Каркас безопасности спортивного автомобиля: из чего сделать и как гнуть трубы

Требования Приложения "J" простыми словами
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. Существует большое количество практических нюансов, описания которых хватит на солидную книгу. Поэтому мы остановимся лишь на основных моментах. Они 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.

Важно:
Мы не изготавливаем каркасы безопасности на заказ.
Мы производим трубогибы для мастерских, которые хотят делать каркасы, рамы багги, силовые элементы и трубные конструкции самостоятельно. Если вы занимаетесь постройкой спортивных или внедорожных транспортных средств, обратите внимание на наши трубогибы BigBender.

Лень читать - смотрите видео

Короткий ответ:
  • Для каркасов безопасности обычно применяют круглые бесшовные трубы из стали Ст20: 45×2,5 мм / 50×2 мм для основных элементов и 38×2,5 мм / 40×2 мм для вспомогательных;
  • Арбалетный трубогиб для изготовления каркасов безопасности не подходит: он дает чрезмерную овальность, складки и деформацию трубы;
  • Оптимальный вариант — трубогиб, работающий методом намотки на пуансон;
  • Если вы делаете каркасы редко и работаете в гаражных условиях — можно рассматривать ручной трубогиб BigBender Mk32;
  • Если каркасы, рамы багги, силовой обвес и трубные детали — часть регулярной работы мастерской, выбирайте гидравлический BigBender Mk35.

Содержание

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. И хотя жесткость кузова она действительно увеличивает, но служит скорее элементом дизайна авто, чем реальной защитой жизни и здоровья экипажа.

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.
Основные элементы каркаса безопасности
Все элементы выполняются из круглой стальной холоднокатаной бесшовной трубы. Материал трубы Ст20. Основные элементы каркаса безопасности выполняются из трубы 45х2.5мм ИЛИ 50х2мм. Вспомогательные элементы из трубы 38х2.5мм ИЛИ 40х2мм.

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%.

Логика подсказывает, что если использовать более легкие трубы, то это положительно скажется на массе конструкции, и это так. Однако в действительности выигрыш в массе при использовании труб бОльшего диаметра, но с более тонкой стенкой незначителен, в то время как работать с тонкостенной трубой сложнее. 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 ФИА 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?»
Для каркасов безопасности важен не сам факт, что труба согнулась, а качество гиба.

На изгибе не должно быть складок, трещин и чрезмерной овальности. Для этого нужен трубогиб, который не давит трубу "башмаком" по центру гиба, как будто ломает ее об колено, а обходится с трубой более бережно.

Избежать вредных деформаций и добиться хорошего результата можно, если использовать технологию гибки труб методом намотки на оснастку. Подобная технология применяется в трубогибах BigBender Mk32 и Mk35. Станок Mk32 имеет ручной привод и работает с трубами диаметром до 45 мм включительно, а гидравлический Mk35 - гнет трубы до D = 50 мм. Это делает их незаменимыми при постройке каркасов безопасности спортивных автомобилей, рам багги, элементов подвески и силового обвеса внедорожников.
Трубогиб для каркасов безопасности
Трубогиб для каркасов безопасности:
Оптимальным инструментом для изготовления каркасов безопасности является трубогиб, действующий методом намотки
Ручной трубогиб Mk32 подходит для штучных проектов и гаражной постройки автомобиля.

Если же вы производите каркасы, рамы багги, силовые элементы, дуги, подрамники и другие элементы на постоянной основе, гидравлический Mk35 удобнее и выгоднее:

  • меньше ручного труда;
  • не требуется жесткого крепления трубогиба к полу;
  • стабильнее работа с трубами 38–50 мм;
  • выше скорость гибки;
  • проще делать повторяемые детали;
  • можно работать с трубой до 50×2 мм;
  • легче встроить станок в производственный процесс.

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 по всему периметру соединения и минимальные зазоры. Это избавит Вас от возникновения излишних напряжений в конструкции, обеспечит высокое качество швов и должную прочность каркасу.
Разделка концов труб перед сваркой
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.

Мы не изготавливаем каркасы безопасности на заказ.

BigBender — производитель трубогибов, а не ателье по постройке спортивных автомобилей. Но мы можем помочь с решением производственных задач и оснастить вашу мастерскую трубогибом и оснасткой под применяемые трубы:


  • 38 × 2,5 мм;
  • 40 × 2 мм;
  • 45 × 2,5 мм;
  • 50 × 2 мм;
  • другие размеры в пределах возможностей Mk32 и Mk35.

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.

Для изготовления трубных элементов каркасов безопасности предлагаем использовать наши трубогибы:

Гидравлический трубогиб BigBender Mk35

Компактный и мобильный гидравлический трубогиб для работы с трубами D = 16-50 мм с возможностями "взрослого" промышленного оборудования, но по доступной цене.

Для малого бизнеса, малосерийного и индивидуального производства, сложных кастомных проектов

  • гибка методом намотки на пуансон для соблюдения требований спортивных регламентов;
  • поставляется с гибочной оснасткой;
  • мобильный - не требует жесткого крепления на рабочем месте;
  • гибка на угол до 180˚ и 3D-гибка;
  • скорость гибки 4,5˚/сек;
  • электропитание: 380В, 2,2 кВт.
Смотреть цену и комплектацию Mk35

Ручной трубогиб BigBender Mk32

Ручной трубогиб для работы с трубами D = 16-45 мм. Качественная гибка труб в самых скромных условиях.

Подходит для штучного производства, индивидуальных проектов, гаражного применения.

"Младший брат" гидравлического трубогиба Mk35. Отличное решение для гаражных мастерских и микро-бизнеса.

  • гибка методом намотки на пуансон для соблюдения требований спортивных регламентов;
  • поставляется с гибочной оснасткой;
  • гибка на угол до 180˚ и 3D-гибка;
  • требует жесткого крепления к полу на рабочем месте;
  • не требует электропитания.
Смотреть цену и комплектацию Mk32

Другие статьи

Еще статьи
Made on
Tilda