замену лонжерона можно только в тех местах, которые рекомендует производитель. Если выполнить замену неверно, можно нарушить жесткость и прочность машины.
Преимущества конструкции
У каждой конструкции есть преимущества. Так, «угловые» лонжероны позволяют колесу поворачиваться на больший угол, а устройства с вертикальным изгибом — приспустить центр тяжести авто и снизить уровень днища.
Детали с горизонтальным изгибом — конструктивные элементы, также дают возможность снизить уровень днища, повысив безопасность при ударе сбоку.
Для роста жесткости лонжероны укрепляются поперечинами. Последние бывают различного профиля — в виде буквы К, Х или быть прямолинейными.
Такой тип поперечин изготовлен из особого профиля, выполненного из надежного и устойчивого к деформациям металла.
Для повышения надежности в грузовом транспорте поперечины и лонжероны объединены специальными клепками, а в легковом транспорте — сваркой.
Немаловажный момент — фиксация кузова на раме, которая происходит с помощью специальных кронштейнов.
Рассматривая лонжеронную конструкцию в целом, стоит выделить следующие преимущества:
- Минимальный вес и жесткость на скручивание;
- Высокий уровень управляемости и динамики, а также минимальный расход топлива, обусловленный небольшой массой узла;
- Наибольшая пассивная безопасность. Последняя возможна, благодаря специальным зонам, которые «впитывают» лишнюю энергию и повышают уровень комфорта.
Передние лонжероны Toyota Mark II.
Стоит отметить и «ложку дегтя»:
- При поломке одного узла целостность и связи элементов конструкции нарушаются. Это связано с тем, что распределение нагрузки происходит равномерно по площади;
- Сложности в ремонте. При серьезных деформациях единственным выходом является замена узла.
Основные неисправности и проблемы, связанные с лонжеронами, способы устранения
В процессе эксплуатации возможны следующие проблемы:
- Деформация (искривление) по причине воздействия нагрузок длительные периоды времени. Стоит помнить, что лонжероны выполнены из металла, который со временем устает и повреждается.
- При попадании в аварию возможно сильное повреждение детали. В таких ситуациях многие параметры авто нарушаются. Так, при аварии возможно смещение подвески или силового узла по отношению к кузовной части, изменение местоположения крыльев или дверей, деформация геометрии кузова, возникновение явных трещин с наружной части и так далее.
При явном повреждении (появлении трещин) в детали разрушается и целостность конструкции.
Вот почему после ДТП стоит убедиться в отсутствии деформации узлов. На практике в 90% случаев после аварии приходится ремонтировать лонжероны спереди.
Способ восстановления определяется с учетом серьезности проблемы и повреждений демпферного участка. Так, лонжерон, составляющий часть рамы, поменять несложно. Если же узел — часть несущего кузова, то восстановительные работы могут быть бесполезны.
Возможность ремонта зависит от степени деформации:
- При минимальном повреждении узел вытягивается на специальном стенде, после чего проверяются параметры детали;
- При серьезной деформации лучший вариант — замена. Если же пытаться внести исправления в искаженную деталь, то возможно изменение структуры и снижение прочности конструкции. Итог — ухудшение характеристик кузова.
Возможны ситуации, когда замена производится не полностью. В таком случае новые детали крепятся с помощью сварки. Применение муфт для соединения конструкций запрещено.
Нельзя забывать, что главная функция лонжерона — усилить кузов, поэтому в процессе ремонта максимальное внимание уделяется прочности. С другой стороны, чрезмерное усиление узла приводит к снижению амортизационных функций, что недопустимо
С другой стороны, чрезмерное усиление узла приводит к снижению амортизационных функций, что недопустимо.
Так что при ремонте стоит учитывать данный параметр и стараться не завышать уровень жесткости.