Что такое лонжерон?

Лонжерон – это элемент автомобиля, который иногда может уставать, уходить или даже лопнуть. Лонжерон представляет собой трубу прямоугольного сечения (продольную балку), которая проходит…

Что представляет из себя элемент автомобиля, который временами может «уставать» или «отваливаться», а в крайнем случае даже полностью развалиться?

Этот элемент — лонжерон, представляет собой горизонтальную балку прямоугольного сечения, которая проходит через переднюю или заднюю часть кузова автомобиля (или простирается от переднего бампера до заднего).

Что такое лонжерон?

Лонжероны являются основными элементами в конструкции автомобиля. Они могут быть выполнены в виде одной детали или состоять из нескольких элементов. Монолитные лонжероны изготавливаются при помощи фрезерования или штамповки. Составные лонжероны создаются путем сварки нескольких элементов.

Обычно в конструкции автомобиля применяются парные лонжероны — правый и левый. Каждый из них состоит из трех частей: передней, средней и задней. При этом передний и задний лонжероны находятся выше среднего, что придает им S-образную форму.

Лонжероны могут быть расположены друг относительно друга параллельно (в лонжеронных рамах) или под некоторым углом (в вильчато-хребтовых рамах).

В настоящее время лонжероны присутствуют в любом автомобиле, вне зависимости от типа его несущей системы.

Для изготовления лонжеронов используют алюминиевые или титановые сплавы, а также стали или композиционные материалы. Основным сечением является швеллер – коробчатое П-образное сечение, при этом в наиболее нагруженных местах высота сечения больше. Иногда, даже на небольшом участке, лонжероны могут иметь сечение в виде замкнутого короба.

История лонжерона

Путь лонжеронов неразрывно связан с историей рамных конструкций автомобильного кузова, поскольку на первых порах именно рамы являлись основной несущей системой автомобилей. С течением времени рамные конструкции постепенно совершенствовались (на первых этапах они были выполнены из дерева), и в итоге лонжероны присоединились к составу рамы.

Примерно в 20-х годах XX века компания Auburn создает лонжеронную раму с формой буквы Х для поперечных пластин. Лонжероны состоят из двух параллельных балок и нескольких поперечных пластин. Внешне эти рамы напоминают лестницу, поэтому иногда их называют лестничными рамами. Современные лестничные рамы можно наблюдать на большинстве грузовиков, например, на ГАЗели.

Постепенно начали появляться автомобили с интегрированными рамами, где лонжероны интегрировались в пол кузова, став его неотъемлемой частью.

В настоящее время лонжероны являются составной частью конструкции любого автомобиля независимо от типа его несущей системы.

Функции лонжерона

Лонжерон — важнейший структурный элемент транспортного средства. В случае рамных автомобилей (грузовики, тяжелые внедорожники) лонжерон является составной частью рамы, а в случае безрамных (легковые автомобили) — выполняет роль усилительной детали для брызговиков, днища кузова и пола багажного отделения.

Лонжерон несет на себе нагрузки, связанные с кузовом, двигателем и пассажирами. Это одна из наиболее прочных частей автомобиля.

Более того, лонжероны также выполняют функцию амортизации передней части кузова, располагаясь в зоне поглощения ударов. Слишком жесткая и прочная конструкция кузова не способна достаточно поглощать энергию удара, в результате чего большая часть энергии передается пассажирам. Чтобы минимизировать деформацию части кузова, где находятся люди, необходимо смягчить удар.

С конечной целью во передней и задней частях кузова создаются деформируемые области, их силовые структуры в продольном направлении осознанно ослабляются. В частности, различными методами ослабляются продольные балки: уменьшают толщину их стенок или сечения (переменное сечение продольных балок), делают продольные распилы и специальные отверстия в недопустимо нагруженных местах, при штамповке создают складки, предусматривающие мягкую деформацию продольной балки в ребра и т.д. При столкновении эти участки подвергаются значительному разрушению, но одновременно поглощают большую часть кинетической энергии (энергии движущегося тела), таким образом они уменьшают силу удара, направленного в сторону кабины.

Проблемы, связанные с продольными балками

С течением времени лонжерон может подвергаться нагрузкам, что может привести к его деформации, усталости и треску. К тому же, лонжерон может значительно деформироваться в результате аварии.

В таком случае могут быть нарушены важные параметры автомобиля: позиция агрегатов (подвески, двигателя) относительно кузова, линии соединения кузовных деталей, а также дверей и крыльев, а также параметры силовой структуры кузова, геометрия подвески, внешне могут появиться необратимые трещины.

Если лонжерон лопнет, кузов будет полностью разрушен. Именно поэтому после ДТП в первую очередь проверяют состояние и положение лонжеронов.

Согласно статистике, около 90% всех работ по ремонту и замене лонжерона приходится на передний лонжерон.

При определении вида ремонтных работ учитывается степень повреждения и протяженность деформируемой зоны. Замена лонжерона, входящего в состав рамы, является относительно простой задачей, но когда речь идет о лонжероне, который несет кузов, часто нет смысла в его замене.

Если деформация лонжерона незначительная, возможен ремонт (вытягивание). Это осуществляется на специальном стенде-каролинере, который позволяет точно измерить все необходимые параметры.

Однако, если лонжерон серьезно поврежден, его необходимо заменить, так как попытка исправить его в таком состоянии приведет к изменению структуры металла и уменьшению его прочности. Это, в свою очередь, повлечет изменение характеристик всего кузова.

При частичной замене лонжерона используется дуговая газосварка без использования соединительных муфт.

Поскольку лонжерон — это усиливающая часть кузова и в значительной степени определяет его жесткость, при ремонте иногда стремятся укрепить (усилить) лонжерон. Однако, если лонжерон будет укреплен, он потеряет свою амортизирующую функцию при ударе, что может иметь более серьезные последствия.

Отдельное благодарность Blamper за полезную информацию.