Кузова подвижного состава автомобильного транспорта 2 страница

При проектировании кузова АТС учитывают необходимость присутствия в объеме кузова пространства, обеспечивающего защиту водителя и пассажиров за счет отсутствия деформации кузовных деталей, создающих это пространство, а также кузовных деталей, поглощающих энергию удара за счет деформации их при ударе.

Рис.1

Кузова АТС категории «D»

-обеспечивает возможность размещения на АТС пассажиров в количестве более 8 человек. Как правило, АТС указанной категории отличаются между собой по максимальному количеству перевозимых пассажиров, которое обуславливает основной отличительный признак кузова АТС указанной категории ― длину кузова.

В зависимости от длинны различают кузова: микроавтобуса, автобуса средней вместимости и автобуса большой вместимости.

Конструкция каждого из указанных типов автобусов зависит так же от компоновки мотора, багажного отделения, расположения дверей, а так же требований к созданию комфорта для перевозки пассажиров. По аналогии с кузовом легкового автомобиля, кузов автобуса может быть: несущий и ненесущий (рамный), т.е. требующий, при установке его на АТС, присутствия в конструкции шасси отдельной несущей системы, т.е. рамы.

Требования к кузову АТС категории «D» ― аналогичны требованиям к кузову АТС категории «В».

Типы кузовов АТС категории «D»

Как правило, автобус представляет собой транспортное средство общего пользования. Эта особенность определяет:

1. Специфику компоновки;

2. Размеры;

3. Форму;

4. Разнообразие типов кузова.

В отличии от кузова легкового АТС, форма кузова автобуса может быть 2-х конфигураций: двухобъемная и однообъемная.

Двухобъемная форма кузова представляет собой так называемую капотную компоновку автобуса, которая в настоящее время встречается все реже, представителем которой является автобус КАвЗ.

Однообъемная форма кузова, или так называемая — вагонного типа.

Подобная конфигурация не означает, что все кузова имеют одинаковую конструкцию. Конструкция кузова в значительной мере зависит от специализации автобуса.

К специализации автобуса относиться: возможность максимально использовать его согласно назначению. При этом назначение автобуса определяется: дальностью перевозки пассажиров, условиями перевозки (обычной или повышенной комфортности), что является существенным фактором, обуславливающим тип кузова

Различают: городские, пригородные и междугородние (туристические) автобусы.

Особенности конструкции кузова городского автобуса

Конструкция кузова городского автобуса, как правило, несущего типа, большой пассажировместимости, с высокими дверными проемами и низким положением пола.

Кузова городских автобусов, с целью повышения пассажировместимости, могут быть:

сочлененными	двухэтажными

Сочлененные автобусы имеют дополнительную секцию кузова в виде прицепного звена к основному кузову, при наличии перехода пассажиров из прицепной секции и наоборот.

Особенности конструкции пригородных автобусов

Кузова подобных автобусов могут быть как несущими, так и ненесущими (рамными), устанавливаемыми на шасси грузовых автомобилей. Для них характерна: ограниченная пассажировместимость (до 40 человек), наличие багажного отсека и расположение двигателя в передней части кузова.

Особенности конструкции междугородних автобусов

Конструкция кузова зависит от требований к условиям комфорта, а так же требований, направленных на уменьшение аэродинамического сопротивления кузова. При этом различают кузова автобусов ближнего и дальнего следования.

Кузов автобуса ближнего следования должен обеспечивать комфортность перевозки в течение 4-х, 5 - ти часов присутствия в нем пассажиров.

Кузов автобуса дальнего следования обязан обеспечить комфортность пассажирам в течение 12 - часов. Имеет, как правило, одну основную и одну аварийную дверь для пассажиров. Этажность кузова может быть увеличена, имея так называемые значения: 1,25 и 1,50.

Кузов 1,25 имеет большие багажные отделения, располагаемые под полом кузова.

Развитие туристического сервиса обусловило появление туристских автобусов, конструкция кузова которых аналогична конструкции междугородних автобусов, но могут иметь повышенную этажность, с размещением на верхнем этаже салона для пассажиров, а на нижнем — пищевого, санитарного, спального салона и т.д. Подобный автобус может иметь прицепную секцию, обеспечивающую отдых при остановке. Автобусы с подобными кузовами называются караванотель.

Основы конструкции кузова АТС категории «D»

Несущая система современного кузова состоит из пространственного стержневого каркаса и листовой обшивки. Элементы обшивки могут выполнять несущую роль, соединяясь с элементами каркаса, в виде панелей, плоской или изогнутой формы.

Каркас кузова состоит из продольных и поперечных элементов. Продольные элементы (основание кузова) называются лонжеронами основания кузова, поперечные элементы — поперечинами. Каркас бортов и боковины кузова так же состоит из продольных и поперечных элементов. Продольные элементы каркаса бортов называются поясами.

В конструкции кузова автобусов особо выделяют подоконный пояс. Это продольные элементы каркаса бортов, продолжающиеся, как правило, в передней и задней части кузова,.

Поперечные элементы боковин - стойки.

Продольные элементы каркаса крыши - пояса крыши.

Поперечные, как правило, изогнутые, элементы — дуги крыши.

Отдельные элементы кузова могут иметь специфическое название: передняя стойка, задняя стойка, профиль и т.д.

При обозначении элементов кузова используют термины из авиа и судостроения. Продольные элементы каркаса кузова называются стрингерами.

Замкнутая система, состоящая из поперечины, основания, стоек и дуг крыши, называется шпангоутной рамкой.

Сегодня некоторые кузова автобусов имеют особенность конструкции в виде несущей крыши (А-310).

Рис. 15. Внешний вид конструкции кузова автобуса

Рис 16 Составные части в устройстве кузова автобуса-

а — каркас, б — основание каркаса, в — каркас боковин, г — передняя часть каркаса

Кузова грузовых АТС категории «В» и «С»

Кузова грузовых АТС категории «В» и «С» обеспечивают возможность размещения на АТС груза и водителя с пассажирами.

Часть кузова, обеспечивающая размещение груза, называется грузовой платформой, а часть кузова для размещения водителя и одного или двух пассажиров — кабиной (пассажирский кузов).

Кабины грузовых АТС

Конструкция кабины в значительной мере зависит от компановки:ее на АТС:

над двигателем (УАЗ),

впереди двигателя (КамАЗ),

за двигателем (КрАЗ).

В результате выбранной компановки, кабины грузовых автомобилей бывают капотного и бескапотного типа (рис. 7.9).

Кабины над двигателем и впереди двигателя для удобства доступа к двигателю могут откидываться, для чего оборудованы специальным устройством. Кабины, расположенные над двигателем, часто делают откидывающимися на передних шарнирных опорах. Это облегчает доступ к двигателю и другим агрегатам. При откинутой кабине ее масса уравновешивается пружинами, которые расположены под передней частью кабины и упираются в поперечину рамы автомобиля. В задней части кабины установлен запорный механизм, который исключает самопроизвольное откидывание кабины при движении. Часто для подъема кабины используется гидроцилиндр, давление в котором создается насосом с ручным приводом.

Так же зависит от требований комфорта и времени нахождения водителя в кабине

К конструкции кабины современных грузовых АТС предъявляют требования, аналогичные к требованиям, предъявляемым к салону кузова легкового автомобиля, в плане обеспечения безопасности, комфортности, экологичности. Современные кабины, по уровню комфорта, приближают к салону АТС. Кабины современных грузовых автомобилей имеют собственную систему подрессоривания, т. е. крепятся к раме не жестко, а с помощью упругих и гасящих элементов: резиновых подушек, пружин, амортизаторов. Такая конструкция позволяет улучшить условия работы водителя.

Рис. 17. Упругая подвеска кабины

Конструкция кабины, как правило, ненесущая, и устанавливается на несущую систему АТС.

Кабина магистральных тягачей оборудуется одним или двумя спальными местами, которые располагаются за спинкой сиденья или сверху. Спальное место, расположенное сверху, делает кабину более компактной в продольном направлении, но ухудшает условия отдыха. Кроме того, кабины тяжелых магистральных тягачей оборудованы кухней и умывальником, телевизором, кондиционером, холодильником, туалетом, системой спутниковой навигации и др. устройствами. Для снижения затрат на производство некоторые фирмы-изготовители применяют для модельного ряда грузовых автомобилей одну и ту же кабину, но в разных исполнениях: со спальным местом или без него, с низкой или высокой крышей и т. д.

Рис. 1. Унифицированные кабины:

а - длинная (со спальным местом за сиденьями);

б - длинная с высокой крышей;

в - короткая;

г - короткая со спальным местом вверху

Кабина представляет собой жесткую сварную цельнометаллическую конструкцию, состоящую из каркаса крыши, верхней, задней и боковых панелей

Рис. 84. Сборочные единицы кабины грузового автомобиля:

1 - двери, 2 - передняя часть, 3 - основание, 4 - задняя часть; 5 - крыша

.

Грузовые кузова

Грузовой кузов может выполняться в виде бортовой платформы (автомобили общего назначения), самосвальным, в виде фургона, цистерны и т. д. (специализированные автомобили). Иногда на место грузового кузова устанавливается технологическое оборудование: подъемный кран, пожарная лестница, компрессор и т. д. (специальные автомобили).

Грузовые кузова-платформы

Платформа АТС обеспечивает возможность размещения груза при перевозке, а так же может обеспечивать выполнение следующих требований:

1. Механизация разгрузки (самосвальные платформы);

2. Механизация погрузки (кузова, оснащенные грузоподъемными устройствами в виде крановых установок, грузоподъемных бортов)

3. Создание условий для сохранности груза и защиты от действия на него атмосферы - кузова закрытого типа (фургоны), оснащаемые термоустановками (рефрижераторы).

4. Создание условий для размещения груза, определенного физического состояния (жидкого, газообразного) — цистерны имеют конструкцию в виде герметичной оболочки, которая может быть как рамного, так и несущего типа.

Бортовая платформа. Бортовые платформы представляют собой площадку, имеющую ограничители в виде щитов (борта), устанавливаемых по периметру и состоит из основания, пола и бортов. Основание включает продольные и поперечные балки, к которым прикреплены пол и борта. Передний борт, как правило неподвижен. Боковые и задний борта могут быть откидными. (при погрузке-разгрузке). Откидные борта соединены с основанием платформы с помощью петель, а передний борт - неподвижными стойками. В поднятом положении откидные борта удерживаются специальными запорами, расположенными в углах соединения бортов. В этом случае борта оснащаются замками, обеспечивающими защиту от произвольного открытия. Различают 2 типа замков:

1.Крючковые;

2. Прижимные.

Бортовые платформы оборудуются дополнительными устройствами, которые обеспечивают возможность наращивания высоты бортов и установку тента.

Некоторые борта могут оснащаться сидениями для пассажиров.

Бортовая платформа в сборе (грузовая площадка) устанавливается на несущей системе автомобиля посредством специальной рамы.

Материалом кузова может быть дерево, либо металл. Для повышения прочности устанавливаются продольные элементы – лонжероны и поперечные – траверсы.

Специализированные грузовые кузовы

Разнообразие специализированных кузовов (рис. 7.11) связано с необходимостью обеспечить перевозку различных типов грузов (жидкие, газообразные, сыпучие, взрывоопасные, негабаритные, скоропортящиеся, объемные и т. д.).

Производство специализированных кузовов является отдельной подотраслью в автомобильной промышленности и зачастую связано с применением высоких технологий. Один из примеров - рефрижераторный кузов, то есть фургон, предназначенный для перевозки скоропортящихся товаров. В современных конструкциях таких кузовов их стены, пол и потолок изготавливают из, так называемых, сандвич-панелей, представляющих собой легкие и прочные трехслойные панели, включающие наружную и внутреннюю обшивки, между которыми располагается слой теплоизоляционной пены (рис. 7.10). Примечательно, что стены, пол и потолок при сборке склеиваются друг с другом.

К передней стенке рефрижератора снаружи крепится специальная холодильная установка, позволяющая поддерживать в закрытом пространстве фургона заданный температурный режим. Обычно такие установки имеют автономный источник питания (небольшой ДВС) или питаются от бортовой сети тягача.

Самосвальные кузова

Оборудуются спец устройством для подъема платформ. Наибольшее распространение получили устройства гидравлического типа, в виде гидростойки телескопической конструкции изменяющей свою длину под действием давления жидкости, подводимой от насосов.

Гидростойка может устанавливаться под платформой или под козырьком. Самосвальные кузова могут иметь обогреватели основания для обеспечения не примерзания сыпучих грузов к кузову при низких температурах. Самосвальные кузова могут иметь возможность опрокидывания платформы на три стороны благодаря размещению силового цилиндра под центром силовой площадки.

Некоторые самосвальные кузова ковшовой конструкции и не имеют заднего борта .

Кузова карьерных самосвалов, как правило, оснащаются специальными козырьками для защиты кабины.

Кузова АТС категории «Е»

Это кузова прицепов и полуприцепов. По своей конструкции кузова АТС категории «Е»

аналогичны рассмотренным выше, и могут быть:

пассажирскими и грузовыми,

несущими и рамными,

закрытыми и открытыми,

специализированными.

Арматура кузова

Арматура кузова – совокупность устройств, обеспечивающих выполнение функций кузова,

а) безопасность,

б) комфорт,

в) сохранность,транспортируемых материальных объектов

г) аэродинамичность ТС.

За время существования автомобиля он обрастал различными дополнительными устройствами. Некоторые устройства обеспечивают удобство вождения, другие отвечают за безопасность, а третьи создают определенный комфорт для водителя и пассажиров. Сегодня современный автомобиль трудно себе представить без некоторых дополнительных устройств и систем.

КУЗОВ И БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Распространено мнение, что чем прочнее кузов автомобиля, тем автомобиль безопаснее. В действительности это мнение глубоко ошибочно. Хотя автомобиль со смятой в гармошку в результате аварии передней частью производит гнетущее впечатление, но для пассажиров это может стать спасением. Если сделать кузов автомобиля прочным, как у танка, то при столкновении со стеной при скорости 50 км/ч, передняя часть деформируется не более чем на 10 см. При этом на пассажиров будет действовать замедление 100 g, а это значит, что их вес в момент удара увеличится в 100 раз. Такой прочный автомобиль останется практически не поврежденным, чего нельзя будет сказать о находящихся в нем людях. Кузовы современных автомобилей специально проектируются таким образом, чтобы его передняя и задняя части несущей конструкции легко деформировались и могли поглотить большую часть кинетической энергии столкновения в течение нескольких сотых долей секунды.

Кузов автомобиля должен обеспечивать два вида безопасности: активную и пассивную.

Активная безопасность представляет собой комплекс мер, направленных на предотвра­щение аварии. Эти меры обеспечиваются хорошей обзорностью с места водителя, эргоно-мичностью, хорошей информативностью и т. п.

Пассивная безопасность представляет собой меры, направленные на защиту водителя и пассажиров в случае аварии. Этот вид безопасности может быть обеспечен различными устройствами: надувными подушками безопасности, ремнями безопасности с предварительны­ми натяжителями, мягкими панелями приборов, сминаемыми элементами каркаса кузова и т. д.

Элементы, образующие обитаемое пространство кузова (т. е. салон), должны иметь минимально возможные деформации, чтобы снизить тяжесть последствий аварии для пассажиров. Современный автомобиль, движущийся со скоростью 50 км/ч, после столкновения со стеной деформируется примерно на 80 см. На водителя и пассажиров при этом действует замедление порядка 20 g. При таком замедлении пассажиры автомобиля будут двигаться по инерции и неизбежно столкнутся с приборной панелью, рулевым колесом или ветровым стеклом, что приведет к серьезному их травмированию. Поэтому для обеспечения пассивной безопасности в конструкции автомобиля, кроме гашения энергии при столкновении, должно быть обеспечено ограничение перемещения в нем водителя и пассажиров. В современных автомобилях эту функцию выполняют ремни и подушки безопасности.

БЕЗОПАСНОСТЬ НЕСУЩЕГО КУЗОВА

Современные автомобили имеют кузов с пространственной структурой, которая позволяет обеспечить разумную безопасность при воздействиях, возникающих в результате столкновений с любого направления. Однако статистика ДТП показывает, что наиболее опасным является лобовое столкновение. Первые официальные правила испытаний автомобилей на безопасность появи­лись около 35 лет назад и были написаны для случаев лобовых столкновений. Сегодня требуется проводить оценку защиты против боковых наездов и ударов сзади. Большинство изготовителей автомобилей проводят собственные испытания на безопасность при переворачивании.

За последние годы выработался общий принцип, который заключается в том, чтобы разработать конструкцию несущего кузова таким образом, чтобы салон автомобиля остался бы максимально неповрежденным, в то время как передняя и задняя части были бы способны прогрессивно деформироваться, поглощая энергию столкновения. Разрушение передней и задней частей поглощает энергию столкновения через пластическую, т. е. необратимую деформацию металла. Конструктивно элементы кузова выполняются так, чтобы сминаемые элементы позволяли не только поглощать максимально возможное количество энергии, но и делали это наиболее плавно с целью минимизировать пиковое замедление. Основной метод заключается в обеспечении такой деформации, при которой коробчатые профили каркаса кузова сминаются путем продольного складывания (гармошки) (рис. 7.21).

Расположение и взаимодействие элементов каркаса задают таким образом, чтобы разрушение силовых элементов всегда начиналось в нужном месте, максимально гарантируя, что оно будет точно таким, как рассчитано на стадии проектирования. Для этого коробчатые профили, из которых изготавливают кузов, имеют углубления и выступы в определенных, строго рассчитанных местах, для получения концентрации напряжений.

При расчете характера разрушения, особенно передней части автомобиля, учитываются дополнительные силы инерции и жесткости таких деталей, как двигатель и передние колеса, входящие в контакт с препятствием.

Рис. 7.21. Смятие передней части кузова при ударе

Наиболее опасным и частым видом лобового столкновения является столкновение двух автомобилей с их поперечным смещением. Раньше проводились испытания на безопасность при лобовом ударе автомобиля в барьер, при котором имитировали смещение, направляя автомобиль под углом 30° к барьеру. Сейчас проводят испытания на столкновение при поперечном смещении автомобиля, ударяющегося в край барьера. Такой подход имеет одно неудобство - даже смещение только на 1 см может привести к существенным различиям в полученных результатах, так что необходима большая точность в рас­положении испытываемого автомобиля и анализа полученных результатов. Сила столкновения приводит к деформации пространственной конструкции барьера со стороны автомобиля по всей его ширине

В настоящее время утвержден стандарт, в котором указывается, что столкновение с барьером должно происходить с 40 %-ным смещением автомобиля. Барьер представляет собой разборную металлическую сотовую конструкцию, которая может имитировать способность к разрушению встречного транспортного средства.

Стандарт Euro-NCAP устанавливает, что испытания на столкновение проводятся со скоростью 64 км/ч. Euro-NCAP не является узаконенным стандартом, но он поддержан множеством правительственных и других организаций. Большинство ведущих производителей автомобилей проводит свои испытания и на более высоких скоростях. Необходимо отметить, что энергия удара при столкновении возрастает в квадратичной зависимости от скорости движения, т. е. при столкновении на скорости 80 км/ч кузов должен поглотить на 56 % больше энергии, чем при скорости 64 км/ч. Автомобильные кузовы, выпускаемые с начала 1990-х гг., как правило, выдерживают эти испытания.

У кузова легкового автомобиля при лобовом столкновении, часто сильно деформируется область со стороны ног водителя, которая приводит к опасному перемещению педалей. В кузовах последних моделей усиливают эту область, а также разрабатываются конструкции безопасных педалей, которые отламываются и не травмируют ноги водителя. Конструкция дверей автомобиля должна обеспечивать возможность их открывания после лобового столкновения.

Система ЗАЩИТы ОТ БОКОВОГО УДАРА

Если раньше считалось почти невозможным обеспечить эффективную защиту от бокового столкновения, т. к. автомобили нельзя сделать такими широкими, чтобы обеспечить существенное поглощение энергии столкновения без большого смещения боковых элементов кузова внутрь салона, то недавно производители пришли к выводу, что эффективную защиту от бокового удара все же можно обеспечить, разложив ее на три этапа

На первом этапе удар должен восприниматься боковыми элементами кузова (центральной стойкой, порогами и элементами проема дверей). На следующем этапе сопротивление ударной нагрузке начинают оказывать усилители внутреннего каркаса двери и запорные элементы двери. Наконец, риск травмирования пассажира может быть снижен применением боковых подушек безопасности и заполнением внутренних полостей двери пористым материалом. Все современные системы пассивной безопасности пассажиров автомобиля Renault Laguna II представлены на рис. 7.22. Инерционно-роликовые привязные ремни для пяти пассажиров включают механизмы преднатяжения (с двумя режимами для водителя) и ограничители, в то время как имеются три различные системы подушек безопасности: лобовая, установленная в приборной панели, боковая, установленная в задних частях передних сидений, и «занавес», установленный в усилителях крыши. Моменты срабатывания для подушек и механизмов натяжения должны быть тщательно скоординированы.

Использование этих принципов в современных автомобилях дало положительный эффект, и травмирования пассажиров и водителя при боковых столкновениях уменьшились. Однако нужно учитывать, что при столкновении с легко сминаемым транспортным средством боковая защита достаточно эффективна, но от столкновения с деревом или столбом такая защита не всегда сможет спасти.

Система ОГРАНИЧЕНИя ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПАССАЖИРОВ

Рис. 15. Элементы безопасности "Фольксвагена-Гольф-111": на­дувная предохранительная по­душка, регулируемые точки фиксации инерционных ремней для четырех пассажиров.

В большинстве развитых стран, законодательство требует обязательного использования ремней безопасности (по крайней мере, на передних сидениях). Исключение составляют некоторые штаты Америки, где широко используются надувные подушки безопасности. Они, как правило, имеют большие размеры и приводятся в рабочее состояние (надуваются) с очень большой скоростью, что может привести к опасности травмы от самой подушки. На сегод­няшний день наиболее эффективной системой пассивной безопасности является сочетание надувных подушек с ремнями безопасности, имеющими устройства для предварительного натяжения.

В автомобилях чаще всего используют ремни диагонально-поясного типа. Ремни закреп­лены в трех точках: на стойке кузова, на пороге и на специальной тяге с замком. В последнее время совершенствование конструкции ремней безопасности ведется по трем направлени­ям: улучшение их эргономики, обеспечение дополнительных средств преднатяжения ремней в случае столкновения и ограничение нагрузки, приложенной к груди диагональным ремнем. Улучшение эргономики заключается в создании более удобных ремней и правильном их рас­положении, для обеспечения максимальной защиты. Ремень должен иметь возможность регулировки высоты крепления верхней точки ремня относительно плеча, в то время как внутренняя скоба теперь обычно крепится к сиденью, а не к тоннелю кузова, гарантируя правильное положение поясного ремня безопасности, независимо от размеров пассажира. Ремни безопасности с натяжителями способствуют лучшему удержанию водителя и пас­сажиров при аварийной ситуации. Устройства преднатяжения могут быть механические или пиротехнические (рис. 7.24); в любом случае их цель заключается в том, чтобы устранить лю­бое провисание ремня на теле человека, гарантируя этим надежное удержание его на сиде­нье. Механизм преднатяжения часто дополняется инерционными катушками, которые пре­дотвращают провисание ремня вокруг барабана, что позволяет исключить затраты времени на выбор зазоров при столкновении.

Пиротехнические натяжители срабатывают, когда встроенный в систему датчик, регистрирует превышение ранее заданного порога замедления, свидетельствующе­го о начале столкновения. При этом включается детонатор пиротехнического патрона. При взрыве патрона выделяется газ, давление которого действует на поршень, соеди­ненный с ремнем безопасности. Поршень быстро перемещается и натягивает ремень. Обычно время срабатывания устройства составляет не более 25 мс после начала удара.

Рис. 7.24. Пиротехнический преднатяжитель, действующий на замок ремня безопасности и подтягивающий обе лямки одновременно

Чтобы избежать превышения нагрузки на грудь, такие ремни имеют ограничители усилия натяжения. Ограничители работают следующим образом: вначале достигается максимум разрешенной нагрузки, после чего механическое устройство позволяет пассажиру продвинуться вперед на некоторое расстояние при поддержании нагрузки на постоянном уровне. Фирма Renault первой установила такую систему на серийном автомобиле, с тех пор эти системы стали широко распространенными. Инерционная катушка с блокировкой устанавливается на скобе, ограничивающей усилие воздействия ремня на тело человека (рис. 7.25). Ограничение усилия достигается контролируемым ослаблением натяжения ремня путем пластического углового деформирования стержня (оси инерционной катушки). Такое устройство уменьшает усилия, действующие на грудную клетку, шею и голову на 30-50 %.

Рис. 7.25. Инерционная катушка ограничивающая усилие