Укрепляем кузов автомобиля при помощи специальных усилителей. Усиление кузова автомобиля распорками

Многие автолюбители хотят видеть под капотом автомобиля растяжки, а в салоне - каркас безопасности, что кроме удовлетворения "спортивных" интересов придает дополнительную жесткость кузову и улучшается управление автомобилем.

Растяжки - распорки

Иногда тюнинговщики исправляют ошибки конструкторов. Бывает кузов хлипкий и как следствие - посредственная управляемость. Кроме того, в "хлипких" неукрепленных кузовах ресурс снижается из-за появления трещин в металле и надрывов, где появляется коррозия. При этом "расшатанный" кузов вызывает снижение пассивной безопасности, ухудшение управляемости и устойчивости. Выходит, что при эксплуатации в наших условиях - растяжка не лишняя опция.

Необходимо отметить, что расстояния между чашками кузова автомобилей одной модели из-за допусков на неточность могут быть разными. Если в иномарках разбег между контрольными точками может составлять пару миллиметров, то в отечественных машинах 10 мм - не предел. Поэтому есть распорки регулируемые и нерегулируемые.

Несъемные конструкции получаются в результате крепления распорок с помощью сварки. При этом распорка получается вваренной в силовую структуру кузова, что обеспечивает самую прочную и жесткую конструкцию. Поскольку даже сильно затянутое резьбовое соединение может "дышать", то при сварке это исключено, посему к качеству сварных швов предъявляются высокие требования.

Существуют растяжки, которые устанавливаются снизу автомобиля. Это дополнительный подрамник, который может располагаться как продольно, так и поперечно. Конструкция поперечной балки-растяжки связывает опоры (стойки) крепления рычагов подвески. Вышеперечисленные дополнительные элементы не позволяют кузову "играть" и "расползаться".

Материалы для изготовления балок-растяжек: углеродистая и нержавеющая сталь, алюминий, титан. Сечение профиля растяжки напоминает простые геометрические фигуры: круг, овал, квадрат, прямоугольник. Кроме практического применения, балки выполняют декоративную функцию. Для этого растяжки или окрашивают в "боевые" цвета, или хромируют.

Единственное о чем стоит подумать перед установкой растяжки, то, что автомобильный кузов рассчитан, чтобы во время удара мог деформироваться, сложиться определенным образом. Поэтому при установке растяжек возникает противоречие между дополнительной жесткостью и направлением деформации.

Каркас безопасности

Каркас бывает съемным и неразборным (вваренным). Разборный - чаще всего клетка безопасности в салоне, закрепленная к боковой стойке, порогу-полу. Вваренный - сложный по конструкции каркас, связанный с силовой структурой автомобильного кузова, применяется при серьезном тюнинге. К спортивным и гоночным каркасам предъявляют жесткие требования по форме, размерам, применяемым материалам и установке.

При установке большинства сложных каркасов машина превращается из 4-5 местной в двухместную. Поскольку задние сиденья отдают для переплетения и крепления труб. Исходя из размера труб их установки, каркас создает определенные трудности с обзорностью. К ним крепят четырех- или пятиточечные ремни безопасности.

Материалом для изготовления каркасов является сталь, иногда алюминий. Средний каркас безопасности весит 25-40 кг. Часто его окрашивают в яркие цвета. Поверх труб на некоторые участки наносят защиту и обшивают элементы поролоном или вспененной изоляцией. Спортивный автомобиль без каркаса безопасности не допустят к соревнованиям.

есткость кузова - это его свойство упруго сопротивляться внешним cтатическим и динамическим нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации автомобиля. Чем выше жесткость, тем лучше управляемость и маневренность машины, особенно на высоких скоростях.

С увеличением жесткости повышается комфортность автомобиля - за счет снижения вибраций, отсутствия скрипов панелей и обивки салона, и т.д. Вот почему кузова современных автомобилей стремятся делать более жесткими.

Жесткость во многом зависит от типа кузова (седан, хэтчбек и др.), конструкции ("геометрии" и способа крепления крыльев, бамперов), размеров машины, количества дверей, величины оконных проемов и даже положения спинок задних сидений. Имеет значение способ крепления лобового и заднего стекол: их вклеивание увеличивает общую жесткость кузова на 20-40%. Улучшают эту характеристику и дополнительные силовые элементы - например, распорки-усилители между задними или передними чашками стоек подвески.

На кузов автомобиля постоянно действуют различные силы, среди них и воздействие дороги и инерция и боковой ветер и т.д. Понятно, что далеко не каждое воздействие он может выдержать достаточно успешно. Для владельцев отечественных автомобилей знакома, например такая ситуация, когда после длительной стоянки на неровной поверхности в ситуации, например постановки автомобиля на домкрат начинает заклинивать двери. Для качественно изготовленного автомобиля, например, важна поэтому такая характеристика, как жесткость на скручивание, в случае если этот показатель недостаточен, то автомобиль достаточно быстро изнашивается и теряет управляемость.

Такая характеристика как жесткость кузова напрямую зависит от его типа. Самыми устойчивыми в этом плане являются купе и хэтчбеки. Их форма позволяет относительно легко противостоять нагрузкам на изгиб при прохождении поворотов. К наименее жестким относятся универсалы и микроавтобусы. При эксплуатации автомобиля с недостаточной жесткостью в первую очередь страдают передняя и задняя подвески, это происходит по причине размягчения металла в местах, где прикрепляются рычаги подвески. Кузов разрушается, начиная со сварочных швов, затем в этих местах появляются очаги коррозии, которые затем начинают расширяться все дальше и дальше.

При проектировании автомобиля рассчитывается несколько типов жесткости кузова - на кручение и на изгиб (продольная жесткость кузова и поперечная жесткость кузова). Жесткость на кручение - это сопротивление кузова закручиванию вдоль его продольной оси.

Большинство современных легковых автомобилей имеет неразъемные стальные несущие кузова бескаркасной конструкции, что снижает их массу. Жесткость таких кузовов обеспечивается наличием в них специальных элементов - лонжеронов, продольных и поперечных балок. Для увеличения жесткости кузовов из тонколистовой стали широко применяются сварные коробчатые детали, а также силовые распорки и стойки, которым придают определенную форму и сечение. Наибольшая жесткость у кузовов типа седан, меньшая - у хэтчбеков и удлиненных кузовов универсалов. Дополнительному усилению кузова обычно подвергаются спортивные машины: на них устанавливаются добавочные усилители-распорки, а в салоне - силовой каркас безопасности из тонкостенных стальных труб.

После 4-6 лет эксплуатации автомобиля жесткость кузова заметно уменьшается из-за коррозии металлических элементов - как силовых, так и облицовки. Особенно быстро ржавчина поражает тонколистовые детали, соединенные точечной сваркой. Нарушение жесткости несущих элементов кузова снижает общую его прочность и может сделать дальнейшую эксплуатацию автомобиля опасной. Заезд одним колесом на бордюр, подъем автомобиля на домкрате, диагональное вывешивание на бездорожье, прохождение поворота - во всех этих ситуациях нагрузки на кузов стремятся скрутить его вокруг продольной оси. Если жесткость кузова невелика, то после поддомкрачивания у машины перестают нормально открываться и закрываться двери, на бугристой дороге начинают «дышать» все панели в салоне. Реакции на повороты руля становятся "размазанными" - изгиб кузова и податливость металла в зонах крепления рычагов подвески вносят рассогласование в работу передней и задней подвесок. К тому же постоянное скручивание заставляет кузов стареть интенсивнее. Начинают потихоньку «раскрываться» сварные швы, в образовавшиеся микротрещины пробирается коррозия... Рыба гниет с головы, а кузов - с ослабленных, нагруженных участков.

Измеряется крутильная жесткость кузова в ньютон-метрах на градус (Нм/град.). Чем выше эта величина, тем меньше деформируется кузов от приложенной скручивающей нагрузки. Например, для автомобилей с рамной конструкцией жесткость на скручивание была невелика и редко превышала 4000 Нм/град. Несущие кузова легковых автомобилей 60-90-х годов были уже жестче - нормой считались величины 5000-10000 Нм/град. Но современные высочайшие требования к управляемости и пассивной безопасности заставляют автомобильных инженеров идти на всяческие ухищрения. Кузова автомобилей последнего поколения разрабатывают с помощью компьютерной оптимизации, а в производстве используют особо прочный металл, лазерную сварку и клееные соединения. Поэтому в технических описаниях таких машин, как Volvo, Mercedes-Benz или BMW, с гордостью упоминается о жесткости кузова свыше 20000 Нм/град.!

Интересно, как на этом фоне выглядят отечественные автомобили? Жесткость кузовов большинства вазовских машин - это и вся "классика", и все серийные переднеприводные модели - лежит в пределах 6000-8000 Нм/град. То есть гордиться вазовцам особо нечем.

Как показывает практика, чем жестче и крепче кузов, тем лучше показатели управляемости автомобиля, а также характеристики его ходовой части. Один из эффективных способов сделать кузов определенных моделей марки ВАЗ – установить пространственный гоночный каркас или специальную растяжку задних опор.

Есть также и другой вариант сделать кузов автомобиля жестче, к примеру, использовать специальный усилитель кузова. Кстати, по мнению ведущих экспертов, этот вариант считается самым эффективным, при этом имеет неплохую совместимость с моделями марки ВАЗ.

Как установить усилитель кузова своими руками

После установки усилителя кузова, существенно увеличивается устойчивость машины при движении по не совсем ровным дорогам нашей страны, а также на высоких скоростях. Повысить жесткость кронштейна крепления двигателя можно при помощи комплекта опор - «Спорт». После установки этого комплекта перемещение силового агрегата во время эксплуатации существенно уменьшается, сокращается также амплитуда колебаний двигателя, это способствует улучшению переключения передач. Такой комплект рекомендуется устанавливать на спортивные автомобили, а также модели, которые находятся в процессе тюнинга.

Жесткость кронштейна увеличивается благодаря кронштейну растяжки – так называемого краба. Установка краба подразумевает одновременную установку серийных сайлентблоков, а также сайлентблоков, имеющих повышенную жесткость изготовленных из полиуретана.

Для того чтобы увеличить жесткость мест крепления передней подвески, а также рычагов подвески, обычно применяют поперечину Autoproduct. За счет этой поперечины можно на 25% уменьшить нагрузку на кузов автомобиля. Использование поперечины Autoproduct позволяет достичь почти идеального соотношения жесткости подвески и комфорта движения. Данное сочетание возможно благодаря оригинальной конструкции самих сайлентблоков.

Следующий вариант позволяющий усилить конструкцию кузова – произвести установку передней опоры силового агрегата. Такая опора позволит улучшить динамические качества подвеске силовой установки, это в большей степени касается режимов максимальных нагрузок.

Добавить жесткости кронштейну позволит конструкция коробчатого сечения. Конструкция опоры имеет такую форму, что чем сильнее будут колебания, тем жестче будет сама конструкция.

решил все таки отписаццо снова, для тех, кому мало доводов в пользу каркаса, как усилителя жесткости кузова и, соответственно, улучшения управляемости, цитирую:
"Главная прочностная характеристика автомобильного кузова - это его жесткость на скручивание. Заезд одним колесом на бордюр, подъем автомобиля на домкрате, диагональное вывешивание на бездорожье, прохождение поворота - во всех этих ситуациях нагрузки на кузов стремятся скрутить его вокруг продольной оси. Если жесткость кузова невелика, то после поддомкрачивания у машины перестают нормально открываться и закрываться двери, на бугристой дороге начинают «дышать» все панели в салоне. Реакции на повороты руля становятся «размазанными» - изгиб кузова и податливость металла в зонах крепления рычагов подвески вносят рассогласование в работу передней и задней подвесок. К тому же постоянное скручивание заставляет кузов стареть интенсивнее. Начинают потихоньку «раскрываться» сварные швы, в образовавшиеся микротрещины пробирается коррозия... Рыба гниет с головы, а кузов - с ослабленных, нагруженных участков.
... бла-бла-бла...
- Жесткость любого кузова можно существенно увеличить с помощью распорок и усилителей, - уверяют вазовские кузовщики. - Например, мы недавно испытали распорки для «десятки», которые крепятся в проеме кузова между полом и «чашками» верхних креплений задних амортизаторов. На «заряженные» версии ВАЗ-21106 с двигателями Opel подобные задние распорки теперь ввариваются серийно - именно благодаря им жесткость кузовов этих машин достигает 12000 Нм/град. Теперь одна из тольяттинских тюнинговых фирм собирается наладить выпуск дополнительных распорок для обычных «десяток» - их можно будет смонтировать за задним сиденьем на болтах. Мы обеими руками за!
А самый радикальный способ увеличения жесткости кузова используют строители гоночных автомобилей. Взгляните на цифры жесткости кузова спортивной кольцевой «сто шестой» машины заводского гонщика Александра Никоненко, которую в ОДК измерили перед сезоном 2000 года. Результат фантастический - свыше 50000 Нм/град.!
- Каркас безопасности из стальных труб на этой машине очень грамотно «завязан» на несущие точки опор подвески , - комментируют такое достижение инженеры. - Но так бывает далеко не всегда. Недавно нам на измерение привезли хэтчбек ВАЗ-2112, подготовленный для клубных гонок. Жесткость кузова, несмотря на вваренный каркас, оказалась гораздо ниже, чем у «десятки» Никоненко, - всего 20000 Нм/град. Мы попытались дать несколько советов строителям автомобиля. Начали объяснять, что сам по себе каркас обеспечивает только безопасность гонщика. А для того, чтобы клетка из труб еще и эффективно увеличивала жесткость кузова на кручение, каркас надо вваривать в зоны приложения нагрузок от подвески. "
конец цитаты.
видимо, те, кто ездил с каркасом и не почувствовал улучшения управляемости ездили на непонятно каком каркасе.
ну и на последок, как называется по инглишу "наш" каркас безопасности, в курсе? если нет, то скажу: roll саge. те, кто знаком с английским, найдите мне плиз, в названии упминание о безопасности (хотя в ней и лежит немалая часть функции каркаса).
ну и самое последнее. разумеется, повышать жестоксть кузова любыми методами не имеет особого смысла на автомобиле. который тошнит по городу, без доработок других частей, например ходовой и т.д. но, сделать все это и пытаться учавствовать в гонках, даже любительских без каркаса - мягко говоря глупо.

Гулять, дышать и плавать умеет не только человек, но и кузов автомобиля. Только в случае с «железом» о здоровом образе жизни речи идти не может – все эти явления пагубны, и автопроизводители стараются их избегать. Получается не всегда, и на помощь приходит тюнинг.

Несмотря на общую целостность, кузов автомобиля представляет из себя сложную конструкцию, сваренную воедино из десятков, а иногда и сотен элементов. Прибавьте к этому действующие на него нагрузки от подвески и агрегатов, вызывающие в металле внутренние напряжения. Факторы внешней среды тоже не идут кузову на пользу и негативно отражаются на его долговечности. Резюмировав, получаем, что «скелет» автомобиля вовсе не так фундаментален, как может показаться на первый взгляд.

Почему же производители со своими астрономическими бюджетами не закладывают достаточную жёсткость кузова на стадии проектирования и производства автомобиля, оставляя поле деятельности для нас, «тюнингистов»? Во-первых, закладывают, но для обыкновенной, гражданской езды. Во-вторых, в процессе эксплуатации она теряется, равно как и из-под капота убегают отжившие своё «лошади». Наконец, инженеры-проектировщики не могут наращивать жёсткость до бесконечности, так как скованы десятками других факторов. Например, использование высокопрочных сталей наращивает массу автомобиля и удорожает производство, а отдельные элементы, такие, как передние лонжероны, в угоду пассивной безопасности должны гасить энергию удара при столкновении. Следовательно, они должны быть выполнены из мягких сплавов. Кроме того, существуют ограничения по компоновке, вынуждающие делать элементы изогнутыми, что в свою очередь снижает их жёсткость.

Итак, краеугольная величина, ради повышения которой всё затевается – жёсткость кузова на кручение вдоль продольной оси кузова автомобиля. Измеряется она в Нм/градус и показывает, какое усилие нужно приложить к кузову, чтобы изогнуть его на один градус. По современным меркам нормальным показателем для машин с несущим кузовом является 20 000 Нм/град и выше, в то время как в начале века цифры были ниже вдвое. Максимальной величиной жёсткости обладают так называемые «однообъёмники», чья силовая структура условно напоминает куб. Хуже с этим делом у трёхобъёмных машин, особенно с большим количеством дверей, так как последние не являются частью силовой структуры кузова. Самая большая проблема, следовательно, у открытых кузовов: родстеров, кабриолетов и им подобных. Именно поэтому кабриолеты зачастую тяжелее аналогичных купе – для компенсации жёсткости кузова вследствие «поехавшей крыши» их конструкция усиливается дополнительно.

Измерение жёсткости кузова на кручение – процесс многоступенчатый и любопытный. Прежде всего, опытные образцы тестируют в виртуальной среде при помощи программ, которые не предустановлены на ваших Windows и MacOS. Но наибольший интерес представляет «живой» тест. В этом случае кузов фиксируется на станине измерительного комплекса за точки крепления задней подвески. В это время на точки крепления передней подвески воздействуют мощные гидроцилиндры, которые создают усилие «на кручение» в вертикальной плоскости, но разных направлениях.

Как мы упомянули, в процессе эксплуатации жёсткость кузова неотвратимо снижается, и хороших последствий это не принесёт в любом случае. Автомобиль с «уставшим» кузовом медленнее реагирует на повороты руля, его реакции расхлябаны и неоднозначны. Кроме того, «дышащий» металл сильнее подвержен деформациям и растяжениям, а также коррозии. При подъёме на домкрате, диагональном вывешивании или заезде одним из колёс на бордюр двери из-за возникшего перекоса могут попросту не открыться… или не закрыться. Короче говоря, с недостатком жёсткости нужно бороться. Какими способами? Ниже приведём их перечень с указанием достоинств и недостатков каждого.

Распорки

Этот вариант усиления кузова, пожалуй, больше других «на слуху». Сотни тюнинговых фирм сегодня готовы предложить распорки практически на любой автомобиль. Устанавливаются такие детали в штатные места без существенных доработок, а нередко ими снабжают автомобиль, покидающий сборочный конвейер ещё на заводе. Но мы говорим про тюнинг, поэтому «стоковые» варианты рассматривать не будем. Дополнительные распорки призваны связать воедино наиболее нагруженные, а оттого и «гуляющие» элементы кузова, такие как стаканы стоек подвески, точки крепления рычагов и агрегатов.

Детали, призванные усилить эти узлы, изготавливаются в соответствии с конфигурацией каждой модели автомобиля в отдельности – универсальных деталей тут не бывает. Самый популярный продукт – распорка передних стоек, так как именно передняя часть автомобиля испытывает максимальные нагрузки от силового агрегата, руления и преодоления неровностей дорожного покрытия. Цена вопроса невелика и обычно находится в пределах от двух до десяти тысяч рублей, в то время как «приход» в управляемости от такой распорки заметен сразу, особенно на видавшем виды автомобиле. Полный же комплект из распорок может «потянуть» на сотню тысяч. Однако помните, что «уставшему» кузову в первую очередь рекомендован ремонт или замена, а не навешивание усилителей.

Плюсы:

• простота установки и демонтажа;
• невысокая стоимость;
• некоторое улучшение управляемости;
• широкий ассортимент продукции на большинство автомобилей.

Минусы:

• занимают некоторое место под капотом и в салоне;
• незначительное увеличение массы автомобиля;
• для кузовов с «уставшим» металлом служат временным решением.

Интегрированное усиление

Повысить жёсткость кузова можно и без установки дополнительных элементов – при помощи усиления имеющихся. В этом случае производится «доделывание» за производителем. Например, штатная точечная сварка, применяемая на заводах для упрощения производства, усиливается дополнительными швами. На места крепления рычагов и агрегатов накладывается дублирующий слой металла, который обваривается по периметру и точками по площади. Места изгибания штатного металла усиливаются при помощи перемычек и «косынок», таким образом защищаясь от колебаний.

В отличие от распорок, такой способ усиления применяется при кузовном ремонте или подготовке автомобилей к спортивным дисциплинам. Также он подойдёт в случае, если автомобиль состарился или нет желания прибегать к первому варианту. Стоимость такого усиления определяется не деталями, как в первом случае, а количеством работ, так как для его реализации требуется частичная разборка автомобиля, да и качественная сварка требует от мастера квалификации.

Плюсы:

• не скрадывает место под капотом и в салоне;
• повышает долговечность отдельных элементов и кузова в целом;

Минусы:

• высокая трудоёмкость;
• исходя из первого пункта, высокая стоимость в случае, если выполняется не самостоятельно;
• нарушение зон деформации, предусмотренных изготовителем;

Каркас безопасности

Наиболее радикальный способ повышения жёсткости кузова – каркас безопасности. Почему не «каркас жёсткости»? Основная цель, которой он служит – сохранение жизненного пространства в автомобиле при столкновениях и переворотах. Салон автомобиля и точки крепления подвески связаны в этом случае «клеткой» из холоднокатаных стальных труб. Такой каркас тоже «дышит», как и кузов, но это необходимо для поглощения энергии ударов и уменьшения перегрузок, испытываемых пилотом.

Область применения – исключительно автомобильные соревнования. В зависимости от дисциплины отличаются и требования, предъявляемые к каркасам безопасности. Так, в мировом ралли или «взрослых» кольцевых сериях вварная «клетка» настолько развита, что без должной сноровки попасть в салон не удастся вовсе, в то время как в «клубных» дисциплинах каркас может состоять всего из нескольких труб, соединённых болтами.

Установка каркаса безопасности подразумевает локальное или полное усиление кузова, описанное выше, посему является наиболее трудоёмкой и дорогостоящей операцией, что, впрочем, не важно, когда речь идёт о жизни пилота. Это наиболее трудоёмкий процесс, требующий высокой квалификации и специализированного оборудования (как, например, трубогиб). Нередки случаи, когда дорабатываемому автомобилю временно срезают крышу, чтобы проварить верхние сопряжения каркаса. Установленное изделие сопровождает сертификат соответствия определённому техническому регламенту – так называемая омологация. Само собой, такая конструкция существенно увеличивает жёсткость кузова на кручение – как правило, в 3-5 раз.

Плюсы:

• сохранение жизненного пространства при столкновениях;
• существенное улучшение управляемости и целостности кузова.

Минусы:

• высокая стоимость установки;
• трудоёмкость выполнения работ;
• увеличение массы автомобиля;
• непригодность автомобиля к гражданской эксплуатации.

Что в итоге?

Если кузов вашего автомобиля «ослаб» в процессе эксплуатации, ему требуется ремонт с заменой элементов, накопивших напряжение. Это можно совместить с усилением отдельных элементов в случае, если действующие на них нагрузки превышают рассчитанные производителем. В случае, когда ощущается нехватка информативности и отзывчивости в управлении, и виной тому кузов, логичнее всего усилить его при помощи распорок, выпускаемых для имеющегося автомобиля. Если путь автомобиля – соревнования, то заботиться стоит не только о жёсткости кузова, но и о дополнительной безопасности, посему каркас – единственно правильное решение. Пусть кузов вашего автомобиля будет жёстким!