Каркас безопасности на ВАЗ

Каркас безопасности

Как обычно бывает, при рассматривании фотографий или видео со спортивными транспортными средствами мы можем наблюдать в салоне некие трубы непонятного назначения, пересекающиеся между собой и создающие своеобразную клетку для находящегося в машине водителя. Но что это такое? Какое у этого решения приспособление? В данной статье будут даны исчерпывающие ответы на данную тематику.

Что собой представляет данная конструкция

Что собой представляет данная конструкция

Каркас безопасности является пространственной конструкцией, предназначенной для предотвращения существенных деформаций кузова транспортного средства на случай столкновений или переворота транспортного средства.

Если говорить более простым языком: каркас безопасности являет собой некую стальную конструкцию из труб, собранную в салоне транспортного средства и прикрепленную со сторон интерьера к кузову. Её цель заключается в сохранении жизненного пространства для экипажа транспортного средства на случай аварий. Кроме того, данное решение задействуют для того, что бы увеличить продольное усиление жесткости транспортного средства.

Преимущественно такие решения применяли в ралли с целью безопасности, однако затем их эксплуатация стало обязательным условием и для прочих схожих дисциплин. Каркас выполняют исключительно из труб круглой формы, поскольку округленность представляет меньшую опасность для экипажа.

Отталкиваясь от конструктивных особенностей приспособления можно получить разнообразные вариации усиления. Это могут быть элементарные арки выше голов водителя и пассажира, либо более сложные конструкции – пространственные скелеты, объединяющие в одной силовой структуре чашки подвесок, пороги и боковины, в том числе и клетка, отвечающая за безопасность салона. Данные каркасы применяются с целью сокращения процесса деформации крыши в случае опрокидывания транспортного средства и для того, чтобы предотвратить травмы тяжелого характера. Не стоит забывать и о другом их предназначении — сохранении жизни человека.

Стоимость конструкций, как их вариации, характеризуются широким диапазоном, начиная от тысячи долларов за самую простую конструкцию и заканчивая вариантами за десять тысяч долларов.

Рассматриваемые каркасы подразделяют на разборные и не разборные типы:

Сборно-разборный вариант представляет собой клетку безопасности, размещаемую в салоне и закрепленную к боковым стойкам и полу. Каждая труба соединяется благодаря болтовым соединениям, а потому можно в любое время снять болты для демонтажа всей конструкции. Так же каркас такого типа называют болтовым.

Сваренные вариации характеризуются более сложной конструкцией, связанной с силовыми структурными особенностями кузова транспортного средства, применяют в случае серьезного индивидуального тюнинга. Установку такого каркаса безопасности выполнить сложнее, а потому это довольно кропотливая задача. Потребуется разборка всего салона вплоть до металлической основы, проделывание технических отверстий в различных частях кузова с целью установки элементов каркаса, соединения их между собой и дальнейшая сварка.

Если к сборной вариации предъявить каких-то особенных требований не приходится, поскольку в конструктивном плане нет максимального уровня жесткости, и есть возможность сохранить почти весь пластик салона, то в случае спортивных каркасов имеются серьезные требования по части формы, габаритов, применяемых материалов и монтажа.

Каркас с жесткостью бывает для разнообразных вариаций кузова, причем для транспортных средств с двумя дверями он будет жестче. Немаловажно отметить и то, что в случае установки преобладающего числа сложных каркасных вариаций, транспортное средство превратится из пятиместного решения в двухместное. Причина в том, что задние кресла отдаются под переплетение и крепление труб. Отталкивать от габаритов труб, можно понять, что каркас несет с собой определенные ограничения в обзорности. К ним в основном крепят или ремни безопасности четырех точечного или пяти точечного типа.

Если Вы решитесь установить в свое транспортное средство каркас безопасности «и многоточечные ремни», пройти техосмотр в РФ на таком транспортном средство будет очень трудно – потребуется получение необходимой сертификации. Да и эксплуатация по городу машин с каркасами, по сути, запрещена. В законе указано, что передвигаться на транспортном средстве с каркасом можно лишь с одетым шлемом, однако и здесь имеется подвох, ведь в нем также нельзя ездить по городу.

Дабы иметь представление о том, каким образом устанавливается каркас на ваз 2106, можно найти тематические видео на разных ресурсах:

Изготавливается решение из холодно тянутых стальных труб. В некоторых случаях допустимо использование другого металла — алюминия. Как показывает практика, каркасные трубы обладают следующими габаритами: четыреста пятидесяти на двадцать пять и четыреста на двадцать миллиметров. Как правило, рассматриваемое решение весит порядка сорока килограмм. Масса увесистых конструкций зависит от их сложности. Преимущество каркасные трубы красят в яркие цвета. На некоторых участках труб наносится защита: обиваются каркасные элементы поролоном с толщиной не более пяти миллиметров или изоляцией в виде пены. Все это несет не только эстетический характер, но и гарантирует безопасность транспортного средства.

Что собой представляют омологированный и неомологированный тип каркаса

Что собой представляют омологированный и неомологированный тип каркаса

Компании, ориентирующиеся на производстве каркасов, не всегда придерживаются определенных технических норм, которые выдвигает FIA, однако при этом решение должно подвергаться процессу омологации. Данный процесс подразумевает согласование конструктивных особенностей, материала и методики по изготовлению решений с FIA или авто спортивной федерацией «в нашей стране РАФ».

Например, если производителю захотелось задействовать в своем продукте материал, не соответствующий по своим свойствам требованию FIA, решение должно быть подвергнуто статическому нагрузочному испытанию «простым языком, тестировалось под прессом», или должны быть представлены численные расчеты прочностных характеристиках по определенному методу.

Другой распространённой особенностью можно назвать монтирование решения непосредственно к кузову. Если производителем было принято решение монтировать каркас к кузову транспортного средства методом сварки – рассматриваемая процедура является обязательной.

Также не редки случаи того, что производители не в полной мере учитывают принятую IFA схему, что также потребует проведение рассматриваемого процесса.

В тот же час FIA допускает использование и каркасные решения неомологированного типа. В данной ситуации решение должно быть сделано из конкретной стали, труб заданных габаритов, обладать определенной конструкцией и крепиться болтовым методом.

Одним и тем же производителем вполне могут выпускаться оба варианта каркасов , но в том случае, если они отвечают запросам FIA.

Наиболее простой разновидностью можно назвать каркас разборного типа. Именно поэтому было так трудно найти подробные примеры того, каким образом данная разновидность собирается.

Каким образом установка каркаса может повлиять на управляемость авто

Каким образом установка каркаса может повлиять на управляемость авто

Главной прочностной характеристикой кузова транспортного средства принято считать жесткость, которую закладывают еще во время производство в процессе проектирования транспортного средства. Немаловажно упомянуть, что у спортивных транспортных средств более высокий показатель жесткости, нежели у обычных решений, но поскольку они все равно являются конвейерным продуктом, все равно будут такие зоны, которые требуется дополнительно укреплять, прежде чем использовать кузов в профессиональных разновидностях автомобильного спорта. Если уровень жесткости кузова далек от идеального, тогда реакция на поворотные действия колонки руля становится несколько хаотичной. Изгибы кузова и податливость стали в зонах крепления подвесочных рычагов вносят диссонанс в рабочий процесс обеих осей транспортного средства. Частые скручивания транспортного средства заставляют материал быстрее изнашиваться, увеличивается усталость. Спустя некоторое время это приведет к расхождению швов сварки на кузове и развитию коррозии. Как известно, наши климатические условия далеки от идеальных условий.

Нельзя не затронуть в данной статье и то, что управляемость оказывает влияние и на кузов транспортного средства. В данном случае трех дверные транспортные средства и купе в плане жесткости обгоняют остальных благодаря свойствам кузова. Они обеспечивают максимальный уровень сопротивления изгиба за счет отсутствия дополнительных дверей и компактности формы.

Наиболее мягкими считается транспортные средства типа универсалы.

Если установить каркас безопасности на ваз 2108, тогда кузов перестает нести в себе несущую конструктивную функцию и будет, скорее всего, в качестве обложки. Все нагрузки идут непосредственно на каркас и равномерным образом распределяются по нему, за счет пересечения большого числа элементов, тема которых будет затронута ниже в статье.

Транспортное средство становится собранным, а реакция на рулевые повороты будет значительным образом увеличена.

Как можно сделать каркас самостоятельно или как осуществить сварочные работы

Как можно сделать каркас самостоятельно или как осуществить сварочные работы

Первостепенно нужно отметить, чтобы для создания каркаса своими руками необходимо обладать навыками сваривания металла, ну и собственно самим материалом «холоднотянутыми стальными трубами» и сварочным аппаратом. В идеальном случае рекомендуется прибегнуть к чертежам каркаса именно под ваше транспортное средство. Например, если потребуется установить каркас безопасности на ваз 2107, тогда и чертежи понадобятся соответствующие. Это необходимо для того, дабы не было проблем с габаритами труб.

Также потребуются схематические пояснения сборочного процесса конструкции, дабы не потребовалось затем отрезать уже сваренные элементы. Тут как не попытайся сделать, но без конкретизированных размеров и сборочной схемы Ваша омологированная конструкция не будет отвечать всем необходимым нормам, а значит, транспортное средство окажется не допущенным к соревнованиям. Если целью конструкции является обычное усиление жесткости без расчета на соревнование, тогда рекомендуется обратить взор на болтовые каркасы «разборного типа». К счастью на рынке в достатке имеются готовые вариации почти под любое транспортное средство.

Стоит отметить и то, что чертежи или схемы данных решений стоит искать тщательным образом, ибо при поверхностном поиске ничего дельного Вы не сможете отыскать. Лучше всего с этой целью посещать специализированные форумы.

Стоит отметить, что найденные ознакомительной цели чертежи вам наверняка пригодятся, но задействовать их без консультации специалистов в данной области исключительно в качестве инструкции не рекомендуется. Все же в тех случаях, когда конструкция выполняется строго под Ваше транспортное средство все же проще. При использовании мануала, просто скачанного из всемирной паутины, могут появиться различные проблемы.

Сваренные вариации своими руками можно даже не пытаться делать, ведь характеризуются усложненной конструкцией, связанной с силовыми структурными особенностями кузова транспортного средства, применяют в случае серьезного индивидуально модернизаций. Монтаж такого решения выполнить труднее, а потому это довольно кропотливая задача. Потребуется разборка всего салона вплоть до металлической основы, проделывание технических отверстий в различных частях кузова с целью установки элементов каркаса, соединения их между собой и сварка.

Пожалуй, на данном месте можно было бы и заканчивать статью, если бы при поисках нужной информации вам не попадались на глаза определенные решения, к которым можно дополнительно прибегнуть. Более детального описания их происхождение не будет, однако мы поверхностным образом опишем их особенности.

Учитывая конструктивные особенности приспособления можно получить разнообразные вариации для усиления. Это могут быть элементарные арки выше голов водителя и пассажира, либо более усложненные конструкции – скелеты пространственного типа, объединяющие в одной силовой структуре чашки подвесок, пороги и боковины, в том числе и клетка, отвечающая за безопасность салона. Данные каркасы применяются с целью сокращения процесса деформации крыши в случае опрокидывания транспортного средства и для того, чтобы предотвратить травмы тяжелого характера. Не стоит забывать и о другом их предназначении — сохранении жизни человека.

Оконная сетка – решение, крепящееся на конструкцию в оконной области и предотвращающее выпадения стекол в салон в случае аварий.

Поручни – данные элементы выступают в качестве бутафорского элемента. Не смотря на сомнительность их предназначения, они наверняка пользуются определенным спросом, если их предлагают к приобретению. Скорей всего они нужны для транспортных средств с очень низкой посадкой, дабы можно было без проблем вылезти их транспортного средства. Также вероятно и то, что их могут использовать на джипах, лишенных крыш, но оборудованных каркасом.

Итоги

Итоги

Если Вам захотелось построить настоящее спортивное транспортное средство, с тотальным увеличением жесткости кузова и максимальным уровнем безопасности, тогда рекомендуется забыть о каркасах с болтовым соединением. В таком случае необходима сварка. Не стоит также накручивать себя на тот счет, каким образом приварить конструкции и как это можно осуществить самостоятельно, лучше довериться специалистам в данной области. Поскольку они будут заниматься полной разборкой салона, отталкиваясь от своих схем и чертежей, выполнят каждое необходимое отверстие, согнут необходимую трубу и осуществят все должным образом.

Комфортабельность с такой конструкций несколько уменьшится, однако уровень жесткости и безопасности будет значительно увеличен.

Также стоит помнить и том, что если Вы решите установить в свое транспортное средство данную конструкцию безопасности, пройти технический осмотр в РФ на таком транспортном средстве будет проблематично – потребуется получение необходимой сертификации. Так же эксплуатация по городу машин с каркасами, запрещена. В законе указано, что передвигаться на транспортном средстве с каркасом можно лишь с одетым шлемом, однако и здесь подвох, ведь в нем также нельзя ездить по городу.

Каркас безопасности для спортивного автомобиля

К нам часто обращаются с вопросами «как построить каркас безопасности?» и «из чего изготовить каркас безопасности?». К сожалению, в одной статье полностью этот вопрос раскрыть невозможно, т.к. существует большое количество практических нюансов, описания которых хватит на довольно толстую книгу. Поэтому мы остановимся лишь на основных моментах, которые позволят Вам с самого начала двигаться в правильном направлении и не совершить фатальных ошибок на старте. Зная основные принципы постройки каркасов безопасности, Вам останется лишь аккуратно воплотить задуманную конструкцию в жизнь.

Зачем нужен каркас безопасности?

Основное назначение этой конструкции – предотвращать серьезные деформации кузова автомобиля при перевороте или столкновении и тем самым сохранять Вам жизнь и здоровье. Каркас безопасности – это пространственная конструкция, жестко связанная с силовыми элементами кузова, и ее задача – сохранять жизненное пространство внутри даже при самой жесткой аварии, чтобы деформирующиеся детали кузова не нанесли вам увечий.

Существует две разновидности таких конструкций – сборно-разборная (или болтовой каркас) и цельносварная. Болтовой каркас безопасности можно установить, не внося серьезных изменений в салон автомобиля. Наиболее продуманные конструкции позволяют даже сохранить неприкосновенным салонный пластик.

Что бы ни рассказывали Вам маркетологи и продавцы подобных конструкций, болтовой каркас из-за обилия разъемных соединений не обладает достаточной жесткостью, чтобы полноценно защитить пассажиров автомобиля. Поэтому такая конструкция не может использоваться в автомобилях, предназначенных для спортивных соревнований. Она может служить скорее элементом дизайна авто, пусть и несколько увеличивающим жесткость кузова.

Для практического применения представляют интерес исключительно сварные каркасы безопасности. Их установка требует полной разборки салона и вмешательства в конструкцию кузова автомобиля. К сварным каркасам предъявляются жесткие требования, отклонение от которых приведет к тому, что автомобиль не будет допущен к выходу на трассу.

Из чего изготавливаются каркасы безопасности?

Требования и описание конструкции каркасов безопасности спортивных автомобилей приведены в ст.253 часть 8 Приложения «J» к Международному Спортивному Кодексу ФИА (МСК ФИА). Правила использования каркасов безопасности и основные конструкции каркасов описаны в Приложении №14 к КиТТ РАФ. Рекомендуем начать изучение конструкций с Приложения №14, а за подробными разъяснениями обращаться к Приложению «J».

Элементы каркасов безопасности условно можно разделить на основные и вспомогательные. Основные элементы (на схеме ниже выделены серым цветом) создают «фундамент» защитной клетки, который дополнительно усиливается вспомогательными элементами. Вспомогательные элементы (на схеме – белые) изготавливаются из более тонкой трубы, что позволяет снизить общую массу конструкции без ущерба для защитных свойств.

Простейшие каркасы безопасности

Все элементы выполняются из круглой стальной холоднокатаной бесшовной трубы. Материал трубы Ст20. Основные элементы каркаса безопасности выполняются из трубы 50 х 2мм ИЛИ 45 х 2.5мм. Вспомогательные элементы из трубы 40 х 2мм ИЛИ 38 х 2.5мм.

Диаметр применяемых труб и масса каркаса безопасности

Средняя масса готового каркаса безопасности составляет 40-50 кг. По понятным причинам эту массу хотелось бы уменьшить. Применяемая для основных деталей труба 50 х 2мм легче, чем 45 х 2.5 на 10%. Применяемая для вспомогательных деталей труба 40 х 2мм легче трубы 38 х 2.5 на 15%. При этом масса основных деталей каркаса в среднем составляет не более 40% от общей массы готовой конструкции, а на вспомогательные детали приходится оставшиеся 60%.

Логика подсказывает, что если использовать более легкие трубы, то это положительно скажется на массе конструкции. Возьмем за точку отсчета массу каркаса безопасности 50кг и будем считать, что он выполнен из более тяжелых труб (45 х 2.5мм и 38 х 2.5мм). Переход на более легкие трубы позволит сэкономить примерно 2 кг на основных деталях (50кг * 0.4 * 0.1 = 2 кг) и приблизительно 4.5 кг на вспомогательных деталях (50кг * 0.6 * 0.15 = 4.5 кг).

Таким образом общая экономия массы по оптимистическим оценкам составит примерно 6.5кг (2 кг + 4.5кг = 6.5кг), что является довольно скромным результатом в масштабах автомобиля.

В реальной ситуации выигрыш будет еще меньше. В большинстве случаев масса каркаса безопасности все же ниже 50кг, и кроме деталей из труб в конструкции присутствуют всевозможные накладки, косынки и усиления, чья масса останется неизменной. Это позволяет нам утверждать, что размер применяемых при постройке каркаса безопасности трубы не оказывает значительного влияния на его массу. Поэтому не имеет большого значения, какие именно из труб, указанных в Приложении «J», использовать.

Используйте те трубы, которые проще купить в Вашем регионе, и которые Вы можете согнуть с помощью доступного Вам инструмента. Гораздо важнее сама конструкция каркаса, т.к. количество использованного материала и число элементов конструкции влияет на массу сильнее.

Конструктивные требования

Каждая деталь каркаса безопасности должна быть выполнена из единого куска трубы без сочленений. Поверхность трубы должна быть ровной гладкой, без складок и трещин. Это значит, что «морщины» и «гофра» на внутренней стороне изгибов труб недопустимы.

Все сварные швы должны иметь самое высокое возможное качество с полным проваром. Предпочтительно применять электродуговую сварка в среде защитного газа. Сварной шов должен полностью опоясывать периметр трубы. Хотя хороший внешний вид сварного шва не обязательно гарантирует его качество, плохо выглядящие сварные швы никогда не являются признаком качественного изготовления – такой каркас безопасности будет забракован.

Трубы должны быть согнуты «на холодную», т.е. без применения нагрева. Радиус гиба по осевой линии должен составлять не менее трех диаметров трубы. Обратите внимание не «равен трем диаметрам трубы», а «не менее трех диаметров» – т.е. «три или более трех».

При гибке трубы ее сечение часто принимает овальную форму. Приложение «J» к МСК ФАИ допускает овальность, при которой отношение минимального к максимальному диаметру составляет 0.9 или более. Проще говоря, нужно измерить трубу в месте перегиба в самом узком и самом широком месте и поделить первое значение на второе. Если получится число меньше 0.9, такой гиб будет забракован.

Гибка элементов каркаса

При изготовлении каркасов безопасности наибольшую сложность представляет гибка труб. Широко распространенные арбалетные трубогибы не подходят для данной задачи, т.к. они портят трубы и попросту не удобны в работе с крупными деталями. Самой большой проблемой таких трубогибов является овальность труб после гибки, которая выходит за рамки требований Приложения «J» (см. «правило 0.9» в части, описывающей конструктивные требования). Причины, по которым это происходит, подробно описаны в статье «Почему арбалетный трубогиб ломает трубы?».

Ручной трубогиб BigBender Mk3Избежать вредных деформаций и добиться хорошего результата можно, если использовать технологию гибки труб методом намотки на оснастку. Подобная технология применяется в нашем ручном трубогибе BigBender Mk3 и гидравлическом трубогибе Mk2. Данные трубогибы работают с трубами диаметром до 45мм включительно, что делает их незаменимыми при постройке каркасов безопасности спортивных автомобилей, рам багги, элементов подвески и силового обвеса внедорожников.Гидравлический трубогиб BigBender Mk2

Как было замечено ранее, размер применяемых труб из числа разрешенных в Приложении «J» не оказывает значительного влияния на массу готового каркаса безопасности, поэтому верхний предел производительности трубогибов BigBender в 45мм не является проблемой. Данные станки аккуратно и точно гнут трубу 45 х 2.5, обеспечивая итоговую овальность в регламентированных Приложением «J» пределах. Аналогично дело обстоит и с трубами 40 х 2мм и 38 х 2.5мм.

Сварка элементов каркаса

При сварке элементов каркаса безопасности предпочтительнее использовать сварку в среде защитных газов – MIG или TIG («полуавтомат» или «аргон»). Приложение «J» не запрещает использовать сварку MMA (электродами), однако из-за специфики конструкции каркаса с помощью этой технологии довольно сложно получить качественные швы, если квалификация сварщика недостаточно высока. Поэтому высок риск что готовый каркас, сваренный таким образом, не получит одобрения.

При подготовке деталей каркаса безопасности к сварке особое внимание следует уделять подгонке элементов. Важно обеспечить равномерное прилегание деталей друг к другу во всему периметру соединения и минимальные зазоры. Это избавит Вас от возникновения излишних напряжений в конструкции, обеспечит высокое качество швов и должную прочность каркасу.

Подготовка торцов труб к сварке

Для подготовки торцов труб к сварке рекомендуем использовать торцеватель – устройство для резки в трубах седловин с помощью биметаллических коронок. Эти приспособления позволяют «запиливать» концы труб под нужным Вам углом, а получающийся в результате вырез имеет форму, идеально совпадающую с привариваемой трубой.

Данное устройство в качестве режущего инструмента использует стандартные биметаллические коронки и приводится в действие электродрелью, в патрон которой зажимается приводной вал торцевателя. Торцеватель может быть зажат в тиски или установлен на собственной стойке. Используя данный инструмент, Вы многократно сокращаете время на подгонку элементов каркаса друг к другу и обеспечиваете очень точное прилегание деталей, благодаря чему сварной шов получается более аккуратным и прочным.

Заключение

Постройка каркаса безопасности – не ядерная физика, но в то же время дело ответственное, т.к. от его конструкции зависит жизнь и здоровье экипажа спортивного автомобиля. Правильный подбор материалов и инструмента поможет Вам сэкономить большое количество сил и времени при постройке и послужит гарантией того, что готовый каркас успешно пройдет техкомиссию, а автомобиль, на котором он установлен, будет допущен к соревнованиям.

Источник Источник Источник https://rulikolesa.ru/karkas-bezopasnosti/
Источник Источник Источник https://www.bigbender.ru/karkas-bezopasnosti-dlya-sportivnogo-avtomobilya/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *