ГАЗ A23R32 (Газель Нэкст) Переоборудован путем демонтажа фургона, увеличения колесной базы до 4445 мм, заднего свеса на 730 мм, и монтажа бортовой тентованной платформы с задними распашными воротами (5200 х 2150 х 2400 мм -ДхШхВ), установлен топливный бак 150л.

До начала выполнения работ был произведен расчет прочности рамы автомобиля ГАЗ A23R32 с удлиненной колесной базой и задним свесом.

1. Объект экспертной оценки.                                                                                   

Грузовой автомобиль класса N1 семейства ГАЗель NEXT, в который вводятся изменения в конструкцию путем удлинения колесной базы до 4445 мм и заднего свеса на 730 мм без изменения разрешенной полной массы и распределения нагрузки на оси базового автомобиля. Цель экспертной оценки – техническая экспертиза конструкции транспортного средства.

Исходные данные ТС

1. Требования нормативных документов и производителей автомобилей к возможности удлинения колесной базы и заднего свеса.

Требования к вносимым изменениям определяются техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011), утвержденным Решением Комиссии Таможенного союза 09.12.2011 г. № 877.

Производимые изменения позволяют получить новые свойства транспортного средства.

-запрещается увеличение нагрузки на оси и изменение распределения нагрузки на оси сверх разрешенных нормативными документами и производителем. Для автомобилей семейства ГАЗель NEXT с любой базой и задним свесом максимальная нагрузка на переднюю и заднюю ось, разрешенная заводом – изготовителем, не должна превышать соответственно 1550 и 2600 кг, при этом максимально допустимая полная масса автомобиля не должна превышать 3500 кг.

-при переоборудовании рамы автомобиля применяемые материалы и профили должны быть не хуже по качеству прочностным характеристикам материалов и профилей, применяемых в рамах базовых серийных автомобилей.

-сварные работы приводят к ухудшению характеристик материалов в месте сварочного шва.

В местах стыковки лонжеронов рамы базового автомобиля и дополнительных секций необходимо снизить концентрацию напряжений, возникающих при сварке, за счет установки дополнительных усилителей. При проверке напряжений в зонах, подвергнутых сварке, необходимо учитывать снижение показателей прочности примерно на 15 %.

Запрещается сверлить отверстия в полках лонжеронов несущей рамы автомобиля. Новые отверстия не должны сверлиться в зонах повышенного напряжения (таких как опоры рессор), а также в местах изменения сечений лонжеронов. Диаметр отверстий должен быть пропорционален толщине стали лонжерона и не должен превышать 13 мм. Расстояние от центра отверстия до края лонжерона не должно быть менее 30 мм. Центры отверстий не должны располагаться на расстоянии менее 30 мм друг от друга или по отношения к существующим отверстиям. Отверстия должны располагаться в шахматном порядке.

Необходимо использовать соединения аналогичные по типу и классу прочности креплениям рамы базового серийного автомобиля. Болты и заклепки должны быть упрочненными и закаленными, гайки – самостопорящиеся. Болтовые соединения должны затягиваться установленным моментом затяжки. На раме серийно выпускаемого автомобиля ГАЗель NEXT A21R32  установлены удлинитель базы и заднего свеса  при помощи горячей клепки (9 заклепок (Ø10) с каждой стороны удлинителя базы и 4 заклепки  (Ø10) на каждом удлинителе заднего свеса). Для технологических условий мелкосерийного переоборудования автомобилей и холодной клепки рекомендуется не менее 12 стандартизованных заклепок (Ø10) с каждой стороны удлинителя базы и 6 заклепок  (Ø10) на удлинителе заднего свеса (или аналогичных стандартизованных болтов). Взаимное перекрытие лонжерона и удлинителя должно быть не менее  высоты лонжерона.

При удлинении разрезы на лонжеронах не допускаются в зонах, где изменяется форма и ширина профиля, или в местах высокой концентрации напряжений (например, кронштейны рессор, силовые поперечины). Разрезы не должны производиться через имеющиеся в лонжероне отверстия.

При удлинении колесной базы лонжерон-удлинитель должен иметь момент сопротивления сечения не ниже величины для лонжерона базовой серийной рамы, с ближайшей колесной базой.

Стык основного лонжерона и лонжерона-удлинителя должен быть усилен П-образным профилем, имеющим характеристики аналогичные стали, использованной для базовой рамы. Усиливающий профиль должен крепиться только к вертикальной стенке лонжерона с использованием сварочного соединения, точечной сварки, болтов и заклепок. Сечение и длина сварных швов, а также число и расположение болтов и заклепок должны быть достаточными для передачи изгибающего момента.

Усиление сварного соединения лонжерона

Все добавляемые детали рамы должны быть защищены от коррозии (окрашены).

Удлинение колесной базы должно производиться на серийно выпускаемом автомобиле с колесной базой, длина которой ближе всего к требующемуся новому размеру колесной базы.

Величина усилий в раме с удлинённой базой не должна превышать допустимых, принятых производителем для серийного базового образца, при допущении, что нагрузка равномерно распределена, а рама рассматривается в качестве балки на двух опорах.

Необходимо использовать дополнительные силовые поперечные балки при удлинении базы более чем на 600 мм. Как правило, расстояние между двумя силовыми поперечными балками не должно быть более 1000…1200 мм и менее 600 мм.

            При удлинении заднего свеса, без удлинения колесной базы, необходимо помнить о том, что подобное изменение конструкции приводит к уменьшению нагрузки на переднюю ось. Поэтому необходимо проверять расчетным путем или взвешиванием требования п. 14.2 Приложения 3 Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС 018/2011): «В случае, когда транспортное средство категории N нагружено до технически допустимой максимальной массы, то при технически допустимой максимальной нагрузке на его заднюю ось (группу осей), масса, приходящаяся на управляемую ось или оси, должна быть не менее 20% от технически допустимой максимальной массы этого транспортного средства».

При перемещении задней поперечной балки необходимо использовать соединения аналогичные с исходным (т.е. число болтов (заклепок), размеры, класс прочности).

Требования к соединению удлинителя заднего свеса с основным лонжероном, аналогичные требованиям удлинения базы.

При значительном удлинении заднего свеса необходима установка дополнительной силовой поперечной балки, если расстояние между поперечинами больше 1200 мм.

1. Оценка прочности рамы

Рама серийно выпускаемого сертифицированного автомобиля ГАЗель NEXT A21R32, с установленными на конвейере удлинителями базы и заднего свеса, имеет максимальную колесную базу 3745 мм, задний свес 2535 мм и полную массу 3500 кг (1420 кг на переднюю ось, 2080 кг на заднюю ось). Габаритные размеры автомобиля показаны на Рис. 2.

Рис.2.

На основании сертифицированного базового автомобиля, любые изменения  базы автомобилей семейства ГАЗель NEXT до значения 3745 мм при выполнении требований п. 2 можно считать соответствующими нормам прочности, принятым в отечественном автомобилестроении.

На Рис.3 показаны габаритные размеры автомобилей семейства ГАЗель NEXT с увеличенной колесной базой до значения 5250мм.

Рис.3

Оценку прочности рам с заданным диапазонам колесных баз произведена, как статический расчет лонжерона в виде балки переменного сечения на двух опорах. Рама автомобиля ГАЗель NEXT имеет профиль лонжерона такой же, как у рамы автомобиля ГАЗ-3302.  Сечение лонжерона – швеллер гнутый равнополочный 170х70х3.9 мм в базе и 115х70х3.9 мм в заднем свесе. Чертеж лонжерона рамы автомобиля ГАЗель NEXT с серийным удлинителем базы показан на Рис.4. Материал лонжерона – сталь с пределом текучести 290 Мпа.

Рис.4

Балка нагружается сосредоточенными и распределенными по длине силами, соответствующими подрессоренным массам установленных на раме агрегатов, кабины, платформы, экипажа и груза до значения нагрузок на оси от полной массы за вычетом неподрессоренных масс. Опоры балки соответствуют центрам колес автомобиля. Расчетная схема показана на  Рис.5.

Рис.5

Расчет производится в соответствии с известными правилами теории сопротивления материалов. В результате вычисляются максимальные нормальные напряжения и коэффициент запаса прочности. Эпюра напряжений лонжерона рамы базового автомобиля ГАЗель NEXT A21R32 с колесной базой 3745 мм показана на Рис.6. Максимальные напряжения –   52 Мпа, коэффициент запаса прочности – 5.5.

Рис.6

Эпюра напряжений лонжерона рамы автомобиля  с колесной базой 5250 мм показана на Рис.7. Максимальные напряжения – 76,5 Мпа, коэффициент запаса прочности – 3.8.

Рис.7

Расчет на прочность рамы при удлинении только заднего свеса следует выполнять при увеличении заднего свеса более чем на 60 % от колесной базы, или при установке в заднем свесе сосредоточенного груза (например, крана-манипулятора или тяжелого грузоподъемного борта).

Проведенная экспертная оценка прочности рамы грузового автомобиля семейства ГАЗель NEXT с удлинённой колесной базой до 4445 мм и удлиненным задним свесом на 730 мм соответствуют нормам прочности и жесткости, принятым в отечественном автомобилестроении (коэффициент запаса прочности не менее 3 для грузовых автомобилей категории N1 при эксплуатации по дорогам I-IV категории с твердым покрытием) и требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств». Данный автомобиль может быть допущен к эксплуатации на дорогах общего пользования с регистрацией в органах ГИБДД МВД России при положительных результатах проверки технического состояния на соответствие требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств». При соблюдении перечисленных условий и требований к выполнению работ, после изменений, вносимых в конструкцию транспортного средства, ТС будет соответствовать модификации 2784В2 (Одобрение типа транспортного средства № ТС RU Е-RU.ГА06.00119).

Произведенные работы:

Демонтированы: задние световые приборы, крепления государственного регистрационного знака, фургон, задняя поперечина, карданная передача, трубопроводы системы питания, тормозной системы, жгуты электрических проводов. Установлены дополнительные секции рамы длинной 1800мм и 940мм из стального листового материала толщиной 4 мм (сталь 09Г2С). Удлинители средней части рамы крепятся к лонжеронам заклепками диаметром 10 мм (сталь Ст3 29 шт). Удлинители задней части рамы крепятся к лонжеронам болтами М10 (9 шт). Последняя поперечина рамы установлена на удлинителях болтами М10 по 3 шт сверху и снизу на каждом соединении.  На лонжероны рамы установлена платформа с каркасом, тентом и с задними распашными воротами. Платформа изготовлена на стальном П – образном надрамнике высотой 120 мм. Периметр основания изготовлен из профиля сечением 60х40 мм, поперечины из профиля сечением 60х40 мм и 40х40 мм. Каркас тента изготовлен из профилей сечением 30х30 мм. Задние распашные ворота из профильной трубы 30х30х1,5 мм, обшиты стальным оцинкованным листом толщиной 0,5 мм с полимерным покрытием. Крепление к раме ТС произвести через прокладку из бруса толщиной 50 мм при помощи стремянок заводского изготовления М12х1,25 и вертикальных пластин размером 100х250 мм, изготовленных из П – образного швеллера толщиной 3 мм, крепление производится с помощью болтов М10х30. Надрамник бортовой платформы крепиться к раме 6 (шестью) стремянками заводского изготовления М12х1,25 и установочными пластинами. Произведена установка задних световых приборов, крепления государственного регистрационного знака, трубопроводов системы питания двигателя, тормозной системы, жгутов электрических проводов, вала карданной передачи и ведущий мост, брызговиков, двух с каждой стороны боковых габаритных огней автожелтого цвета, стабилизатора поперечной устойчивости.

Монтаж бортовой платформы выполнен в соответствии с требованиями Приложения №9 ТР ТС 018/2011.

Максимальная масса и ее распределение по осям и бортам, а также изменение координат центра масс не превышают пределов, установленных изготовителем транспортного средства.

Габаритная ширина не превышает 2,55 м, а высота 4,0 м.

Кузов закреплен к раме транспортного средства крепежными элементами, аналогичными по конструкции, количеству и материалу элементам крепления кузова того же транспортного средства, изготовленного в условиях серийного производства, той же технически допустимой максимальной массы

Место расположения и установка задних внешних световых приборов и приборов освещения заднего государственного регистрационного знака соответствуют Правилам ЕЭКООН № 48.

Установлены боковые габаритные фонари автожелтого цвета, в соответствии с п.6.18 Правил ЕЭК ООН №48.

На наружной поверхности бортовой тентованной платформы с задними распашными воротами отсутствуют травмоопасные выступы (требования Правил ЕЭК ООН № 61).

Кабина водителя оборудована с обеих сторон стандартными зеркалами заднего вида.

На автомобиле демонтирован штатный топливный бак. Взамен демонтированного бака установлен автомобильный топливный бак увеличенного объема (емкостью 150 л).  Кронштейны топливного бака закреплены на раме ТС стандартными крепежными элементами. Бак не выступает за габариты ТС. Топливная система подсоединена с помощью стандартных элементов (штуцеры, трубопроводы, шланги), при этом обеспечена герметичность соединения.