Automobilio kėbulas - tai išorinis automobilio apvalkalas, saugantis keleivius ir suteikiantis vietos mechaniniams bei elektriniams automobilio komponentams įtvirtinti ir laikyti. Be to, automobilio kėbulas turi užtikrinti apsaugą avarijos atveju ir atlaikyti smūgio jėgą atsitrenkus į kitą automobilį ar konstrukciją. Projektuojant ir gaminant automobilio kėbulą taip pat atsižvelgiama į aerodinamines ir eksploatacines savybes.
Kėbulas projektuojamas taip, kad avarijos metu susiformuotų keleivių saugumo kapsulė. Įvykus avarijai, tik tinkamai savo darbą atliekančios kėbulo konstrukcijos gali išgelbėti keleivius nuo susižeidimų ar net mirties. Gaminant automobilius, kėbulai yra projektuojami ir gaminami itin atsakingai: kompiuterinės programos ne tik skaičiuoja, kaip ir iš kokių medžiagų kėbulas turi būti pagamintas, suformuotas, sujungtas, kad atlaikytų skirtingo stiprumo susidūrimus, apkrovas ar gniuždančias jėgas, bet ir daro simuliacijas, kuriose įvertinamas parengto projekto saugumas. Galutinėje projekto fazėje atliekami ir realūs automobilio daužymo testai. Tik pilnai įsitikinus automobilio konstrukcijos saugumu, pradedama automobilių gamyba.
Gaminant kėbulus yra numatomos kėbulo deformacinės zonos, kurių pagrindinė užduotis yra sugerti susidūrimo energiją ir taip apsaugoti keleivius. Jei kėbulas po avarijos nėra sutaisomas tinkamai, jis praranda savo saugojimo funkciją, nes remontas dažnai būna atliekamas tik siekiant išlyginti susilankstymo zonas ir atstatant bendrąjį išorinį automobilio vaizdą, bet negalvojant apie tai, kaip atkurti visas kėbulo funkcijas, pilnai atstatant inžinierių suprojektuotą „keleivių saugumo kapsulės funkciją“.
Automobilių kėbulų konstrukcijos tipai
Automobilio kėbulo konstrukcija gali būti vienatūrė arba kėbulo ant rėmo konstrukcija. Vienatūris kėbulas yra labiausiai paplitęs automobilio kėbulo konstrukcijos tipas, kai kėbulo konstrukcija yra viena ištisinė dalis. Kėbulo ant rėmo konstrukcijoje naudojamas sustiprintas rėmas ir atskiras kėbulas. Automobilio kėbulo konstrukcijos tipas priklauso nuo gamintojo konstrukcijos tikslų, naudojamų medžiagų, turimų išteklių ir medžiagų bei konstrukcijos kainos.
Šiuolaikinės automobilių kėbulų medžiagos
Šiuolaikinių automobilių kėbulų gamyboje randa pritaikymą įvairūs metalai bei nemetalinės medžiagos. Siekiant optimalumo, ieškoma naujų konstrukcinių medžiagų, kurios pasižymi maža mase, pakankamu standumu ir stiprumu, technologiškumu, reikiamomis eksploatacinėmis savybėmis ir ne itin aukšta kaina.
Plienas
Automobilių pramonėje naudojama daug įvairių rūšių plienų. Pagrindiniams konstrukciniams elementams naudojami mažo anglingumo plienai. Specialiai pagaminti silpnai legiruoti plienai naudojami didelį plotą sudarantiems elementams, kurie yra formuojami sudėtingais būdais. Kėbulams gaminti daugumoje naudojami cinkuotos plieno skardos lakštai. Plastiko nestipraus plieno naudojimas laikančiojo kėbulo gamybai nebuvo labai vykęs, nes norint užtikrinti pakankamą kėbulo standumą, būtina naudoti storesnius plieno lakštus.
Plienas yra plačiausiai naudojama automobilių kėbulų medžiaga dėl savo tvirtumo, prieinamumo ir nedidelės kainos. Tačiau plienas yra sunkus, o tai yra trūkumas projektuojant degalus taupantį automobilio kėbulą.
Aliuminis
Ieškodami naujų kėbulams tinkančių medžiagų, automobilių kūrėjai pirmiausiai susidomėjo aliuminio panaudojimu. Aliuminio tankis 2,5 karto mažesnis nei plieno, jis plastiškas, atsparesnis aplinkos poveikiui. Tačiau, palyginus su plienu, aliuminio tamprumo modulis yra dvigubai mažesnis, be to, aliuminio kaina yra kelis kartus didesnė.
Mažesnis aliuminio tamprumo modulis lemia, kad kėbulo gamybai reikia storesnių aliuminio lakštų ir didesnių gabaritų profilių, o tai mažina aliuminio pranašumą, lyginant su plienu. Laikančiųjų kėbulų pagrindinių elementų gamybai dažniausiai naudojami aliuminio lydiniai, kurių sudėtyje yra tam tikras kiekis magnio (Mg), silicio (Si), mangano (Mn). Įvertinant tai, kad aliuminio lydiniai sveria tris kartus mažiau nei plieniniai, komercinių automobilių gamyboje labai paplito įvairūs aliuminio lydiniai.
Vystant aliuminio panaudojimo laikantiesiems kėbulams technologiją, „Audi“ gamintojai pristatė ekonomišką mažos klasės automobilį „A2“, kurio laikantysis kėbulas pagamintas vien tik iš aliuminio lydinių. Kita naujovė - tai speciali konstrukcinių elementų iš aliuminio liejimo technologija, kuri leidžia išlieti plonasienius gaminius.
Plastmasės ir kompozitai
Siekiimas dar labiau palengvinti automobilių konstrukcijas iš vienos pusės ir senkančios metalų atsargos iš kitos pusės, verčia ieškoti alternatyvų metalams. Čia į pagalbą ateina plastmasės. Plačiąja prasme terminas „plastmasė“ apibrėžia organines medžiagas, sudarytas polimerų pagrindu, kurie gali būti gaunami ar perdirbant natūralius produktus, ar sintezuojant pirmines chemines medžiagas iš naftos, gamtinių dujų ar anglies. Visos plastmasės skirstomos į dvi pagrindines grupes: termoplastinės, kurios kaitinamos suminkštėja, o aušdamos sukietėja, išlaikydamos joms suteiktą pavidalą, ir termoreaktyvinės, kurios suminkštėja tik vieną kartą, gaminant detales.
Pirmieji, kurie savo automobiliams panaudojo vien tik iš anglies pluošto kompozito pagamintą kėbulą, buvo „Invicta“ automobilių gamintojai. Kadangi anglies pluošto tamprumo modulis yra didesnis, o tankis 4 kartus mažesnis nei plieno, todėl šie kompozitai labai tinka, gaminant standžius lengvus kėbulus. Automobilių su erdviniu laikančiuoju rėmu kėbulai dažniausiai gaminami iš stiklo ar anglies pluoštu armuotų plastikų.
Šiuo metu monokokų gamybai dažniausiai naudojamos kompozicinės medžiagos. Tai anglies ir aramidiniu (kevlaro) pluoštu armuoti kompozitai bei „sandwich“ tipo kompozitai su aramidiniu arba aliuminio koriu. Kompozitų armavimui paprastai naudojamos pluošto pavidalo (amorfinės ar kristalinės struktūros medžiagos), tačiau kartais naudojami ir dispersiniai užpildai (stiklo sferos). Stiklo pluoštas yra bene populiariausias. Šiuolaikiniuose automobiliuose vis daugiau ir daugiau naudojama stiklo. Priekinius stiklus daro vis didesnius ir platesnius, stengiantis maksimalizuoti apžvelgiamumą, nesumažinant stipruminių savybių.
Nerūdijantis plienas: išskirtiniai atvejai ir apribojimai
Nors pramonė jau kurį laiką turi sprendimą - plieninės automobilių kėbulo detalės yra galvanizuojamos, dengiamos specialiais gruntais, dažais ir laku, vis dar keliamas klausimas, kodėl nerūdijantis plienas nėra plačiau naudojamas automobilių kėbulams, nors iš esmės yra atsparus korozijai.
1981-1983 metais gamintas legendinis „Delorean DMC-12“ turėjo nedažytą nerūdijančio plieno kėbulą, suteikusį jam išskirtinumo. Nerūdijantis plienas automobiliuose yra naudojamas. Iš jo kartais gaminamos slenksčių apdailos, valytuvų sistemos detalės, stabdžių linijos, išmetimo sistemos komponentai. Tačiau didesnės kėbulo detalės iš nerūdijančio plieno gaminamos itin retai.
Ford dar ketvirtajame praeito amžiaus dešimtmetyje pradėjo eksperimentuoti su nerūdijančio plieno kėbulais, o 1957-1958 metais gamintas „Cadillac Eldorado Brougham“ turėjo nerūdijančio plieno stogą. Tokią detalę turėjo ir „Maserati Bora“, gamintas 1971-1978 metais. Buvo ir kitų automobilių, pavyzdžiui, Kanados autobusų gamintojas „Motor Coach Industries“ iki pat 20 amžiaus pabaigos savo autobusų šonus gamino iš nerūdijančio plieno.
Kodėl nerūdijantis plienas nėra plačiai naudojamas?
Nerūdijantis plienas yra brangus ir ne taip jau lengvai apdirbamas. Jei pažvelgtume į automobilius su nerūdijančio plieno detalėmis (nuo „Maserati“ iki „Cybertruck“), pastebėtume, kad dauguma plokščių yra daugiau-mažiau tiesios arba sulenktos paprastu tiesiu kampu. Išskirtis yra „Porsche Cayman“, kuris turi riestą nerūdijančio plieno detalę, tačiau ji buvo problemiška štampavimo metu.
Nerūdijantis plienas kietėja nuo apdirbimo, todėl jį tiesinti yra per sunku, o detales keisti - brangu. Nors kai kurie entuziastai savo „DeLorean“ nudažė, dažai sunkiai limpa prie nerūdijančio plieno, o pats procesas kainuoja ir laiko, ir pinigų. Be to, ne visi nori metalinio šaldytuvo spalvos automobilio. Galiausiai, korozija vis tiek užpuls po juo esančius aliuminio ar paprasto plieno komponentus, o technologijos sensta ir morališkai. Kam kurti nerūdijantį automobilį, jei žmogus vis tiek jo atsisakys daugiausiai po 10 metų?
Tesla Cybertruck atvejis
„Tesla Cybertruck“ yra pagamintas iš nerūdijančio plieno, tačiau jis naudojamas tik egzoskelete. Be to, tai nėra šiaip paprastas nerūdijantis plienas, o ypatingasis Ultra-Hard 30X Cold-Rolled, kurį „SpaceX“ naudoja raketų gamybai. Tai yra konkurencinis pranašumas - „Cybertruck“ vairuotojai gali girtis, kad vairuoja iš erdvėlaivio medžiagų pagamintą elektromobilį. Ši medžiaga yra nepaprastai tvirta, o tai leidžia „Elonui Muskui“ sukurti neįprastą kampuotą dizainą, atrodantį tarsi nužengusį iš ateities. Tai yra apgalvotas ir pavykęs marketingo triukas.
Pluoštinės kanapės: ekologiška alternatyva
Pluoštinės kanapės vis dažniau naudojamos automobilių gamyboje. Pavyzdžiui, Kanadoje yra įmonė, kuri jau pradėjo kanapinių elektromobilių serijinę gamybą, kur viso automobilio kėbulas pagamintas iš kanapių pluošto. Tokie gamintojai kaip „BMW“ ir „Mercedes“ jau kurį laiką naudoja pluoštinių kanapių kompozitus automobilių gamyboje.
Kanapių pluoštas pasižymi daugybe savybių: nepraleidžia ultravioletinės spinduliuotės, yra švarus ir ekologiškas, ilgaamžiškesnis nei oda ar kitos medžiagos. Be to, jis yra nelėpus ir nereikalauja jokių pesticidų ar cheminių trąšų auginant, todėl yra viena pelningiausių ir tvarių kultūrų.
Saulės elementai, integruoti į kėbulą
Šiuolaikinės technologijos leidžia integruoti saulės elementus tiesiai į automobilio kėbulo paviršių. „SoliTek“ tyrimų ir technologijų vystymo komanda Vilniuje jau keletą metų aktyviai tiria ir tobulina specialius IBC saulės elementus, kurie netolimoje ateityje bus integruojami į automobilius.
JAV ir Vokietijos užsakovai jau kuria naujos kartos elektromobilius, turinčius į kėbulo paviršių integruotus saulės elementus, atitinkančius visus estetinius bei atsparumo reikalavimus ir itin efektyviai gaminančius elektros energiją pačiame automobilyje. Su šiuo metu testuojamais elektromobiliams pritaikytais saulės moduliais saulėtą dieną transporto priemonė pati pasigamina elektros energijos, kurios pakanka nuvažiuoti maždaug 34 km atstumui. Prototipai rodo, kad „SoliTek“ komanda jau pagamino „gyvus“ mašinos kėbulo komponentus, kurių visas plotas padengtas naujos kartos saulės elementais - nebijančiais lankstymo ir galinčiais būti praktiškai bet kokios formos. Nors šie saulės elementai yra tamsiai mėlyni arba juodi, tai yra tik pradžia, o efektyvumo didinimas ir gamybos kaštų mažinimas lems masinį jų pritaikymą ateityje.
Pagrindinių kėbulų medžiagų savybių palyginimas
| Medžiaga | Privalumai | Trūkumai | Pritaikymas |
|---|---|---|---|
| Plienas | Didelis stiprumas, santykinai maža kaina | Didelis svoris, korozija | Pagrindiniai konstrukciniai elementai |
| Aliuminis | Mažas svoris, atsparumas korozijai | Mažesnis tamprumo modulis, didesnė kaina | Laikantieji kėbulai, ypač prabangiuose automobiliuose |
| Plastmasės ir kompozitai | Mažas svoris, atsparumas korozijai | Sudėtingesnis remontas, didesnė kaina | Kėbulo panelės, monokokai |
Kėbulo saugumas ir remonto aspektai
Sparčiai vystantis automobilių pramonei, visuomenėje ženkliai auga bendras automobilizacijos lygis, keliuose didėja automobilių skaičius. Šis augimas sukelia vis didesnį eismo įvykių skaičių, kurių metu vienaip ar kitaip apgadinami automobiliai. Todėl vis didesnį dėmesį reikia skirti automobilių kėbulų priežiūrai bei remontui.
Prieš pradedant kėbulo remonto darbus, yra būtina nustatyti gedimų (pažeidimų) mastą, kadangi ne visuomet yra galimas automobilio kėbulo geometrijos atkūrimas. Saugumas turi būti svarbiausias faktorius, nulemiantis remonto galimumą. Remiantis gedimų analize nustatoma, ar automobilio remontas yra galimas ir tikslingas. Profesionalus remontas turi būti atliekamas specializuotose įmonėse, kur griežtai laikomasi būtinų reikalavimų.
Kėbulų remonto servisų visoje Lietuvoje yra labai daug, tačiau renkantis, kur taisyti automobilį, svarbu įsitikinti, kad įmonė veikia oficialiai, turi reikiamus technologinius įrenginius, kvalifikuotus technikus ir gali užtikrinti remonto kokybę. Kėbulų gamyboje dažnai naudojamas ne vienos rūšies metalas, vidutinio dydžio automobilyje būna maždaug 5000 taškinių virinimo ar klijavimo siūlių, kurių kiekviena yra padaryta apskaičiuotoje vietoje, įvertinus metalų savybes ir galimas apkrovas. Tad norint tinkamai suremontuoti kėbulą, kad jis ir toliau užtikrintų keleivių saugumą, reikia ne tik palyginti ar suvirinti ten, kur patogiausia tai daryti - būtina išmanyti kėbulų remonto technologinius dalykus: kaip veikia skirtingi metalai, kur ir kokie turi būti kėbulo sujungimai. Be to, kokybiškas kėbulų remontas negali būti atliktas be tam skirtos įrangos, technologinės informacijos, leidžiančios priimti teisingus remonto sprendimus.
Matavimams plačiausiai naudojamos trimatės liniuotės arba optinės lazerinės matavimo sistemos. Reikalingi atstumai bei visų charakteringų taškų koordinatės randamos duomenų bazėse. Matavimai dažnai atliekami pakeistų kėbulo elementų padėčiai patikrinti. Optinės bei lazerinės sistemos dažniausiai naudojamos dugno taškų kontrolei. Remonto proceso metu plačiai naudojamos kėlimo - transporto priemonės: talės, telferiai, kranai, vežimėliai, manipuliatoriai ir t. t., pritaikomos mažosios mechanizacijos priemonės. Suvirinimo jungtys turi atitikti aukščiausius standartus. Priklausomai nuo gamybos apimčių ir suvirinimo užduoties, transporto priemonių gamyboje naudojami ir rankiniai, ir iš dalies ar pilnai automatizuoti suvirinimo procesai. Atliekant remonto darbus, dažnai reikia keisti padėtį, todėl jie vykdomi rankiniu būdu.
tags: #is #ko #pagamintas #automobiliu #kebulai