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.
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.
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.
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.
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.
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 – 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).
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.
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.
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.
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.