Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Karosérie a rámy Karosérie Karoséria motorového vozidla a kabína vodiča musia byť konštruované aby: zaisťovali čo najväčšiu mieru bezpečnosti utesnené proti vnikaniu prachu, vody, výfukových plynov a iných nečistôt Spojenie s hnacími aj hnanými mechanizmami vozidla, ako aj s podvozkom musí byť vyhotovené tak, aby sa hluk a vibrácie z nich neprenášali do karosérie, do kabíny vodiča a na ovládacie mechanizmy vozidla, resp. sa prenášali v čo najmenšej miere. Karosérie musia spĺňať požiadavky z hľadiska: • ergonómie — majú významný vplyv na aktívnu bezpečnosť, ide o aerodynamické riešenie karosérie, fyziologicky vhodné sedenie osôb, výhľad z vozidla, vnútorný hluk a tepelnú pohodu a pod., • štruktúry — ovplyvňuje pasívnu bezpečnosť. Každá karoséria sa skladá z nasledovných základných prvkov : — miesta pre vodiča, — prepravného priestoru, — nosnej štruktúry. Základné členenie karosérií udáva STN 30 0025, podľa ktorej druhy karosérií delíme nasledovne: • podľa dopravného účelu: - osobné - karosérie osobných automobilov majú priestor pre obsluhu, cestujúcich, hnacie ústrojenstvo a batožinu spravidla v jednom celku, - autobusové - karosérie majú priestor pre obsluhu, cestujúcich, hnacie ústrojenstvo a batožinu obvykle v jednom celku, - dodávkové alebo nákladné, majú priestor pre náklad a pre obsluhu v jednom konštrukčnom celku alebo oddelene a môžu byť: - karoséria pikap, - skriňová karoséria; • podľa vzťahu k podvozku: - podvozkové - sú určené na upevnenie na podvozok alebo strojný spodok vozidla, ktorého tuhosť umožňuje jazdu bez karosérie, - polonosné - tieto karosérie preberajú nosnú funkciu rámu vozidla, ktoré potom môže byť slabšej konštrukcie. Strojový spodok nieje schopný samostatnej jazdy, - samonosné - tieto karosérie sú so vstavaným rámom, s ktorým tvoria neoddeliteľný celok, nemá podvozok. Podvozková karoséria sa upevňuje na rám podvozku, Karoséria je samostatná a nie je schopná prenášať pôsobiace sily — od prepravovanej hmotnosti, od vonkajších síl a momentov spôsobených napr. nerovnosťami vozovky, aerodynamickými silami, silami zotrvačnosti a pod. vyvolanými jazdou, ale tiež aj namáhanie od vnútorných síl a momentov vyvolaných hnacou sústavou. Tieto sily zachytáva rám vozidla. Karoséria na rám je uchytená cez pružné gumové členy — silenbloky. Tieto umožňujú pohyb karosérie voči rámu, čím sa znižuje jej namáhanie. Tieto karosérie sa používajú hlavne pre nákladné automobily. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Polonosná karoséria — sa podieľa na prenose namáhania. Podvozkové časti sú uchytené na pomocné rámy a tieto sú uchytené ku karosérii. Pomocné rámy sú ku karosérii uchytené pevne alebo rozoberateľné. Takéto riešenia sa uplatnili pri automobiloch, ktoré majú ľahké obvodové rámy, ktoré nie sú schopné preniesť celé zaťaženie. Spojenie takéhoto rámu s karosériou pevne vytvorí samonosnú karosériu. Vzájomný vzťah karosérie a podvozku a —podvozková karoséria, b— polonosná karoséria, c— samonosná karoséria Samonosná karoséria — nemá samostatný rám. Nosným prvkom je buď plošina podlahy, alebo je priestorovej štruktúry. K nosným prvkom týchto karosérií sú priamo pripevnené jednotlivé časti hnacieho mechanizmu, nápravy, pružné členy, riadenie a pod. V niektorých prípadoch sú podvozkové časti uchytené prostredníctvom pomocných rámov, ktoré sú pevne spojené s karosériou, alebo prostredníctvom náprav, na ktoré je uchytený systém zavesenia kolies. Hlavným znakom samonosných karosérií je skutočnosť, že prenášajú všetky sily a namáhania, ktoré vznikajú pri jazde vozidla. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Samonosné karosérie a — s pozdĺžnikmi po celej dĺžke - žlté, b — s chrbticovým rámom, c — s predným nosičom hnacej sústavy, d — so zadným nosičom hnacej sústavy Podľa koncepcie vnútornej štruktúry môžu mať karosérie vnútornú kostru, nosný rošt alebo nosnú škrupinu. Kostra môže vystužiť celú karosériu — úplná, alebo vystužuje iba priestor pre cestujúcich — čiastočná. Na kostru, ktorá je zhotovená z rôznych profilov, sa z vonkajšej strany prichytávajú panely — blatníky, strecha a pod., rozoberateľné, alebo pevne. Schéma karosérie s vnútornou kostrou a — úplná vnútorná kostra - žltá, b — čiastočná vnútorná kostra Ďalšie typy samonosných karosérií môžu byť: Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Typy samonosnej karosérie a — škrupinová karoséria, 1,2 — blatníky, 3 — strecha, 4,7— otvory pre spojovacie skrutky, 5, 6 — skrutky, 8 — rám, b — nosný rošt, c— panelová karoséria, d — sendvičová karoséria • Druhy karosérie podľa tvaru sú nasledovné : — blatníkové - s blatníkmi vyčnievajúcimi z obrysu stien jej skrine a spravidla sú oddeliteľné, — pontónová - blatníky sú vytvorené vo vnútri jej skrine, — kapotované - v ktorej priestor pre hnaciu sústavu v automobile s motorom vzadu a predný batožinový priestor vystupuje v podstate celý pred jej čelnú stenu, — polokapotovaná - v ktorej priestor pre hnaciu sústavu v automobile s motorom vzadu a predný batožinový priestor vystupuje v podstate čiastočne pred jej čelnú stenu, — bezkapotovaná - kde priestor pre hnaciu sústavu ani batožinový priestor nevystupuje pred čelnú stenu, — prúdnicová - jej tvary sú riešené so zreteľom na dosiahnutie čo najmenšieho odporu vzduchu pri jazde. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Rámy Rám vozidla je základnou nosnou časťou, na ktorom je uložený motor, hnacie ústrojenstvo, karoséria a príslušenstvo. Rámy bývajú zvárané alebo nitované z vylisovaných alebo valcovaných oceľových profilov. Profily prevažne majú tvar I, O, U, Z a pod. Niektoré rámy sú vytvorené z uzatvorených profilov v tvare rúrky, štvorca, obdĺžnika a pod. s rôznou hrúbkou steny. Na základe tvaru a možného použitia rozdeľujeme rámy vozidiel nasledovne: — obdĺžnikový, je tvorený z dvoch pozdĺžnikov, ktoré sú spojené priečkami, používajú ich nákladné vozidlá — uhlopriečkový, je podobný ako obdĺžnikový, len v strednej časti má dvojicu uhlopriečok, ktoré zvyšujú jeho tuhosť proti skrúteniu, Rámy vozidiel a - rebrínový , b - uhlopriečkový, c - krížový, d - obvodový, e - chrbticový, f- chrbticový vidlicový, g - plošinový, h – priehradkový — obvodový, rám je tvorený pozdĺžnikmi, ktoré kopírujú vonkajší obrys vozidla a sú spojené priečnikmi, — chrbticový - stredový, je tvorený stredným kruhovým nosníkom, čo je v podstate nosná rúra na koncoch s prírubou alebo vidlicami na uloženie motora a prevodov. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. — chrbticový rám vidlicový, stredný nosník je rozvidlený pre uloženie motora, prevodovky, niekedy aj rozvodovky, tento rám môže byť vytvorený aj kombináciou s predchádzajúcim rámom, — plošinový, tvorí ho vystužená plošina, ktorá je súčasne podlahou vozidla a je využitá ako nosná časť vozidla. Rám tvorí výlisok, alebo má privarené výstuhy. Predná časť prechádza do rozvidlenia na uloženie motora, spojky, prevodovky a prednej nápravy. Podlaha je zvarená s pozdĺžnikmi, — priehradový, je vytvorený ako priestorová konštrukcia spravidla z trubiek a používa sa pri závodných a športových automobiloch. Oceľ je spravidla nahradená zliatinami ľahkých kovov, resp. molybdénovými zliatinami. Tieto rámy majú veľmi nízku hmotnosť pri maximálnej pevnosti. Pri nehodách sú časti karosérie a rámy namáhané rôznym spôsobom. Jedná sa o stlačenie, natiahnutie, ohýbanie, krútenie, vzper a pod. Niektoré možnosti poškodenia rámov pri náraze a - prepadnutie strednej časti, b — zohnutie rámu dohora, c - bočné vyosenie, d – skrútenie Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Niektoré praktické ukážky rámov a ~ krížový rám, b, e, g, h - obdĺžnikový rám, c - obvodový rám, d - plošinový rám, f chrbticový rám Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Polosamonosná karoséria zahŕňa výhody rámu a samonosnej karosérie. Vyznačuje sa tzv. tretinovým rámom, na ktorom zhora je uložený motor, zdola náprava. Rám je ku karosérii pripojený nerozoberateľne. Stredná a zadná časť karosérie je vyrobená ako samonosná. Zadná náprava alebo výkyvné polonápravy sú k nej pripevnené priamo na miestach, ktoré sú tvarovo prispôsobené a spevnené. Rám terénneho osobného automobilu Jeep Jednotlivé časti rámov sú s pozdĺžnikmi nerozoberateľne spojené zváraním alebo nitovaním. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Obdĺžnikové rámy valníka a ťahača návesu IVECO Pozdĺžniky, sa ohýbajú z plechov konštrukčných ocelí, napr. triedy 11 520, 11 523. Najčastejší tvar pozdĺžnikov je U, I, Z, prípadne sa používajú uzatvorené profily. Prvky obdĺžnikového rámu 1 - pozdĺžnik, 2 - priečky, 3 - uzlový plech, 4 — šikmá výstuha, 5 - opierka, 6 - držiak pera Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Najpoužívanejšie tvary uzatvorených profilov rámov IVECO a - uzatvorené profily, b - pripojenie rúrky k stredu pozdĺžnika, c - pripojenie rúrky k pozdĺžnym plechom pozdĺžnika, d, e - pripojenie rôznych priečok k rámu - Iveco, f-pripojenie uzlového plechu, g - pripojenie rúrkových priečok k pozdĺžnikom Otvorené profily majú mať takú polohu, aby sa v ohyboch nedržali nečistoty. Profily majú spĺňať požiadavku tzv. rovnakej pevnosti. Priečky, sú k pozdĺžnikom nerozoberateľne pripojené pomocou uzlových plechov, alebo iných prvkov. Niektoré priečky musia byť masívnejšie dimenzované, napr. na upevnenie motora, prevodovky, zadná priečka na upevnenie ťažného zariadenia a pod. Príslušenstvo rámu ďalej tvoria uzlové plechy, šikmé výstuhy, držiaky listových, vinutých, skrutných tyčí a iných pružín, klzné opierky. Ďalšie držiaky, puzdra výstupky a pod., sú k nosným častiam priskrutkované, prinitované alebo privarené a slúžia na upevnenie karosérie, kabíny, vzduchových zásobníkov, výfukového a sacieho potrubia, bezpečnostných zariadení, akumulátorov, tlmičov a pod. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Pripojenie príslušenstva k rámu a - pripojenie držiaka listového pera a blatníka, b - pripojenie rezervného kolesa, c - pripojenie palivovej nádrže, d - pripojenie tlmičov, e - pripojenie nádrže na stlačený vzduch a držiaka akumulátora, f - zadné bezpečnostné zariadenie, g - zadná priečka závesu, h - pripojenie závesného zariadenia, i - ložisko kardanových hriadeľov upevnené na priečke Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Spojenie priečok s pozdĺžnikmi a, b - nitovaním - priečka tvaru U, c - nitovaním - priečka tvaru Z, d - zváraním Upevnenie karosérie a motora k rámu pomocou siienblokov a - pripevnenie prevodovky, b - pripevnenie kabíny a doraz pérovania, c - pripevnenie kabíny - Iveco, 1 - pružný prvok Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Príklady upevnenia pomocou silenblokov IVECO a - upevnenie motora na rám, b - upevnenie pomocou držiakov, c - upevnenie kabíny, d upevnenie cisterny, 1 - konzola na ráme, 2 - držiak, 3, 4 - silenbloky, 5 — cisterna Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Rám nákladného automobilu s vykreslením profilov rámu a priečok Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Rámy nákladného automobilu s vyznačením použitého profilu rámu Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. . Obdĺžnikové rámy a ich umiestnenie vo vozidle a, b - rám univerzálneho vozidla Mercedes - Unimog, c - základný rám, d - zadná časť rámu a jej spojenie so zadnou nápravou Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Pohľad na upevnenie podvozkových skupín k rámu u vozidiel Liaz a - pripojenie stabilizátora a pérovania, b - priečniky a vedenie kardanového hriadeľa Osobitnú skupinu tvoria stredové - chrbticové rámy, ktoré používajú vozidlá TATRA. Tieto boli vyvinuté za účelom zníženia hmotnosti a zvýšenia odolnosti voči krúteniu a ohýbaniu. Vyznačujú sa mohutnou nosnou rúrou, na ktorej sú umiestnené polonápravy. Nosná rúra je na koncoch opatrená prírubami alebo vidlicami na uloženie prevodov a motora. Ak je motor umiestnený vpredu, jednotlivé nápravy sú poháňané kĺbovým hriadeľom, ktorý je uložený v stredovom nosníku. Stredové rámy z hadiska konštrukcie môžu byť : — nadstavné, — vidlicové, — kombinované. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Chrbticový nadstavný rám TATRA 1 - nosná rúra, 2 - prídavná prevodovka, 3, 6 - spojovací nosník, 4 - predná náprava, 5 diferenciál zadnej nápravy, 7 - druhá zadná náprava - dvojča, 8 - predný diferenciál Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Zadná časť nadstavného trojnápravového rámu Tatra, tzv. dvojča 1 - stredový rám, nosná rúra, 2 - zadný spojovací nosník, 3 - listové pero, 4 - výkyvná polonáprava, 5 - nosník pera K základnému rámu sú pripevnené konzoly, na ktoré je pripevnený pomocný rám. Na pomocný rám je v prednej časti pripevnený motor a za kabínou sa naň pripája nadstavba automobilu, ktorá má svoj vlastný rám - horný rám. Pomocou tohto rámu je v prípade trojstranného sklápača možné nadstavbu vyprázdniť do dvoch, resp. troch strán, pomocou hydraulického teleskopického priamočiareho motora. Pomocný rám Tatra Vzájomné spojenie základného rámu s nadstavbou môže byť pevné alebo výkyvné. Pre pevné spojenie sa používajú nity a zvary. Rozoberateľné spojenie je riešené skrutkami, pružné spojenia s pružinami rôznych konštrukčných riešení, spojenia pomocou svorníkov a pod. Tieto spojenia musia umožňovať krútenie základného rámu voči pomocnému rámu. Z uvedeného dôvodu sa spojenie v prednej časti rámov realizuje výkyvné, alebo posuvne a v Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. mieste zadnej nápravy je spojenie pevné. Výkyvné spojenie je vykonané pomocou rôznych spojení. Vzájomné spojenie základného rámu s pomocným rámom IVECO a - pomocou skrutiek, 1 - horný rám, 2 - spodný rám, 3 - spojenie svorníkom, b - pomocou svorníkov, 1 - základný rám, 2 - horný rám, 3 - svorník, 4 - matka, 5 - výstuha, 6 -výstuha, c spojenie dvoch rámov, 1 - pomocou dvoch konzol a skrutky, 2 - pomocou skrutiek a zvarenia príložného plechu, 3 - preložením rámov a spojenie skrutkami alebo nitmi, d - spojenie pomocou konzol, 1 - horný rám, 2 - spodný rám, 3 - konzoly, e - spojenie pomocou skrutiek a pružín, f- spojenie pomocou skrutiek Výkyvné spojenie základného rámu s pomocným, ak na ňom je napr. cisterna je znázornené na obr. Spojenie rámov musí rešpektovať technologické určenie nadstavby - či sa jedná o valník, vyklápač, cisternu, kontajner a pod.. Iné konštrukčné riešenia sú upevnené pomocou skrutiek. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Rôzne spojenia rámov a priečok IVECO a - spojenie cisterny, b - skrutkové spojenie cez privarený pech, c - pripojenie priečok Pripojenie kontajnerového rámu k základnému rámu nosiča kontajnerov Ukážky rôznych konštrukčných pripojení k základnému rámu a - skrutkové pripojenie točnice na ráme návesu, b - držiaky zadnej zdvíhanej nápravy Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Uchytenie závesného zariadenia k zadnému priečniku a - s jedným priečnikom, 1 - priečnik, 2, 3 - uzlový plech, 4 - bočná výstuha, S^ hrúbka plechu rámu, S - hrúbka plechu bočnej výstuhy, H - výška rámu, b - kombinovaný záves, 1 dolný priečnik, 2 - bočná výstuha, 3 - plech pre pripojenie závesu, 4 - spojovací plech dolných priečnikov, 5 - dolný skrátený rám, 6 - rám, c - šikmá výstuha závesného zariadenia, 1 - zadný priečnik, 2 - šikmá výstuha, 3 - spájajúca platňa Veľmi často sa stáva, že na existujúci rám do zadnej časti je potrebné namontovať manipulačné zariadenie, ako je zdvíhacia plošina, žeriav a pod. V takýchto prípadoch je potrebné zadnú časť rámu upraviť zosilnením alebo predĺžením. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Možnosti predĺženia a zosilnenia základného rámu IVECO a, b - predĺženie rámu, 1 - predĺžená časť, 2, 3 - bočné plechy, 4 - priečnik, c - zosilnenie rámu v mieste predĺženia, a=0,3H, b=H, min. 1750 mm, S=(0,8 – 1) Kĺbový rám Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Kĺbový rám vozidla Volvo A 30 E Rám vozidla CAT 7978 o nosnosti 345 ton Rám kĺbového vozidla CAT 740 - damper - je vytvorený zvarením oceľoliatinových nosníkov skriňového prierezu s tuhými nosníkmi, ktoré dokonale znášajú krútiace momenty. Rám je rozbiehavý, čo znižuje namáhanie kĺbového spojenia predného a zadného rámu a optimalizuje geometriu zavesenia náprav. Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS Základy konštrukcie vozidiel Blok č: 7 Prednášajúci: doc. Ing. Robert Grega, PhD. Rám kĺbového dampra CAT Ročník 2.Bc. šk.r.2019/2020 -LS