Что такое автомобильный лонжерон?

Что такое лонжерон, который иногда может «уставать» или «уходить», а в крайнем случае даже лопнуть?

Лонжерон — это продольная балка, имеющая прямоугольное сечение, которая проходит через переднюю или заднюю часть кузова автомобиля (или от переднего бампера до заднего).

Что такое лонжерон?

Лонжероны могут быть изготовлены в виде одной детали с помощью фрезерования или штамповки, или состоять из нескольких элементов, соединенных сваркой. Обычно лонжероны бывают парными — правым и левым. Левый или правый составной лонжерон условно делится на три части: переднюю, среднюю и заднюю. При этом передний и задний находятся выше среднего, что придает лонжерону S-образную форму.

Лонжероны могут располагаться относительно друг друга параллельно (в составе лонжеронных рам) или под некоторым углом (например, в вильчато-хребтовых рамах).

Сегодня лонжероны являются неотъемлемой частью конструкции любого автомобиля, независимо от типа его несущей системы.

Лонжероны изготавливают из различных материалов, таких как алюминиевые или титановые сплавы, стали или композиционные материалы. Основное сечение лонжеронов представляет собой швеллер, который имеет коробчатое П-образное сечение. В наиболее нагруженных местах высота сечения швеллера больше. Иногда, по крайней мере на небольшом участке, лонжероны могут иметь сечение в виде замкнутого короба.

История лонжерона

История лонжеронов тесно связана с развитием рамных конструкций кузова, поскольку изначально рамы были основной несущей системой автомобилей. Со временем рамные конструкции стали совершенствоваться (сначала они были изготовлены из дерева), и в состав рамы начали входить лонжероны.

В 20-х годах компания Auburn разработала раму с лонжеронами, имеющими форму буквы «Х». Лонжеронные рамы состояли из двух параллельных лонжеронов и нескольких поперечин. Внешне эти рамы напоминали лестницу, поэтому их иногда называли лестничными. Сегодня лестничную раму можно увидеть на любом грузовике, например, на ГАЗели.

Постепенно появились автомобили с интегрированными рамами, где лонжероны стали частью пола кузова.

В настоящее время лонжероны входят в конструкцию любого автомобиля, независимо от типа его несущей системы.

Функции лонжерона

Лонжерон выполняет важные функции в транспортном средстве: в рамных автомобилях (грузовики, тяжелые внедорожники) лонжерон является частью рамы, а в безрамных (легковые автомобили) он служит усилительной деталью для брызговиков, днища кузова и пола багажного отсека.

Лонжерон несет на себе нагрузки кузова, двигателя и пассажиров. Он является одной из самых прочных частей автомобиля.

Кроме того, лонжероны выполняют функцию амортизаторов передней части кузова, так как они располагаются в зоне поглощения деформации. Если кузов слишком жесткий и прочный, он не сможет поглотить энергию удара, и пассажиры получат всю эту энергию. Чтобы минимизировать деформацию части кузова, где находятся люди, необходимо смягчить удар.

Для достижения этой цели передняя и задняя части кузова оснащены деформируемыми зонами, а их силовая структура в продольном направлении намеренно ослаблена. Например, лонжероны ослабляются различными способами: уменьшается толщина стенок или сечения (используется переменное сечение лонжеронов), делаются сквозные прорези и специальные отверстия в слабонагруженных местах, при штамповке создаются складки, которые позволяют лонжерону смяться в гармошку в случае аварии и т.д. В результате столкновения эти части подвергаются серьезному разрушению, но одновременно поглощают значительную часть кинетической энергии (энергии движущегося тела), что уменьшает силу удара, направленного в сторону салона.

Проблемы, связанные с лонжеронами

Под воздействием нагрузок со временем лонжерон может подвергаться деформации, усталости и трещинам. Кроме того, лонжерон может быть существенно деформирован после аварии.

В этом случае могут быть нарушены важные параметры автомобиля: положение агрегатов (подвески, двигателя) относительно кузова, линии соединения кузовных деталей, а также дверей и крыльев, могут быть нарушены параметры силовой конструкции кузова, геометрия подвески, могут появиться неустранимые трещины.

Если лонжерон разорвется, конструкция кузова будет полностью разрушена. Поэтому после ДТП в первую очередь проверяют, насколько деформированы лонжероны и в каком состоянии они находятся.

По статистике около 90% работ по ремонту и замене лонжерона приходится на передний лонжерон.

В зависимости от степени повреждения и протяженности деформированной области, определяется вид ремонтных работ. Лонжерон, входящий в состав рамы, легко заменить, но когда речь идет о лонжероне, который несет кузов, иногда его замена уже не имеет смысла.

Если лонжерон несильно деформирован, его можно отремонтировать (вытянуть). Это делается на специальном стенде-каролинере, который позволяет точно измерить все его параметры.

Если же лонжерон сильно деформирован, необходимо его заменить, потому что исправление в таком случае приведет к изменению структуры металла, а следовательно, уменьшится его прочность, что повлечет за собой изменение характеристик всего кузова.

При частичной замене лонжерона соединение производится встык дуговой газовой сваркой, и не используются никакие соединительные муфты.

При восстановлении лонжерона, который является важной частью кузова и отвечает за его прочность, иногда применяют усиление (упрочнение). Однако, если лонжерон будет усилен, он потеряет свою амортизирующую функцию при ударе, что может привести к более серьезным последствиям.

Отдельное благодарствие Blamper за полезную информацию.