Как выглядят лонжероны: Что такое лонжерон на машине, фото, видео

Что такое лонжерон на машине, фото, видео

В автомобиле нет ненужных узлов. Каждый элемент или деталь выполняет конкретную функцию. Не исключением является и лонжерон.

Что это за устройство? Как выглядит лонжерон? Где он установлен? Какие виды устройства существуют? Ниже мы рассмотрим информацию, которая касается этого узла.

Что такое лонжерон, как выглядит, и где он установлен?

Лонжерон — конструктивный узел автомобиля, который выглядит как прямоугольная труба, то есть металлический профиль с прямоугольным сечением.

Деталь проходит сквозь переднюю часть и зад кузова, играя роль опоры. В зависимости от конструкции корпуса возможен вариант с лонжеронами между бамперами.

Данный узел бывает составным (собранным из нескольких элементов) или цельным.

В классической комплектации установлено два лонжерона (слева и справа).

Пример, левый передний лонжерон ВАЗ 2110.

Каждый из элементов разделен на три части — среднюю, переднюю и заднюю. Главная разница — в расположении.

Так, лонжерон, установленный спереди и слева, позиционируется на уровень ниже, чем лонжерон сзади и такой же узел, но только крыла.

Узлы параллельны друг другу, но возможны случаи расположения их под минимальным углом.

Лонжерон на Nissan Bluebird HU14 SR20VE.

Исходный материал при производстве — алюминий или титан. Иногда применяются компонентные слои, добавляющие конструкции крепости. Сечение лонжерона имеет вид буквы «П». При этом в местах максимальной нагрузки сечение больше.

Главное преимущество детали — исключительная прочность. Данные узлы способны выдерживать максимальные нагрузки — вес автомобиля, багаж, массу узлов и так далее.

Кроме этого, лонжероны справляются со всеми ударами, которые «достаются» им при попадании колес в ямы или в случае ДТП.

Конструктивно данные узлы формируют лестничную раму П-образной формы, уложенную на бок.

Такой тип конструкции — составляющая часть многих внедорожников и грузовых автомобилей.

Что касается «легковушек», то в них лестничный принцип не применяется. Для визуального лицезрения детали достаточно глянуть под низ транспортного средства.

Конструкция кузова ВАЗ 2108, места расположения лонжеронов.

Назначение и задачи

Лонжерон – в прямом смысле силовая часть автомобиля. Назначение узла различается в зависимости от типа транспортного средства:

В грузовом транспорте и авто 4×4 лонжероны — главный узел, являющийся составляющей рамы;
В легковом транспорте задача детали — усилить днище машины и нижней части багажника.

В первом и во втором случае П-образный узел берет на себя вес кузова, составных элементов и пассажиров транспортного средства.

Еще одна функция — амортизирующая. Задача узла — поглотить возможную деформацию. Но здесь важно соблюсти тонкую грань между жесткостью и податливостью.

Если «переборщить» с первым показателем, то неровности трассы будут передаваться в салон автомобиля пассажирам. Вот почему та часть кузова, где предположительно находятся люди, делается с максимальной амортизацией (для снижения силы удара).

Амортизирующая функция реализуется путем монтажа продольной силовой структуры, установленной в передней и задней части кузова. Главная особенность конструкций — способность к демпфированию (сглаживанию) ударов.

Лонжероны ВАЗ 21 «Волга».

Краткий экскурс в историю

Разработка лонжерона и создание разных элементов кузова тесно взаимосвязаны. Это не удивительно, ведь на первых транспортных средствах в роли опоры применялись только рамы.

Сначала они выполнялись из дерева, но со временем их заменили прочные конструкции из металла.

В прошлом веке, в 1920-х годах, компания Auburn разработала первую лонжеронную раму имеющую поперечину в виде «Х».

Со временем детали усовершенствовались и стали одним целым с днищем транспортного средства.

На современном этапе лонжероны — составляющая часть конструкции машины, вне зависимости от вида несущей системы.

Типы

Как уже упоминалось, лонжероны занимают разные позиции в автомобиле. Здесь многое зависит от особенностей кузова (грузовой транспорт, легковой или грузовой автомобиль).

Расположение бывает следующим:

Параллельным и горизонтальным по отношению друг к другу;
Вертикальным, с небольшим изгибом;
Горизонтальным и минимальным углом;
Горизонтальным и небольшим изгибом.

Тип конструкции, которая упомянута первой, нашла применение в грузовом транспорте.

Рама грузового автомобиля Mercedes-Benz с параллельно-горизонтальным расположением лонжеронов.

Что касается остальных вариантов, то они популярны и применяются в легковых машинах.

Задний левый лонжерон пола ВАЗ 21099.

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.

Так что при ремонте стоит учитывать данный параметр и стараться не завышать уровень жесткости.

Итоги

Лонжерон — важный элемент конструкции, от которого зависит надежность и устойчивость кузова к деформациям.

Если говорить в общем, то от целостности и качества детали зависит безопасность движения в целом.

Вот почему для данного узла так важен периодический осмотр, ремонт или замена в случае повреждения.

из чего состоит, за что отвечает, для чего служит, виды, расположение

Лонжерон — это основной силовой элемент конструкции, располагающийся по всей длине конструкции машины. В любом автомобиле имеется лонжерон. Эта деталь выглядит в форме трубы прямоугольного сечения (балки), которая проходит через заднюю или переднюю часть кузова машины. Без лонжерона нельзя было бы перевозить тяжёлый груз, а также увеличилась бы вероятность травмирования пассажиров во время аварии.

Это парный элемент: 2 лонжерона, соединёнными перемычками, образуют раму (несущую конструкцию), которая нужна для опоры крепления кузова, подвески и других элементов автомобиля. Лонжерон – это одна из самых прочных деталей в машине, которая рассчитана на экстремальные нагрузки. Особенно это касается качества дорог в России с множеством ям и ухабов.

Часто можно услышать от тех или иных автовладельцев или работников СТО, что лонжерон «устал», «лопнул» или «ушёл». Разумеется, неопытному автовладельцу эти слова непонятны. В статье доступным языком я расскажу про это и многое другое про лонжероны.

В статье — всё про лонжерон: что это такое, виды, как выглядит, где находится, за что отвечает, плюсы и минусы, какие бывают повреждения. Обещаю, будет интересно!

Лонжерон — что это такое

Происходит слово «лонжерон» от французского слова «le longeron», в переводе — продольная балка. Слово longeron произошло от французского глагола longer, что значит «идти вдоль». Если присмотреться, то он чем-то напоминает этот предмет — балку. Эта деталь применяется не только в автомобильном производстве, но и в самолётостроении, мостах и даже кораблях. Теперь становится понятно, почему так называется лонжерон.

Лонжероны крыла самолета

Лонжерон – важнейший металлический конструктивный элемент, используемый в авиации, кораблестроении и железнодорожной отрасли. Единственное, что может отличаться – расположение. В зависимости от конструктивных особенностей и возложенных функций, он располагается спереди или сзади машины, может проходить по всей длине кузова транспорта.

Для справки! Сколько лонжеронов в автомобиле? Их два. Между ними располагаются конструктивные элементы, формирующие полноценную раму.

Лонжерон – продольный профиль, размещённый спереди и сзади кузовной панели. Главная функция, возложенная на него – повышение прочности днища машины. В легковых автомобилях, конструкция представлена в форме 2 реек, соединёнными поперечными перемычками. У внедорожников и грузовых автомобилей, устройство – более совершенное, применяется элемент П-образного вида. Рама с перемычками и лонжеронами среди работников СТО называется лестничной из-за сходства с лестницей.

У несущего кузова конструктивный элемент располагается параллельно или под небольшим углом. Если кузов – рамный, лонжерон будет проходить по всей длине, как цельный элемент. Прочность этого элемента очень высока, чтобы стойко переносить воздействие ударной нагрузки при движении с пассажирами и полным багажником.

От прочности и устойчивости элемента зависит безопасность и управляемость машины. Деталь сдерживает давление и принимает разные нагрузки:

вес самого автомобиля;
масса пассажиров;
грузы;
вибрации и удары, получаемые при движении.

Понять, что такое лонжерон просто при его отсутствии. Если работа балки изменена или нарушена, листы металла начнут в прямом смысле шевелиться под ногами водителя и пассажиров. Кузов, в результате получаемых нагрузок рискует прогнуться непосредственно по центру, в месте приложения максимальной нагрузки. Если полностью убрать лонжерон, нарушиться работа дверей авто при искривлении проёма. Из-за постоянных колебаний измениться поражение главного элемента – двигателя, он продавит металл и будет контактировать с асфальтом.

Внимание! Поскольку модуль выполняет важную задачу, специалисты всегда включают его осмотр в полное ТО (техническое обслуживание).

На грузовых машинах лонжероны можно заметить, взглянув на пространство между кабиной и кузовом. А в легковых машинах лонжероны можно увидеть снизу. Либо посмотрев сверху капота, где можно заметить небольшой участок переднего лонжерона.

Происхождение и история лонжерона

История изобретения лонжерона связана с возникновением рамных кузовных конструкций. Именно , они раньше были главной несущей системой машины. Постепенно устройство модулей совершенствовалось, и в состав рамы вошли лонжеронные элементы.

В начале автомобилестроения рамы в машинах создавались из дерева, со временем их заменили на металлические конструкции. Постепенно вместо рам стали внедрять лонжероны.

Ещё одна хорошая статья: Вебасто: что это такое в машине, как работает, принцип работы, виды, цены, фото + видео

Первой на своих автомобилях раму с Х-образным сечением представила американская фирма Auburn в 1920-х гг… Вид лонжерона отличался от современного, он включал две параллельные балки и несколько поперечин. По виду, используемая в те времена система напоминала лестницу.

Х-образная рама

Затем создатели машин стали внедрять раму особого типа в пол кузова машины. Сегодня этот элемент – обязательная часть автомобиля любой марки, в том числе и прицепов. Он используется на транспортных средствах независимо от типа несущей конструкции.

Из чего состоит лонжерон

Конструктивный элемент представлен обыкновенной балкой продольного сечения, на которой установлены перемычки. В классическом понимании, лонжерон – обыкновенная лестничная рама. По внешнему виду – это сетчатая коробка, обеспечивающая повышенную устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам. Она способна выдерживать максимальный вес гружёного авто. Как выглядит лонжерон, становится понятно при рассмотрении фото и схемы его устройства.

Внимание! Разработаны и другие виды конструктивного исполнения. Во внедорожниках и джипах, балки имеют форму, сходную с буквой «П». Использовать их на легковых автомобилях нецелесообразно.

Лонжероны изготавливают из очень прочных и лёгких металлов: алюминий, титан и другие композитные материалы.

Виды конструкций лонжеронов

Если лонжероны рассмотреть на схемах устройства автомобиля в поперечном и продольном разрезе, то становится понятно, где находится и как крепятся элементы. Для безопасности применяют конструкции двух типов:

сборные;
цельные.

Эффективную конструкцию, обеспечивающий пассивную безопасность транспортного средства и пассажиров, находящихся внутри, определяет производитель. При выполнении перспективных расчётов он учитывает массу транспортного средства и нагрузку, передаваемую колёсами в процессе движения.

Периферийная рама для легкового автомобиля

По расположению лонжероны бывают передние и задние, а также они могут огибать всю конструкцию машины. Лонжероны внутри – пустотелые.

Цельные

Именно цельный модуль многие производители считают преимущественным, потому что литая балка в сравнении со сборной имеет повышенную прочность. Такой профиль способен удерживать большую массу, что крайне важно для грузовых средств, машин повышенной мощности и внедорожников.

Цельные лонжероны

Но не все так просто. Типичная конструкция помимо преимуществ имеет весомый недостаток – повышенную жёсткость. Это условие оказывает прямое влияние на комфорт движения. При её установки исключается прямая цель производителей, учитываемая при выпуске авто повышенного удобства. Такие модули используются до сих пор, потому что не имеют альтернативы, способной обеспечивать сходные показатели прочности.

Сборные

Сборные лонжеронные рамы наиболее подходящие для легковых автомобилей. Их устройство включает три части, что обеспечивает функциональность, сохраняя хороший запас прочности. Передний лонжерон всегда располагается ниже заднего – это сделано, намерено для обеспечения дополнительных возможностей.

Сборный лонжерон

Сборный лонжерон – оптимальное решение для машин типа универсал и хэтчбек. За счёт их использования падает вероятность ненамеренного повреждения днища машины и снижается травмирование пассажиров, находящихся в салоне.

Конструктивные особенности лонжеронов

Лонжероны устанавливают в разных проекциях:

горизонтально под определённым углом. Это обеспечивает максимальный угол поворота колёс;
горизонтально параллельно друг к другу. Применяют в грузовиках и других мощных автомобилях;
горизонтально изогнуто, повторяют контур днища. Обеспечивают снижение пола, увеличивают уровень пассивной безопасности при ударе в бок автомобиля;
вертикально в изогнутом положении. Уменьшают центр тяжести, снижают высоту пола.

Эти виды конструкций устанавливают на разных автомобилях, в том числе грузовых или мощных внедорожниках.

Для соединения лонжеронов применяют поперечины. Они обеспечивают жёсткость конструкции основания машины (рёбра жёсткости для кузова).

Поперечина лонжерона

Эти соединители имеют 3 формы: прямолинейные (под прямым углом), Х- и К-образные. Поперечины изготавливают из гнутого стального профиля, а соединяется он к лонжеронам при помощи клёпок (в грузовиках) или сварки (в легковых машинах). Для закрепления кузова и других деталей на раме применяют кронштейны разных форм.

Для чего нужен лонжерон

В классическом устройстве современного транспортного средства, лонжерон размещается по длине кузовной части для её усиления в тех местах, где располагаются пассажирские сидения и закрепляются элементы с повышенным весом.

Лонжеронная рама применяется для получения определённого количества энергии вместо кузова. Это сделано не только для безопасности, но и для комфорта. Если обеспечить кузову жёсткость, свойственную для лонжерона, страдать будут пассажиры и водитель. Связано это с тем, что все удары и давления будут восприниматься ярче. Теперь понятно, на что влияет нормальная работа лонжерона. Сама деформация лонжерона происходит с годами, и тогда он уже не может смягчать удары.

Как выглядит лонжерон? Это не просто цельная или сборная балка. Для обеспечения всех функций и нормальной работы лонжерона применяются следующие конструктивные решения:

в некоторых зонах уменьшают толщину стенок профиля, изменяя размер поперечного сечения;
проделываются технологические отверстия в местах с минимальной статической нагрузкой;
в местах с максимальным динамическим действием обеспечивают усиление;
на определённых участках делают складки, помогающие смять лонжерон как гармошку при серьёзном ударе или ДТП.

Как складывается лонжерон при аварии

При нормальной работе рамы при дорожно-транспортном происшествии меньше страдают детали кузова, вблизи которых находятся люди. Конструкция забирает всю кинетическую энергию и принимает нагрузки, потому удары вблизи пассажиров отражаются гораздо слабее.

Уровень прочности и надёжность при правильном креплении детали, значительно выше по сравнению с другими элементами машины. Связано это с тем, за что отвечают рамы. Основная, возлагаемая функция – принятие нагрузок, создаваемых машиной и движением. Поэтому прямое назначение лонжерона – устойчиво переносить ударное действие, в случае попадания колёс в яму во время движения или при ДТП.

Какие ещё есть функции, которые выполняет эта важная деталь?

Дополнительная амортизация

Элементы сборного типа специально разработаны для обеспечения амортизации передней части кузова. За счёт снижения жёсткости балки повышается комфорт при движении, поэтому многие производители делают выбор в пользу именно таких конструкций. Компании постепенно стараются облегчать кузов, учитывая чтобы сборные балки смогли легко переносить такую нагрузку.

Усиление днища и брызговиков

Езда по дорогам плохого качества вызывает немалое беспокойство для водителей. Дно машины не рассчитано на постоянные касания с покрытием и кочками, оно нуждается в защите. Для чего служит лонжерон в этом случае – он усиливает днище машины и предотвращает механические повреждения, способные произойти в пути.

Днище и брызговики постоянно сталкиваются с трудностями, подвергаются испытаниям и именно лонжерон снижает нагрузку на них при работе, предотвращает серьёзные дефекты и поломки. За счёт равномерного распределения ударной волны минимизируется риск образования сколов и трещин.

Защита салона

Во время столкновения балки повышенной жёсткости создают опасность для пассажиров и водителя транспортного средства. Известны случаи, когда конструктивный элемент, пробивая металл, проникал в салон, нанося тяжёлые ранения и увечья пострадавшим. Со временем деталь доработали, в неё внесли изменения, заметно повышающие уровень безопасности при поездках.

Лонжероны изготавливают особым образом. Во время удара элемент при ударе собирается в гармошку, не переламываясь пополам. Это позволяет исключить риск для пассажиров, но защита кузовной части в этом случае уменьшена.

Преимущества и недостатки лонжеронов

Лонжерон выдерживает массивные нагрузки, передаваемые от колёс транспортного средства при его движении. Основной плюс конструкции – создавать требуемые показатели жёсткости при минимальном весе детали. Именно снижение веса элемента позволяет увеличить управляемость на дорогах разной категории, снизить потребление горючего и повысить маневренность автомобиля в сложных условиях эксплуатации.

Этот лопнувший лонжерон лучше заменить на новый

Основная цель, преследуемая инженерами при внедрении такого компонента – пассивная безопасность машины и пассажиров во время удара, выполняется хорошо. Но подобная конструкция не лишена недостатков. К перечню важных минусов относят:

элемент практически не поддаётся ремонту, если изменено его целостность, то потребуется полная замена;
силовой агрегат и коробка передач устанавливаются именно на лонжеронную часть. Поэтому происходит связывание элементов, провоцирующее выход отдельных узлов из строя при повреждении кузовной части;
усиленный лонжерон – не лучшее решение, он снижает амортизацию.

Усиление лонжерона

Чаще всего на СТО обращаются владельцы с повреждением переднего наконечника лонжерона. Задняя балка деформируется значительно реже из-за особенностей устройства. Погнутые элементы восстанавливают, вытягивая, используя специальную установку.

Основная сложность заключается в том, что автомобиль приходится разбирать, снимая основные элементы: двигатель, подвеску, генератор, кузов. Усиление лонжерона также требует проведения такой подготовки, но большинство мастеров отговаривают клиентов от такой затеи. Добавлять дополнительные ребра жёсткости – не следует, машина потеряет амортизирующие свойства. Цена усиления часто равна стоимости замены детали.

Замена лонжеронов

Подготовка перед заменой элемента включает следующие этапы:

уточнение расстояния между контрольными узлами кузовной части, проведение замеров с использованием рулетки, линейки, уровня;
перед выполнением работ автомобиль поднимают, снимают колеса, устанавливают на упоры по уровню;
выключают систему подушек безопасности;
изолируют минусовую клемму аккумулятора;
отключают электронику машины, потому что её работа искажается при сварке;
снимают элементы, находящиеся в непосредственном контакте с лонжероном;
перед заменой лонжерон вытягивают.

Для полной замены переднего лонжерона из области проведения работ убирают герметик и антикоррозийное средство, вычисляют сварочные точки. Деталь устанавливают временно, примеряют положение, проводят уточняющие замеры и выверяют уровень по высоте. Если предварительный монтаж сделан правильно, проводят окончательное приваривание. Все элементы фиксируют так, чтобы они плотно прилегали к лонжерону. После завершения работ наносят герметик и окрашивают деталь.

В этом видео можно увидеть, как автолюбитель самостоятельно меняет лонжерон на Ваз 21099:

Неисправности лонжерона

Ежедневно при использовании транспортного средства, лонжерон испытывает серьёзные нагрузки. С течением времени запас прочности металла снижается («усталость» металла) и балка становится не такой прочной или может даже «лопнуть». Если использование будет интенсивным и продолжительным, на детали могут появиться трещины. Такие изменения снижает способность лонжерона выполнять возложенные на него функции.

Внимание! После серьёзных аварий, геометрия лонжерона претерпевает изменения. Нарушается параметры и конструкция кузова машины, двигателя, задней и передней подвески. Крылья и двери начинают располагаться по отношению к кузовной части не так, как это было изначально. Из-за перемены формы лонжерона или неправильного восстановления, меняется размещение подвески.

Признаки неисправностей лонжеронов:

снаружи машины появляются щели и зазоры, отрегулировать которые невозможно;
ухудшение рулевое управления — автомобиль «ведёт» вправо и влево;
двери плохо закрываются и открываются;
присутствует неправильный развал-схождение колёс;
ускоряется износ покрышек (машина «жуёт» колёса).

Если наблюдаются такие изменения, то вероятная причина — деформация лонжерона. Проблему важно исправить своевременно.

Наиболее частые повреждения лонжеронов

Повреждение детали происходит в результате серьёзных ДТП. На СТО часто выявляют такие неполадки:

внешние изменения – искривление или деформация участков узла;
нарушение целостности — разрыв металла в сборных и цельных конструкциях;
внутренние изменения – напряжение металла, трещины.

Внешние нарушения выявляют при осмотре элемента и подтверждают результатами контрольных измерений. Деформации, затрагивающие внутренние участки металла выявить сложнее, необходимо прибегать к проведению спектрографического исследования структуры и съёмке в инфракрасном спектре.

Помятый и подгнивший лонжерон

Ремонт лонжерона автомобиля

Ремонт лонжерона реально обеспечить в достаточно редких случаях, когда его степень повреждения при столкновении была небольшой. Чаще всего деформации жёсткого элемента случаются в результате различных ДТП. Любые аварии являются прямым показанием для обращения на СТО с целью диагностики. Чаще всего страдают передние лонжероны.

Если деформация балки будет существенной, то лонжерон придётся восстанавливать. В результате столкновения на его поверхности образуются трещины, повреждаемые коррозией при продолжительной эксплуатации транспортного средства.

Для устранения деформаций применяют стенд-каролинер (Car-o-liner) для вытягивания. Этот способ хорош при небольших повреждениях. Но перед этим с автомобиля надо снять основные детали, поэтому ремонтировать лонжерон берутся далеко не все автомастера, иначе можно совершить серьёзную ошибку. Замена и ремонт детали – процесс дорогой и длительный.

В этом видео можно увидеть, как вытягивают лонжероны на стапеле:

Если сразу после аварии, резкие изломы не обнаружены, деталь реально восстановить, но это сложная процедура. Особенно когда есть острые углы, существенные трещины и следы коррозии и убрать их за счёт простого вытягивания практически невозможно. Можно конечно частично восстановить при помощи дуговой газосварки (не применяя соединительные муфты), но прочность и характеристики изделия ухудшатся.

Если рама лестничного типа, то заменить её проще. Необходимо найти новую деталь таких же размеров. Но после ремонтных работ снизится амортизация, и водитель будет буквально чувствовать каждую кочку.

В конструкции каждого автомобиля имеется лонжерон. Он является основным силовым элементом, расположенным вдоль всей длины машины. При первом рассмотрении, это – обыкновенная балка прямоугольного сечения, проходящая через заднюю или переднюю часть кузова машины.

Лонжерон – это важная деталь современных машин, он принимает на себя весовую нагрузку кузова, пассажиров и прочих деталей, в том числе и мотора. Несмотря на наличие определённого запаса прочности, со временем элемент деформируется («устаёт»), на нём возникают трещины. Использовать машину с таким состоянием лонжерона – опасно даже при слабом ударе. Здесь необходим ремонт или замена, иначе последствия могут быть серьёзные.

Нет

10%

Проголосовало: 10

материалы — лонжероны

Содержание

Материалы и конструкция

Самолет с двигателем Лонжероны

На схеме показаны две лонжеронные конструкции в двигателе с приводом от человека. самолет. Хвостовое оперение установлено на лонжероне, выступающем из кабины. площадь, а лонжероны определяют конструкцию крыла. Оба эти компонента должны быть устойчивым к изгибу и отклонению при кручении, если аэродинамическая целостность самолета подлежит сохранению. Независимый от формы индекс производительности требуется (E/r

2 ), так как минимизация изгиба цель. Материалы-кандидаты: дерево (ель), трубы из алюминиевого сплава и полимер, армированный углеродным волокном (CFRP). Орден представляет собой исторический порядок подбор материала для этих задач. Это способность образовывать формы которые имеют привлекательные «факторы формы», которые делают металлы и углепластик более интересные кандидаты. Тонкостенные трубы могут быть изготовлены из алюминия. сплавов и связанный с ними коэффициент формы может достигать 25 до коробления во время полета становится потенциальной проблемой. Это делает материал конкурентоспособным. с дровами! Лонжероны из углепластика также могут быть сформированы в виде полых секций и могут иметь коэффициент формы около 10.

Это значение делает эти секции лучшими для лонжерона. использовать, чем твердые еловые или алюминиевые трубы.

От: Эшби, Выбор материалов,
Пергамон (1993)

лонжеронов-Сердце Крыла

Первый лонжерон крыла я встретил, когда мне было 13 лет. Я присоединился к группе мальчиков, собравшихся в FBO, чтобы восстановить пару J-3 Cubs — владелец FBO получил бесплатную рабочую силу, а мы получили образование, которое в конечном итоге включало уроки полета, беспроигрышный вариант для всех. В ту первую ночь мне вручили кисть и банку лака для шпата и сказали покрыть эту длинную деревянную плиту. Это было сердцевиной крыла J-3, на котором мы в конечном итоге будем летать. Мне она показалась просто длинной доской, но мне сказали, что она сделана из особого вида дерева, ситхинской ели, известной своими длинными, прямыми и однородными волокнами. Мне это казалось красивым, но потребовалось еще много лет строительства самолетов и учебы на авиационного инженера, чтобы действительно понять, насколько особенным является основной лонжерон крыла. Это больше, чем просто место для крепления ребер — это сердцевина конструкции, которая поддерживает акт полета.

Мы собираемся начать эту серию из трех частей, посвященных лонжеронам, с обсуждения нагрузок, которые несут лонжероны, их конструкции и использования различных материалов для изготовления различных типов лонжеронов. В последующих частях мы рассмотрим конструкцию лонжеронов для типичного цельнометаллического крыла — в данном случае это основные лонжероны для мотопланера Xenos, хороший пример типичного металлического лонжерона с множеством различных компонентов, работающих вместе, чтобы сформировать связную конструкцию. единица. Мы покажем, как лонжерон соединяется вместе и как различные компоненты работают вместе, чтобы выдерживать полетные нагрузки на длинных, тонких крыльях планера. Эти статьи должны дать вам понимание, необходимое для того, чтобы решить, хотите ли вы построить свои собственные лонжероны или купить их предварительно собранными, что сегодня является обычным вариантом для комплектных самолетов.

Одна из крышек лонжерона мотоплана Xenos. Обратите внимание на Т-образную форму — вертикальная часть сопрягается со стенкой лонжерона, а прочность находится в верхней части Т-образной формы.

Оси гибки

Большинство крыльев, с которыми вы сталкиваетесь, имеют один основной лонжерон, а также меньший задний лонжерон. Они действуют вместе, вместе с нервюрами и стойками, чтобы создать жесткую, прочную, но легкую пространственную раму, которая поддерживает самолет в полете. Основной лонжерон сопротивляется изгибу преимущественно в направлении вектора подъемной силы, то есть вверх и вниз. В сочетании с остальной конструкцией крыла он противостоит силам в направлении вперед и назад, но лонжерон сам по себе на самом деле немного вялый по этой оси. Типичный лонжерон больше в высоту, чем в ширину, и причина в том, что эта основная ось изгиба — крыло в первую очередь хочет изгибаться в направлении вверх-вниз, и поэтому оно должно быть толще в этом измерении.

Спонсор освещения авиашоу:

Если вы возьмете кусок пиломатериала размером 1 × 1 дюйм в местном хозяйственном магазине, вы обнаружите, что его можно согнуть одинаково далеко практически в любом направлении (будьте осторожны — эти палки могут сломаться). внезапно!). Но если вы возьмете такой же кусок пиломатериала размером 2 × 4 дюйма, вы обнаружите, что если вы попытаетесь согнуть его по 2-дюймовой поверхности, он немного поддастся, но нагрузите его по 4-дюймовому размеру, и он будет довольно жестким и жестким. Если вы никогда не возводили каркас дома, взгляните на строящийся дом, и вы увидите, что все балки перекрытия ориентированы таким образом, что нагрузка приходится на длинную сторону пиломатериала. Это просто для того, чтобы большая часть материала работала на вас, сопротивляясь изгибающим нагрузкам и сохраняя жесткость конструкции.

Если бы вам нужно было измерить реальную деформацию лонжерона (или его длины 2×4) под действием изгибающих нагрузок, вы бы обнаружили, что деревянные пряди в верхней части лонжерона сжимаются, т. е. сжимаются вместе. длинная ось. При этом пряди внизу лонжерона растягиваются — они находятся под напряжением. Это легко увидеть на прилагаемом рисунке. Интересно отметить, что чем ближе вы подходите к центру (между верхом и низом), тем меньше становятся нагрузки — сжимающие нагрузки сверху и растягивающие нагрузки снизу уменьшаются по мере приближения к центру или нейтральной оси. лонжерона.

На этом изображении корневого конца лонжерона Xenos показано, как ножка крышки лонжерона «T» входит в слои стенки лонжерона. На корневом конце болты используются для крепления крышки; когда вы двигаетесь за бортом, это все заклепки.

Это вряд ли кажется справедливым, не так ли? Волокна внизу усердно работают, чтобы держаться вместе под напряжением, а те, что наверху, усердно работают, чтобы не быть раздавленными, но те, что посередине, получают свободный проезд! Именно это осознание подводит нас к первой модификации конструкции «плиточного лонжерона» — просто цельного прямоугольника из дерева. Если средние волокна не берут на себя свою долю нагрузки, что они там делают? Они просто прибавляют в весе, не так ли? Нет ли способа уменьшить эту часть лонжерона и сделать конструкцию легче?

Ну конечно есть — и так рождается «Двутавр». Поскольку большую часть нагрузки принимают на себя верхний и нижний края, а середина просто бездельничает, раздвигая края, почему бы не сделать среднюю часть тоньше? Это именно то, что вы видите, глядя на стальную конструкцию, такую как здание или мост: основные элементы конструкции имеют форму буквы «I» в поперечном сечении. Края (колпачки) широкие и несущие нагрузку, а середина (или перемычка) предназначена в основном для того, чтобы колпачки не сваливались друг к другу.

Лонжерон, выполненный в форме двутавровой балки, нагружает толстый и тяжелый материал крышек (сжатие сверху, растяжение снизу) и минимизирует материал там, где нагрузка мала (в стенке) .

Полеты на двутавровой балке

Поскольку мы начали с дерева, нет никаких причин, по которым мы не можем какое-то время продолжить эту мысль. Деревянные двутавровые балки обычно используются для балок перекрытий и перекрытий в деревянных конструкциях, причем оголовки часто изготавливаются из материала 2 × 4, уложенного на бок, а стенки — из относительно тонкой фанеры. Лонжероны для самолетов могут быть сделаны и были сделаны таким же образом — с прочностью крыла в крышках, а перемычка просто там, чтобы удерживать их друг от друга.

Нет никаких причин, по которым мы не можем применить ту же концепцию к металлическим конструкциям. Типичный алюминиевый лонжерон в наши дни будет состоять из отдельных крышек лонжерона — обычно с большим поперечным сечением — и гораздо более тонких стенок, часто ламинированных из нескольких листов алюминия. Накладки часто представляют собой алюминиевые стержни или профили определенной формы для распределения изгибающих нагрузок на верхнюю и нижнюю часть лонжерона. Некоторые старые цельнометаллические лонжероны, предназначенные для самодельных конструкций, были собраны из слоев толстого листового металла, который был легко доступен (например, 1/8 дюйма), так что не требовалось специальной экструзии или тяжелых клепок. Если у вас есть один из этих многослойных лонжеронов, он будет достаточно прочным, но, возможно, не таким легким и эффективным по весу, как новый дизайн со специальными крышками.

Цельный лонжерон одинакового поперечного сечения (обычно из дерева) имеет переменную нагрузку сверху вниз. Нижние волокна древесины находятся под напряжением, а верхние — под сжатием.

Во многих случаях оптимизированной конструкции лонжероны неоднородны от корня до конца. Это потому, что чем ближе вы подходите к кончику крыла, тем легче нагрузка, которую несет эта часть крыла, и, следовательно, тем меньше силы вам нужно. Крыло Xenos, которое мы используем в качестве примера в этой и будущих статьях, выглядит так. С очень длинным крылом будет значительная потеря веса, если вы сохраните одно и то же поперечное сечение от корня до кончика, поэтому, когда вы двигаетесь наружу, и стенка, и крышки становятся менее прочными. Шляпки представляют собой конические экструзии, а паутина использует все меньше и меньше слоев по мере продвижения к кончику. Фактически, перемычка в корне состоит из шести слоев материала толщиной до 3/16 дюйма, и к тому времени, когда вы доберетесь до середины пролета, она сужается до одного слоя листового металла толщиной 0,032 дюйма.

Несколько слов о композитах

Композитные крылья подчиняются тем же законам физики и механики, что и металлические конструкции, и то же самое относится и к их лонжеронам, но они могут выглядеть немного иначе. Вы по-прежнему будете видеть составные лонжероны, которые выглядят как двутавровые балки, встроенные в крылья, но поскольку у дизайнера есть большая гибкость в наслоении ткани, которая входит в крылья, иногда структура лонжерона смешивается с обшивкой крыла и не совсем так. очевидный. Интегрированный структурный дизайн обеспечивает прочность именно там, где это нужно проектировщику, и вы найдете конструкции вообще без очевидного лонжерона, но вы можете поспорить, что он спроектирован с необходимым наслоением для обеспечения желаемой прочности в правильном направлении.

Когда стенки лонжерона становятся особенно толстыми у корня, полки нервюр необходимо приклепывать к сборке при сборке лонжерона. Клипсы на этом лонжероне будут удерживать внутренние нервюры.

Перемычка

Возвращаясь к алюминию: как упоминалось ранее, материал перемычки лонжерона в первую очередь служит для удержания крышек врозь и предотвращения разрушения лонжерона. Если исходить из чисто структурного утверждения, это точно, но в реальном мире это делает гораздо больше. Вероятно, наиболее очевидным является то, что нервюры могут быть прикреплены к стенке. В старых самолетах с каркасом и тканью обычно используются цельные нервюры, которые скользят вниз по лонжерону (некоторые металлические самолеты также используют эту конструкцию) к своим станциям, где они крепятся. В наши дни нервюры чаще состоят из нескольких частей: часть впереди лонжерона, а другая позади. Эти две детали приклепаны к стенке лонжерона в месте их соединения.

Стенка типичного металлического лонжерона состоит из нескольких слоев, число которых уменьшается по мере приближения к концу, на который приходится меньшая нагрузка. У Xenos ножка крышки лонжерона входит в прорезь вверху.

Решетка также может использоваться для крепления таких элементов, как шкивы тросов управления или коленчатые рычаги. В этом случае стенку часто усиливают двойной пластиной, чтобы сделать ее более жесткой, чтобы воспринимать боковые нагрузки, создаваемые органами управления. Стенка может также поддерживать монтажную конструкцию топливного бака, а также кабельные каналы или хомуты.

Говоря о проводке, строители нередко спрашивают, могут ли они провести проводку через крыло спереди назад, пропустив лонжерон. Это хороший вопрос, который нужно задать проектировщику, но к настоящему времени вы должны понимать, что, поскольку центр полотна обычно не несет нагрузок сжатия или растяжения, отверстия в перемычке около середины обычно не представляют проблемы. Опять же, проконсультируйтесь со своим дизайнером, чтобы убедиться, но если вы не можете понять, почему отверстия в лонжеронах — это нормально, понимание траектории нагрузки должно вас немного успокоить. Это, конечно, не дает вам карт-бланш на то, чтобы просверлить столько отверстий, сколько вы хотите, в любом месте вашего лонжерона, но это объясняет, как и где просверливать его нормально.

Накладки

Накладки на лонжероны, как уже упоминалось, могут быть изготовлены из конических профилей специальной формы или из простых прямоугольных алюминиевых блоков, в зависимости от того, как дизайнер хочет оптимизировать вес лонжерона и насколько доступными должны быть детали. Для планово построенных самолетов строители обычно хотят иметь возможность покупать стандартное сырье. Для комплектов можно использовать нестандартные материалы, если строители понимают, что завод, вероятно, будет единственным источником запасных частей. Крышки лонжеронов, как правило, сплошные от корня до кончика, поэтому испорченный во время сборки может означать дорогостоящую доставку для длительной замены. На Xenos колпачки имеют длину около 25 футов каждая. Доставка по стране стоит недешево, так как ее нужно хорошо упаковать, чтобы она не погнулась.

Очень важно бережно относиться к крышкам лонжеронов, так как именно они являются конструктивными элементами, которые действительно удерживают вас в воздухе. Элементы, находящиеся в состоянии растяжения, растягиваются и не подвержены короблению, а элементы, находящиеся в сжатом состоянии (как правило, верхняя стенка в горизонтальном полете), сжимаются. Если вы когда-нибудь наваливались на пустую банку из-под газировки, а затем постукивали по бокам, чтобы она мгновенно рухнула, вы испытали неудачу из-за коробления при сжатии. Подумайте об этом в следующий раз, когда увидите вмятину на крышке лонжерона. Может быть, эта дорогая стоимость доставки не так уж и плоха… а?

Сверлить в крышках отверстия, отличные от тех, которые требует проектировщик, нельзя. Обращайтесь с ними бережно и делайте все отверстия точно по планам и спецификациям. Плотно прилегающие отверстия должны быть просверлены и расширены до нужного размера. Увеличенные или продолговатые отверстия являются поводом для отказа. Точно так же зазубрины и ямки — держите эти колпачки в первозданном виде, и вы сможете быть уверенными в 3 (или более) G, когда будете летать.

Соединение вместе

Большинство алюминиевых лонжеронов склепаны вместе, причем болты часто добавляются в толстых точках, потому что установка заклепок диаметром более 5/32 дюйма затруднена, а в некоторых местах требуется прочность стального болта. Чаще всего вы увидите болты, используемые возле корня, где нагрузки самые высокие. Деревянные лонжероны часто имеют стальные пластины для сращивания и болты возле их оснований по тем же причинам: общая нагрузка на основание лонжерона велика, и материал должен быть усилен, чтобы обеспечить достаточный запас прочности. В любом случае важно использовать крепления, указанные дизайнером, и не допускать замены без явного разрешения.

Конечно, крылья в конечном итоге должны быть прикреплены к фюзеляжу, чтобы они могли работать с хвостом и двигателем, создавая летающий самолет. Лонжероны являются основными точками крепления, поскольку именно они несут нагрузку, и многих начинающих строителей удивляет, как мало болтов требуется, чтобы удерживать их крылья. Или, в случае с некоторыми самолетами, сколько! У старого Cub обычно будет только один болт, удерживающий корневой конец основного лонжерона для каждого крыла, а также один для заднего лонжерона. Затем стойки крыла крепятся болтами к середине размаха на своих верхних концах и к нижнему лонжерону фюзеляжа на внутреннем, нижнем конце. Эта треугольная ферма довольно прочна при положительной нагрузке (не так сильно при натяжении отрицательной G), а болты довольно большие.

Типичный самолет с низкорасположенным крылом будет иметь укороченный лонжерон как часть конструкции фюзеляжа — секция, построенная так же, как и остальная часть основного лонжерона, такая же толстая и мощная, как корневая секция, но надежно являющаяся частью конструкции фюзеляжа. Корни лонжеронов крыла затем будут перекрывать лонжерон короткой центральной секции и крепиться к нему достаточно большими болтами, чтобы жестко зафиксировать крыло на месте. Это задает двугранный угол конструктора и создает консольную конструкцию, не требующую распорок. Многие металлические самолеты не имеют такой массивной центральной секции, но корни лонжеронов проходят полностью в центр фюзеляжа и крепятся болтами к коробке из листового металла со стальными пластинами для сращивания и множеством болтов, по существу образующих цельную крыло от кончика до кончика, когда все крепления установлены.

Планеры и другие летательные аппараты часто имеют корни лонжеронов, которые не только входят в фюзеляж, но и полностью пересекают фюзеляж с другой стороны, перекрывая сопряженное крыло и скрепляясь болтами, снова образуя то, что, по сути, представляет собой одно- штучное крыло с присоединенной конструкцией фюзеляжа. Xenos похож на этот, и ему требуется всего пара (больших) болтов, чтобы скрепить все вместе.

Структура есть структура, а методы проектирования включают расчетные нагрузки, и иногда пилоту просто приходится доверять расчетам конструктора, когда он поднимается в воздух, когда видит, что конструкция скреплена с небольшой видимой прочностью. Я был удивлен, когда снял крылья с оригинального RV-1 Вана и обнаружил, что между крыльями и центральной секцией вообще нет перекрытия — верхняя и нижняя крышки имеют отверстия на концах, которые входят в проушины в центральной части стальной фермы. , и скреплялись (сверху и снизу) одним коническим стальным штифтом. Единственный болт сзади прикреплял задний лонжерон к фюзеляжу — и все. И это был полностью пилотажный самолет, рассчитанный на выдержку 9G.

Стягивание для полетных нагрузок

Главный лонжерон — это то, о чем мы говорили до сих пор, но он не работает сам по себе. Не менее важен задний лонжерон. Меньший по размеру, чем основной лонжерон, задний лонжерон удерживает нервюры и обшивку на одной линии и крепится к фюзеляжу, чтобы предотвратить скручивание конструкции крыла. Он также создает коробчатую структуру с передним лонжероном, чтобы реагировать на нагрузки, которые заставят крылья двигаться назад. Для деревянных крыльев нередко можно увидеть компрессионные стойки и противоскользящие тросы между передним и задним лонжеронами для придания жесткости конструкции, создавая небольшие треугольные фермы в раме, чтобы сделать очень прочную, но легкую конструкцию.

Свободнонесущие крылья широко распространены в наши дни в высокопроизводительных самолетах, потому что отказ от стоек позволяет избавиться от значительного сопротивления, но домашние строители по-прежнему строят много Cub-подобных самолетов со свисающими стойками, и они являются важными частями уравнения прочности. любого крыла. Вы не могли использовать деревянный лонжерон крыла Cub в консольной конструкции, потому что он просто не выдержит нагрузки без помощи распорок. Точно так же консольные деревянные крылья имеют очень глубокие и прочные лонжероны, чтобы компенсировать отсутствие подкосов. И как только мы попадаем в композитный мир, предела нет: поскольку нагрузки могут быть распределены по всей интегрированной конструкции, требуется совершенно новый взгляд на нагрузки.

На типичном разрезе лонжерона Xenos показаны крышки лонжерона (желтые), стенка лонжерона (слоистая посередине) и зажимы, которые будут служить точками крепления нервюр при сборке крыла.

Лонжерон Xenos

Эта статья ориентирована на металлические крылья и лонжероны, потому что в следующий раз мы рассмотрим детальную конструкцию типичного металлического лонжерона, предназначенного для мотопланера Xenos.

Корзина