Рама автомобиля является наиболее дорогостоящей составляющей автомобиля, стоимость новой рамы европейского автомобиля составляет около 1000 ЕВРО. В то же время стоимость восстановленной рамы колеблется в пределах 1000…2000 ЕВРО. Срок службы новой и восстановленной рамы существенно не отличается, если как речь идет о восстановлении рам грузовых автомобилей, имеющих искусственные деформации. Повреждения рам: деформация лонжеронов и поперечин; повреждения кронштейнов; ослабление посадки заклепок.
Рама является несущим элементом грузового транспортного средства, на раме крепится и кузов (автонадстройка), и шасси, поэтому к раме предъявляются очень высокие требования прочности.
Существует два вида деформации рам: естественная и искусственная.
Естественная деформация — это такая деформация рамы, которая происходит при эксплуатации транспортного средства.
Причиной естественной деформации рамы не только усталостное снижение прочности конструкции рамы со временем, но и конструкторские просчёты:
— в выборе материала из которого изготовлена рама;
— толщины и размеров стенок, полок, поясков, лонжеронов и траверс рамы;
— конструктивности рамы (количество поперечных траверс, место их расположения, способы соединения составных деталей рамы).
Искусственная (аварийная) деформация рамы. Существуют различные аварийные дефекты рамы:
— изменение геометрии рамы (вертикальные прогибы, кручения, боковые деформации, диагональное смещение лонжеронов);
-местная деформация (переломы рамы);
— трещины лонжеронов и поперечин;
— ослабление заклёпочных соединений;
Аварийная деформация происходит в результате нескольких причин:
— дорожно-транспортное происшествие;
— превышение допустимых нагрузок (перегруз транспортного средства);
— нарушение правил эксплуатации транспортного средства (неравномерное распределение груза по грузовой платформе, эксплуатация транспортного средства при неисправной ходовой части, негоризонтальная постановка самосвала при выгрузке).
К основным аварийным деформациям и неисправностям рам можно отнести: вертикальную и боковую деформацию, скручивание, диагональное смещение, местные деформации, трещины, ослабление заклёпочных соединений.
Раму ремонтируют при неполной или полной ее разборке. Неполную разборку применяют в случае небольшого количества трещин, ослабления заклепочных соединений и износа отверстий. Ремонт рамы с полной разборкой включает: очистку с удалением старой краски; разборку на детали; определение технического состояния деталей и их восстановление; сборку рамы и ее окрашивание.
Восстановление рамы сваркой. Такое восстановление выполняется для отдельных частей рамы, имеющей маленькие трещины. Конец трещины засверливают сверлом диаметром 3…4 мм, кромки трещины зубилом или шлифовальной машинкой разделывают с обеих сторон (рис. 6.73, а).
1 – зона обработки трещины; 2 – просверленное, разделанное и заваренное отверстие; 3 – заменяемый участок лонжерона; 4 – трещина; а – обработанная и сваренная трещина; б – заменяемый участок лонжерона при прохождении трещины через отверстие для заклепки
Сразу после сварки шов и прилегающие к нему зоны обрабатывают бойком (тупым зубилом, лезвие которого имеет закругление радиусом 2…3 мм), след от лезвия должен быть направлен перпендикулярно линии трещины. Если трещина выходит на край полки лонжерона и проходит через отверстие для заклепки (рис. 6.73, б) то участок полки с трещиной следует вырезать и на его место приварить такой же ремонтный участок (например, с другой утильной рамы), в котором будет просверлено новое отверстие.
В случае, когда трещина пересекает полку и выходит на спинку лонжерона, для усиления лонжерона (после сварки трещины) к нему может быть приварена дополнительная пластина в виде ромба (рис. 6.74, а). Если трещина очень длинная, лонжерон можно усилить вставкой из изогнутого листа, привариваемого к полкам внутри лонжерона только продольно или диагонально направленными швами (рис. 6.74, б).
1 – сварка по контуру; 2 – трещина; 3 – вставка; 4 – сварные швы; а – установка накладки; б – установка вставки
Поперечное расположение сварочных швов на лонжероне разупрочняет его. Выбирая размеры и толщину дополнительных пластин, следует учитывать, что изменение жесткости элементов рамы приводит к перераспределению воспринимаемых рамой нагрузок по ее элементам. Неоправданно усиленные элементы рамы ускорят усталостное разрушение других элементов.
Восстановление рамы правкой. Такой вид восстановления выполняется для автомобилей, имеющих повреждения в результате дорожно-транспортного происшествия. Для восстановления рам и кабин грузовых автомобилей применяются специальные комплексы, например, JOSAM i-press, который может быть, как напольного исполнения, так и для установки на осмотровой канаве.
Первым шагом при выполнении правки рамы – проведение лазерной диагностики геометрии рамы. При обнаружении деформации рамы выполняется работа по правке рамы. При этом в 90% случаев нет необходимости демонтировать двигатель с КПП и кабину для выполнения правки. Как правило, демонтируется навесное оборудование с шасси: топливные баки, кронштейны запаски, крылья, детали пластиковой облицовки. Для того чтобы оценить повреждения рамы и кабины в комплексы по восстановлению рам и кабин входят системы их обмера. При обмере рам используется система контроля углов управляемых колес. Основными составляющими для комплекта обмера рам в вертикальной плоскости являются диодный лазерный проектор 1 с аккумулятором и зарядным устройством, уровни и измерительные шалы 2 (рис. 6.75). Крепление проектора и шкал осуществляется за счет магнитов.
Для обмера рам в горизонтальной плоскости (рис. 6.76) лазерный проектор 1 крепится на колесах автомобиля, а луч проектора направляется на шкалы 2, установленные сзади и спереди автомобиля.
При измерении определяется разность расстояний А между задней и передней осью, относительно центра автомобиля.
При обмере кабин используется лазерная система для стереоскопического обмера кабин грузовых автомобилей.
Дополнительно можно посмотреть фильм
6.31: https://www.youtube.com/watch?v=RIb4VNTiKGo
Для правки рам используют: гидравлические вертикальные прессы (гидродомкраты) с насосами, цепи с захватами (рис. 6.77, а); угольники с силовыми цилиндрами для горизонтального перемещения (рис. 6.77, б); гидравлические струбцины (рис. 6.77, в).
Для снятия внутренних напряжений, возникающих при деформации металла, необходимо использовать нагрев, но при этом появляется риск перегрева металла и повреждения элементов конструкции транспортного средства. Чтобы этого избежать применяются аппараты индукционного нагрева (рис. 6.78). При таком нагреве не используется открытое пламя, металл нагревается точечно, быстро и равномерно как по площади, так и по глубине, температура нагрева контролируется и регулируется. Это исключает риск повреждения кабелей, шлангов и нарушения структуры металла, снижается риск возникновения пожара.
В процессе проведения правки рамы в обязательном порядке выполняется проверка соосности заднего моста, при необходимости регулировка. Последствием невыполнения этого требования могут быть повышенный износ шин и боковой увод автомобиля при эксплуатации после правки рамы.
Правку рам осуществляют в вертикальном, горизонтальном и диагональном перемещении.
Обычно вертикальную деформацию вызывают боковые силы, но к ней может привести и скручивание.
Правку вертикальной деформации нужно начинать с предварительного измерения, для которого можно применить простой спиртовой уровень. Для окончательного замера применяют лазерное измерительное оборудование, которое обеспечивает точные результаты.
Вертикальную деформацию обоих лонжеронов нужно измерять отдельно.
Измерительные приспособления, установленные перед началом измерений, часто оставляют на месте, чтобы можно быстро получать результат каждого корректирующего действия
В качестве примера рассмотрим вариант вертикальной деформации: вертикальная деформация вниз между передними и задними рессорами, схематично показанный на рис. 6.79.
Далее производится крепление и постановка оборудования к раме автомобиля, как показано на рис. 6.80.
Правка производится при помощи гидравлического насоса, который подает давление в вертикальный пресс. Пресс, воздействуя на прогнувшийся участок профиля рамы, возвращает его к нормальному положению. Из-за упругости рамы ее следует выпрямлять с помощью пресса до правильного положения и, миновав его, несколько далее. Чтобы выправить раму, необходимо отжимать на 3 º далее правильного положения на каждый метр длины. Для семиметровой рамы это означает около 20 º.
Контролируя показания измерительного инструмента поочередно выправляются оба профиля рамы до необходимых величин.
Боковая деформация (деформация вбок) является самым распространенным видом деформаций. Обычно она возникает под воздействием боковых сил, а также может быть вызвана диагональными силами.
В качестве примера рассмотрим вариант боковой деформации передней части рамы, схематично изображенный на рис. 6.81.
Для оценки степени повреждения необходимо подвесить приспособления для рам вдоль всей рамы как можно ближе к поперечинам. Используют три приспособления, когда проверяют правильность выравнивания, и пять приспособлений для точного измерения, например, повреждения от столкновения.
Прикрепляют лазер к одному из колес, используя колесный крепеж. Направляют лазер поочерёдно на каждую шкалу.
Максимально допустимое отклонение: 6 мм.
Далее производится крепление и постановка оборудования к раме автомобиля, как показано на рис. 6.82.
Затем с помощью стойки-пресса прилагается усилие в месте наибольшего отклонения для смещения элементов рамы к исходным (правильным размерам), две другие стойки используются как упоры. Из-за упругости рамы ее следует выпрямлять с помощью пресса до правильного положения и, миновав его, несколько далее. При этом необходимо следить за местами сгиба, чтобы выправлялась сопутствующая местная деформация, и не образовывалась новая.
Рама считается скрученной, если лонжероны прямые, но находятся не в одной плоскости. Наиболее удаленные от осей боковины испытывают наибольшие напряжения и часто деформируются.
Прежде чем приступить к измерению скручивания, необходимо исправить все вертикальные деформации. (При вертикальной деформации рама будет казаться скрученной. Это означает, что, проверяя наличие скручивания, невозможно определить, какой вид деформации вызвал результаты измерений: вертикальная деформация или скручивание.)
Измерения начинают с проверки, ровная ли рама сзади. Для этого поднимают переднюю часть рамы на два идентичных гидравлических цилиндра, пока колеса не оторвутся от земли (соединение между цилиндрами должно быть открыто), проводится замер горизонтальности рамы спиртовым уровнем спереди и сзади. Если он не горизонтален, рама скручена. Тогда необходимо замерить величину повреждения, для этого поднимают один конец уровня, пока он не выровняется.
Допустимые отклонения: 6 мм на метр рамы (6 мм сверло, метровый спиртовой уровень). Такое отклонение допустимо при условии, что кабина или корпус наклонен не более чем на 10 мм на метр, когда все четыре колеса грузовика находятся на земле.
Далее необходимо проверить разность расстояний от рессор до рамы или разность высоты подъёма пневматических камер подвески.
Пример варианта скручивания рамы продемонстрирован на рис. 6.83.
Далее производится крепление и постановка оборудования к раме автомобиля, как показано на рис. 6.84.
Пресс, воздействуя на выбранный участок профиля рамы, возвращает его к нормальному положению. Из-за упругости рамы ее следует выпрямлять с помощью пресса до правильного положения и, миновав его, несколько далее. Чтобы выправить раму, ее необходимо отжимать на 3 º далее правильного положения на каждый метр длины. Для 7-метровой рамы это означает около 20º.
Контролируя показания измерительного инструмента поочередно выправляются оба профиля рамы до необходимых величин.
Диагональное смещение может возникнуть в результате опрокидывания самосвала во время вываливания груза сзади. Все поперечины смещаются из надлежащего положения, и крепления поперечин искривляются. В грузовиках, у которых корпус прочен по диагонали, и в грузовиках с двумя задними осями диагональное смещение маловероятно.
Если рама шасси смещена по диагонали, все поперечины расположены неправильно относительно боковин. Поэтому диагональное смещение легче всего обнаруживается с помощью прямого угла, как показано на рис. 6.85.
При таком повреждении для возвращения рамы к правильному положению необходимо приложить усилие в направлениях, показанных на рис. 6.86.
Затем с помощью стойки-пресса прилагается усилие для смещения элементов рамы к исходным (правильным размерам), две другие стойки используются как упоры. Способы постановки оборудования для устранения диагональной деформации показаны на рис. 6.87.
Из-за упругости рамы, ее следует выпрямлять с помощью пресса до правильного положения и, миновав его, несколько далее. При этом необходимо следить за местами сгиба, чтобы выправлялась сопутствующая местная деформация, и не образовывалась новая. Контроль за размерами производят с помощью угольника и измерительным оборудованием.
Местная деформация может возникнуть, когда к элементу конструкции рамы прикреплено оборудование, и место крепления подвергается нагрузкам, на которые рама не рассчитана. Этот вид деформации в основном выявляется визуальным осмотром, при незначительных повреждениях, которые практически не видны, помещают линейку или прямой угол вдоль боковин и поперечин, как это показано на рис. 6.88. Отмечают деформации и растянутые области мелком. Трещины в краске предположительно свидетельствуют о растяжении находящегося под ней материала.
Горбы на фланцах лучше всего выпрямлять при помощи комплекта зажимов с усилием пресса 10 или 20 тонн соответственно. Примеры способов правки показаны на рис. 6.89. Обычно со стороны прогиба устанавливают упор, а усилие пресса прикладывают к центру горба. При правке элементов конструкции помеченные места нагревают, применяя индукционный нагреватель. Это обеспечивает применение эффекта усадки в надлежащем месте. Кроме того, выпрямление происходит легче при использовании нагрева, поскольку требуется меньшая сила. Нагрев до 550
С уменьшает порог упругости стали до половины его величины при 20
С. Соответственно снижается сила пресса, требуемая для такого же выпрямления. Нагрев зоны деформации снижает вероятность правки элемента не в надлежащем месте при правке.
В процессе правки производиться контроль поверхности при помощи линейки. Местной деформацией сопровождаются практически все виды деформации.
Трещины в лонжеронах и поперечинах могут возникнуть, когда к элементу конструкции рамы прикреплено оборудование, и место крепления подвергается нагрузкам, на которые рама не рассчитана или в результате появления одного из вышеописанных видов неисправности на определенное место действовала нагрузка, превышающая порог прочности металла. Трещины заваривают. Перед сваркой трещину нужно разделать углошлифовальной машиной наждачным кругом под углом 75 … 90˚, а концы трещины засверлить при помощи дрели, сверлом 0,5 мм. Рекомендуется применять электродуговую сварку электродами, которые предназначены для низколегированной стали.
По окончанию сварочных работ швы зачищают и покрывают стойкими к коррозии лакокрасочными материалами.
Ослабление заклепок происходит в процессе эксплуатации, в результате повышенных нагрузок или после аварии в процессе деформации и последующих ремонтных работ. Основным признаком ослабления заклепок является отслаивание лакокрасочного покрытия вокруг головки, загиб наружу краев потайных головок и образование вокруг них темных следов. Ослабленные заклепки подтягиваются, а если такой возможности нет, то они удаляются, а взамен их устанавливаются заклепки большего диаметра. Ослабление заклепок выявляют легким простукиванием лонжеронов рамы, при котором ослабевшие заклепки издают характерный дребезжащий звук.
Заклепки с оборванными головками выбивают и заменяют болтами (при необходимости овальные отверстия развертывают). При появлении в лонжеронах трещин (не более 3) из-под заклепок окончание трещин засверливают сверлом диаметром 5 – 7 мм во избежание их дальнейшего распространения. Заварка в этом случае не требуется.
Для восстановления прочности заклёпочных соединений необходимо следующее оборудование: полуавтоматом, дрель, струбцина. Последняя устанавливается как показано на рис. 6.90.
Дополнительно можно посмотреть фильмы