sâmbătă, 16 ianuarie 2010

CAROSERII ŞI STRUCTURI PORTANTE


        Încep cu tratarea acestui subansamblu al automobilului datoritã numeroaselor sale roluri, care ţin de aerodinamicitate, rezistenţã conferitã autovehiculului, aspectului estetic, dar şi pentru cã este primul lucru care se observã la un automobil. 

 

1.     Definiţii şi rolul caroseriei


        Cea mai simplã definiţie pentru o caroserie este aceea ca fiind subansamblul autovehiculului amenajat special pentru  a transporta persoane sau mãrfuri ori pentru a instala utilje auxiliare (macarale, bascule etc.). Caroseria constituie elementul portant al sarcinii utile (cât poate transporta maxim) a autovehiculului, dar şi elementul portant al celorlalte subansambluri ale autovehiculului (motor, sistem de frânare, sistem de drecţie etc.).

        Strutura portantã  este ansamblul caroseriei care preia direct solicitarea datoratã greutãţii, sarcinii utile şi a celorlalte subansambluri ale autovehiculului sau ale caroseriei.

        Primele construcţii de autovehicule aveau structura portantã şi caroseria ca douã unitãţi distincte, dupã cum se aratã în figura de mai jos

        În prezent, la multe tipuri de autovehicule se mai pãstreazã aceastã soluţie constructivã (majoritatea autocamioanelor, autobuzelor, autovehiculelor 4x4). A apãrut însã şi s-a dezvoltat foarte mult o construcţie de caroserie în care structura portantã este înglobatã în corpul caroseriei formând un corp unitar (autoportantã).


  

2.     Clasificarea caroseriilor   


        O clasificare se poate face dupã mai multe criterii, cele mai importante fiind: destinaţia, forma şi soluţia de structurã portantã [1].

 

2a. Dupã destinaţie


        Este fãcutã şi în normativele internaţionale şi conform acestora autovehiculele, şi respectiv caroseriile lor, sunt clasificate în mai multe categorii simbolizate prin litere de la M la S. Dintre cele mai importante amintim categoria M în care se încadreazã autovehiculele cu cel puţin 4 pneuri destinate transporului de persoane (autoturisme, autobuze), şi categoria A, pentru vehiculelele cu cel puţin 2 sau 3 roţi (mopede, motociclete, motocicluri, vadecicluri).   

 

2b. Dupã formã


      În cazul autoturismelor, asupra cãrora voi insita cel mai mult, importante sunt urmãtoarele tipuri de caroserii dupã forma acestora: tip berlinã, break-urile, coupe-urile şi cabrioletele. 

-> Despre tipul berlinã se poate afirma cã este cea mai cunoscutã şi rãspânditã caroserie la ora actualã. La baza construcţiei sale stã faptul cã este conceputã în ,,3 volume”: unul pentru motor, unul pentru habitaclu, iar altul pentru portbagaj, lucru exemplificat şi  în desenul urmãtor. 

 

 

 

      Printre altele, la aceastã caroserie acopersişul este unul fix şi rigid care poate sã aibe eventual şi o trapã de aerisire, însã nu are stâlp central (cel din dreptul portierelor) neapãrat. De asemenea, are 4 sau mai multe locuri dispuse pe douã rânduri, 2 sau 4 uşi laterale şi 4 ferestre laterale.

      Aceastã caroserie mai este denumitã şi de tip AA.

 

-> În ceea ce priveşte caroseria de tip break, acestea sunt destinate în special autovehicuelelor pentru familie (station wagon, combi) datoritã spaţiului generos pentru bagaje. 

  

       Este o caroserie inchisã la care partea din spate oferã un volum interior mãrit. La fel ca la cea berlinã, acoperisşul este rigid şi fix, putând avea şi o trapã de aerisire. Dispunerea locurilor pentru pasageri este la fel ca la cea anterioarã. Diferenţa principalã dintre cele douã constã în aceea cã aceasta este o caroserie conceputã în ,,2 volume” , spaţiul pentru habitaclu fãcând corp comun ce cel pentru portbagaj. 

 

-> Despre automobilele cu caroserie tip coupe se poate spune cã aproape oricine şi-ar dori un astfel de exemplar. La bazã reprezintã o îmbinare între cele sport şi lux. Sunt decât de douã persoane, cu locurile dispuse pe un singur rând şi au cle puţin douã ferestre laterale. În locul unui desen fãcut de mine, am sa ataşez un desen din cadrul unui proiect de diplomã al unui fost coleg de facultate, iar cu aceastã ocazie îi mulţumesc pentru permisiunea acordatã [2].      


-> Ca o ultimã categorie din aceastã clasificare, voi vorbi în câteva cuvinte despre caroseriile tip cabrio. Mai mult ca sigur aceasta reprezintã exemplul - pur pentru un autovehicul sport pentru marea parte a oamenilor. Nu am sã stau sã enunţ motivele, ci am sã spun doar atît: ca şi construcţie, caroseria este închisã, dar decapotabilã, acoperişul având douã poziţii, închis şi deschis.  De asemenea, când veţi conduce un asemenea automobil, mare atenţie sã nu vã rãsturnaţi (în rest oferã o siguranţã pasivã - ,,rãspunsul” automobilului în caz de impact şi mãsurile luate pentru a micşora pagubele – foarte bunã). Voi ataşa o pozã în loc de desen fãcut de mine, şi anume un BMW Z3 Cabrio (E37) [3].

 

2c. Dupã soluţia structurii portante (clasificare tehnicã)

        Din punct de vedere tehnic, caroseriile pot fi clasificate prin 3 aspecte: rigiditate, tipul constructiv al structurii portante şi modelul de asamblare al elementelor componente. De asemenea, mai poate fi caracterizatã dupã tipul materialului folosit în fabricarea sa. Caracterisitica de rigiditate a corpului caroseriei la solicitarea de încovoiere şi torsiune exprimã în cea mai bunã mãsurã calitatea caroseriei. 

 

       Sã presupunem cã în figura de mai sus avem un arc legat la un capãt de perete. Şi putem trage de el cât vrem, cu forţa F, dar pânã când el ne va spune ,,ho, nu mai trage cã nu ma pot eu”. Acum, sã spunem ca atât cât l-m întins la maxim, s-a obţinut o distanţã x, o diferenţã faţã de punctul când am început sã tragem de el şi pânã când nu s-a mai putut. Dacã mai adãugãm şi constana k, aceasta depinzând de material, vom obţine prima formulã din acest capitol:

 

        Aceasta ne dã o forţã, denumitã, culmea, de elasticitate. În onoarea lui Sir Isaac Newton, unitatea de mãsurã pentru forţã îi poartã numele. Revenind, se subînţelege cã, cu cât trag mai tare (mai mult), cu atât acea forţã creşte, fiind direct proporţionalã cu acel produs.

       La fel se întamplã şi în cazul caroseriilor, doar cã în loc de elasticitate avem opusul acesteia, rigiditate. Binînţeles cã, un material cu cât este mai rigid (tare, dur) cu atât este mai bun. Dacã ar fi şi uşor, s-ar înfrumuseţa lucrurile. Rigiditatea unui material este datã în speţã de densitatea de molecule aflate într-o anumitã suprafaţã. Mai multe, mai bine, material mai rigid.

 

        Imaginaţi-vã o grindã sau orice altceva de genul acesta asupra cãreia apãsaţi cu mâna. Astfel, veţi exercita o fortã pe suprafaţa acelei grinde. În ideea cã aveţi destulã putere pentru a-i modifica ,,aspectul”, dupã cum este arãtat şi în figura de mai sus, veţi produce o deplasare a acelei grinde faţã de punctul ei de echilibru, iar acea deplasare s-o notãm cu f, denumind-o sãgeatã.  Aceasta reprezintã o solicitare de încovoiere, lucru care se întâmplã şi în cazul unei caroserii, doar cã la o scarã mult mai mare. Cu toate ascestea, sãgeata nu trebuie sã depãşeascã 2 ÷ 3 mm.  

 

       La fel se întâmplã şi în cazul torsiunii, doar cã în loc de forţã avem douã momente, opuse ca sens între ele. De obicei sãgeata se noteazã cu litera greceascã δ, dar din simplitate am notat-o cu w. Aceastã situaţie poate fi exemplificatã astfel: deschideţi un capac de la o sticlã de suc deşurubându-l, dar prin rãsucire (torsiune), atât prin a sticlei, cât şi a capacului, unul faţã de celãlalt. Sau, din punct de vedre anatomic, la torsul omenesc.

        Dac-ar fi sa considerãm urmãtorul sistem de coordonate bidimensional, vom concluziona astfel: solicitarea de încovoiere are loc în plan vertical (de-a lungul axei oY), întinderea şi compresiunea de-a lungul axei oX (orizontal), iar torsiunea şi forfecarea pe un plan perpendicular pe oX sau oY. Acestea fiind principalele solicitãri statice (în care acceleraţia este egalã cu 0) care pot acţiona asupra unui corp sau sistem de materiale. 

 

        În funcţie de tipul constructiv al structurii portante, caroseriile pot fi:

- caroserie cu corp format din mai multe suporturi asamblate care lucreazã împreunã; acest tip constructiv are la bazã un cadru pe care sunt asamblate, demontabil sau nedemontabil celelalte pãrţi ale caroseriei ( cabinã, benã etc.)

-  caroserie corp integrat: aceastã caroserie are lonjeroanele şi traversele unei rame pe care se suprapune placa podea, asamblate rigid.

- caroseria cu corp autoportant care are baza autoportantã formatã dintr-o placã centralã tip podea la care sunt asamblate elementele de consolã faţã şi spate, de arce de boltã (pentru acoperiş) şi ramele de pereţi laterali -> formeazã un corp unitar.  

 

 

       Trebuie menţionat cã în poza de mai sus  mai este reprezentat şi modul în care se distribuie forţa în cazul unui impact lateral.

 

      Cu aceasta închei primul post despre caroserii şi le mulţumesc tuturor care au citit, chiar şi primul paragraf. De asemenea, îmi cer scuze dacã unele desene nu sunt foarte ,,finisate”, dar sper ca ideea lor a fost pe deplin înţeleasã. 

 

Bibliografie

 [1]. Notiţe de curs - Caroserii şi Structuri Portante I -  titular curs Conf. dr. ing. Iozsa Daniel

 [2]. Proiect de diplomã – Structurã de rezistenţã pentru un automobil tip coupe – absolvent Chivoiu Ciprian, promoţia iulie 2009

 [3]. http://www.the-blueprints.com/blueprints/cars/bmwcars/109/view/bmw_z3_cabrio_(e37)/

4 comentarii:

  1. Multe "succesuri", pare un proiect interesant si eu sunt dispus sa cred in el ;)

    Vezi, si ti-am gasit si blogul :P

    RăspundețiȘtergere
  2. informatie interesanta si utila.
    Merci si succese tie

    RăspundețiȘtergere
  3. Foarte bune informatiile...imi pare rau ca n-ai mai continuat.

    RăspundețiȘtergere