|
Теория контроля геометрии Часть 1ТЕОРИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ Теория столкновений - это анализ действующих сил, который используется для кузовного ремонта. Проводится анализ сил двух типов: силы, приведшей к повреждению кузова, и силы, которую необходимо использовать для эффективного исправления повреждения. Важно не путать теоретические результаты столкновения с фактическими результатами столкновения. Информация о скорости транспортного средства, реакции водителя, объекте столкновения, и т. д. практически не применяется при идентификации повреждений конструкции транспортного средства. Силы, рассматриваемые в теории столкновений, всегда присутствуют во время столкновения и действуют предсказуемо, независимо от типа и серьезности столкновения. Цель теории столкновений заключается в понимании взаимосвязи сил, действующих при столкновении и являющихся причиной повреждения. Исходя из этого понимания, техник может применить корректирующие силы, которые обратны силам, вызвавшим деформацию. Таким образом, теория столкновений служит для анализа повреждений конструкции, а также ремонта. ЦЕЛИ После изучения данной статьи вы сможете: 1. Дать определение теории столкновения, определять усилия столкновения, инерцию, а также внешние и внутренние силы. 2. Определять отклонение сил, список факторов приведших к отклонению, список факторов, которые помешали равномерной деформации транспортного средства, и список основных последствий отклонений. 3. Определять смещения для секций транспортного средства по принципу трех секций. 4. Определять типы смещений, возникающих в результате фронтального удара, и объяснять, как силы при столкновении отклонились, формируя данное повреждение. 5. Определять тип смещений, возникающих в результате удара сзади, и объяснять, как силы отклонились, формируя данное повреждение. 6. Описывать тип смещений, возникающих в результате бокового удара, и объяснять, как силы отклонились, формируя данное повреждение. 7. Объяснять, как внешние и внутренние силы действуют друг на друга, что приводит к смещению при опрокидывании, и определять основные типы возможных повреждений. СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ Центральная секция – как правило, плоская жесткая часть, участок салона, ограниченный порогами. Смятие – физическое сокращение или сужение любой части конструкции автомобиля в результате повреждения при столкновении. Столкновение – две противоположно направленные силы, которые действуют друг на друга. Теория столкновений – анализ всех сил, необходимый для кузовного ремонта. Отклонение сил - перенаправление сил при столкновении, вызванное конструкцией автомобиля или направлением движения относительно участвующего в столкновении объекта. Направление движения – направление движения транспортного средства во время столкновения относительно участвующего в столкновении объекта. Концевая секция – передняя или задняя секция транспортного средства. Внешняя сила – сила со стороны другого транспортного средства или участвующего в столкновении объекта. Сила (используется при объяснении, как происходит повреждение во время столкновения) – это воздействие одного объекта на другой. Передняя секция – часть транспортного средства от переднего края до ветрового стекла. Сторона, которая подверглась удару – сторона транспортного средства, где произошло фактическое повреждение. Внутренняя сила – сила, действующая внутри самого транспортного средства во время столкновения. Инерция – свойство объекта в состоянии покоя сохранять состояние покоя; объекта в движении - продолжать движение. Боковое смещение – любое боковое смещение передней или задней секции транспортного средства относительно центральной секции. Смещение секций – боковое или вертикальное смещение передней или задней секции относительно центральной секции. Задняя секция – часть транспортного средства, которая расположена за центральной секцией. Конструкция транспортного средства – форма и прочность внутренней рамы или каркаса транспортного средства. Принцип трех секций – принцип, предусматривающий реакцию трех основных частей в конструкции транспортного средства (передняя, центральная и задняя) во время столкновения. СИЛЫ СТОЛКНОВЕНИЯ Термин "сила", используемый при анализе повреждения при столкновении, означает воздействие одного объекта на другой. Силы образуются при сопротивлении транспортного средства к изменению направления его движения. Для полного понимания сил, возникающих при столкновении, требуется понимание определения "столкновение" с точки зрения кузовного ремонта, а также действия инерции при столкновении. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЛКНОВЕНИЯ Повреждение является результатом столкновения двух объектов друг с другом. Каждый объект, будь то транспортное средство или что-либо иное, с чем сталкивается транспортное средство, можно представить в виде силы. Столкновением можно считать момент противоположного воздействия двух сил. В некоторых столкновениях одна из сил может исходить от неподвижного объекта; например, дерева, стены или припаркованного автомобиля. Несмотря на неподвижность, каждый объект представляет собой силу, которая направлена противоположно или сопротивляется движущейся силе. Столкновение - это всегда результат двух действующих друг на друга сил. Это могут быть две движущиеся силы или одна движущаяся и одна неподвижная сила. Если присутствуют дополнительные силы, они создают дополнительные столкновения. Например: два автомобиля столкнулись, затем один автомобиль отскакивает от другого и ударяется о третий. Данный пример содержит два (2) столкновения. Первое: когда столкнулись два автомобиля и второе: когда отскочивший автомобиль столкнулся с третьим. Наглядный пример многократных столкновений: автомобиль, который перевернулся несколько раз. При каждом ударе о землю или любой другой объект происходит отдельное столкновение и создается отдельный набор сил. В результате столкновения каждый автомобиль получает повреждения от двух сил: внешней силы, действующей со стороны другого автомобиля или объекта, и внутренней силы самого автомобиля. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНЕРЦИИ Повреждения от столкновения происходят из-за внезапного изменения направления движения автомобиля. Это проще всего объяснить понятием инерции. Инерция - это свойство кузова (объекта) оставаться в покое или продолжать двигаться в прямолинейном направлении, если нет воздействия внешней силы. Проще говоря, вся материя характеризуется сопротивлением к любому изменению движения. Очевидно, что инерция - это не сила. Это закон движения, связанный с сопротивлением кузова (объекта) изменению направления его движения. При любом внезапном перемещении инерция начинает играть роль силы. Чем более внезапно изменение в движении, тем сильнее инерция. Эффект инерции значительно влияет на поведение автомобиля во время столкновения. Столкновение, с момента контакта до завершения всех ответных реакций, длится менее одной секунды. Внезапные изменения направления движения, которые происходят в этом коротком промежутке времени, могут создать значительные силы, вызванные инерцией. Для коррекции повреждений от сил, вызванных столкновением, применяются тянущее и сдерживающее усилия. ДЕЙСТВИЕ ИНЕРЦИИ НА АВТОМОБИЛЬ Закон инерции распространяется на столкновение в двух случаях.
Общий вес автомобилей - стоящего неподвижно и движущегося - оказывает влияние на величину силы удара. ВЛИЯНИЕ СИЛ НА АВТОМОБИЛЬ На рисунке 1 показан ДВИЖУЩИЙСЯ АВТОМОБИЛЬ в момент столкновения. Зона автомобиля, которая непосредственно контактирует с внешней силой, изменяет свое направление движения… и останавливается! Оставшаяся часть автомобиля при этом продолжает двигаться в прежнем направлении, до прекращения действия момента импульса. Тенденция остальной части автомобиля сохранять движение действует на ту часть, которая находится в непосредственном контакте с внешней силой, вызывая повреждение автомобиля. ВНЕШНЯЯ СИЛА препятствует перемещению
ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ действуют в направлении перемещения для его продолжения Части транспортного средства под действием внешней силы изменяют скорость движения или останавливаются На рисунке 2 показан автомобиль, который НЕ ДВИЖЕТСЯ, когда в него сзади врезается другой автомобиль. Зона автомобиля, находящаяся в прямом контакте с внешней силой, начинает двигаться вперед, потому что ее толкает внешняя сила. Инерция заставляет остальную часть неподвижного автомобиля оставаться в том же месте, препятствуя перемещению. Это создает внутреннюю силу, которая действует в направлении, противоположном направлению, возникшему в зоне удара. Внутренние СИЛЫ сопротивляются перемещению транспортного средства
ВНЕШНИЕ СИЛЫ продолжают действовать в направлении перемещения Задняя часть транспортного средства начинает двигаться вперед под действием внешней силы На любой автомобиль во время столкновения действуют две (2) силы: внешняя сила, с которой он сталкивается, и внутренняя сила, создаваемая самим автомобилем. Эти две (2) силы, действующие друг против друга, создают повреждения. ОТКЛОНЕНИЕ Во время столкновения силы могут изменить направление в любую сторону. Отклонение сил обусловлено самим автомобилем, так как он начинает реагировать на столкновение. Это приводит к более сложным повреждениям, которые, в свою очередь, требуют более сложного ремонта. Чтобы лучше понять отклонение сил при столкновении, сначала рассмотрим простой случай, когда происходит столкновение прямоугольной рамы со стеной. Рама имеет правильную форму и движется строго прямо навстречу плоской поверхности. Результатом столкновения будет правильная деформация в форме гармошки. См. рис. 3
ПРОСТОЕ СТОЛКНОВЕНИЕ
Однородная деформация конструкции. Для ремонта такой правильной деформации один конец должен быть зафиксирован, а с другого конца необходимо приложить тянущее усилие. Повреждение будет исправлено силами, обратными силам при столкновении. См. рисунок 4. Тянущее усилие
Сдерживающее усилие Рисунок 4 Если бы все столкновения были такими простыми, то и кузовной ремонт был бы достаточно простым. Однако это не так, поскольку автомобили имеют неоднородную конструкцию, и действующие при столкновении с препятствием силы не направлены прямолинейно. Следовательно, при большинстве столкновений будет происходить отклонение сил, делая повреждения более сложными. Два основных фактора, создающих отклонения:
2. Направление движения. Направление движения автомобиля по отношению к другому объекту создает в основном поперечные (боковые) отклонения. ОТКЛОНЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ Большинство вертикальных отклонений происходит, потому что во время столкновения автомобиль деформируется неравномерно. Прочность и конструкция рамы и днища автомобиля являются двумя основными характеристиками конструкции, которые создают большинство вертикальных перемещений. ПРОЧНОСТЬ При многообразии конструкций кузовов автомобилей имеется одно важное общее свойство – рама и днище автомобиля имеют большую прочность и жесткость, чем части, находящиеся выше них. См. рисунок 5. Это характерно как для автомобилей с несущим кузовом, так и для автомобилей с рамой.
Рисунок 5 Верхняя часть более подвержена деформации, чем нижняя, при этом передняя и задняя секции поднимаются вверх. См. рисунок 6
ПРИМЕЧАНИЕ: Понимание этого принципа очень важно, так как правильный ремонт должен включать вертикальную коррекцию нижней части автомобиля. КОНСТРУКЦИЯ Несмотря на повышенную жесткость всей нижней части, конструкция рамы и днище все равно деформируются. Нижняя часть поднимается в местах крепления подвески на концах автомобиля. Это создает ситуацию, когда структурные элементы в области подвески при столкновении смещаются вертикально, особенно при ударах спереди или сзади. См. рисунок 7.
Рисунок 7 ДЕФОРМАЦИЯ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ Изменение направления движения автомобиля на любой угол от прямолинейного движения будет создавать дополнительные деформации, в основном поперечные (боковые) отклонения. Если сталкиваются два автомобиля, то направление движения обоих автомобилей повлияет на поперечные (боковые) отклонения. На рисунках 8 и 9 показаны столкновения с двумя автомобилями, которые двигались под разными углами. Так происходит поперечное отклонение направления сил. Если положение автомобилей не прямолинейно относительно друг друга перед столкновением, при столкновении произойдут боковые смещения. См. Рисунок 10.
Рисунок 8, 9, 10 СМЕЩЕНИЕ СЕКЦИЙ АВТОМОБИЛЯ Мы установили, что столкновение - это контакт двух сил друг с другом. За ударом следует отклонение сил, которое обусловлено конструкцией автомобиля и направлением движения. Это отклонение приводит к смещению секций автомобиля. ПРИНЦИП ТРЕХ СЕКЦИЙ При детальном рассмотрении жесткой рамы автомобиля и его днища можно выделить три секции, которые одинаковы для всех автомобилей: ПЕРЕДНЯЯ, ЦЕНТРАЛЬНАЯ и ЗАДНЯЯ. Эти три секции при столкновении ведут себя сходным образом. См. рис. 11.
Рисунок 11 Центральная секция, как правило, плоская, жесткость ей придают пороги и лонжероны. Эта часть является наиболее жесткой, с максимальным сопротивлением смещению. Поэтому силы при столкновении начинают смещаться, и конечные секции (передняя и задняя), как правило, смещаются относительно центральной секции. См. рисунок 11. КАЖДАЯ СЕКЦИЯ СОЗДАЕТ СОБСТВЕННУЮ СИЛУ Поскольку автомобиль состоит из трех секций, при столкновении он не ведет себя как единый объект. Каждая секция (передняя, центральная и задняя) начинает отдельно подвергаться действию внутренней или внешней силы. Каждая секция создает собственную силу. Мы помним, что инерция заставляет автомобиль сопротивляться любым изменениям направления движения. Она может сместить одну секцию как горизонтально, так и вертикально, в то время как одна или обе другие секции будут вынуждены изменить направление движения. Воздействие каждой секции на общее смещение в основном определяется весом каждой секции. Чем тяжелее секция, тем большее воздействие она оказывает. СРАВНЕНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ С НЕСУЩИМ КУЗОВОМ И АВТОМОБИЛЕЙ С ТРАДИЦИОННОЙ РАМОЙ Несмотря на то, что конструкция современных транспортных средств отличается от традиционного кузова транспортных средств с рамой, принципы отклонения применяются ко всем транспортным средствам. Повышенная прочность и однородность верхнего кузова блочной конструкции, а также уменьшенный вес и длина многих современных автомобилей в какой-то мере способствуют уменьшению отклонения. Тем не менее, смещение при отклонении происходит, если действующие при столкновении силы достаточно велики. КАТЕГОРИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ Вне зависимости от типа столкновения, повреждение может относиться к одной из двух категорий. Категории повреждений: Непосредственное повреждение — повреждение на участке столкновения или рядом с ним. Такие повреждения включают сгибание или вмятины на компонентах конструкции, на промежуточном участке удара, а также большинство других смещений конструкции в той же части транспортного средства. Косвенное повреждение — нарушение выравнивания конструкции и небольшие повреждения вследствие столкновения, которые расположены на участках, удаленных от участка столкновения. Такие смещения вызваны отклонением частей, которые не находятся в прямом контакте с внешней силой. Понимание разницы двух типов повреждений важно для понимания, что делать на начальном этапе ремонта. Если при ремонте применяется правильный подход, прямое повреждение можно устранить непосредственным тянущим усилием в точках удара. При этом косвенные повреждения можно устранить при удержании и опоре транспортного средства в соответствующих точках. Данный подход к ремонту позволяет специалисту устранить как непосредственные, так и косвенные повреждения одновременно. Кроме того, для упрощения ремонта применяется естественное воздействие рычага на транспортное средство, и, таким образом, значительно снижается величина усилия, необходимого для устранения повреждения. СТОЛКНОВЕНИЯ ПЕРЕДНЕЙ СЕКЦИИ Для объяснения сил при столкновении передней секции будет использоваться пример столкновения автомобиля с неподвижным объектом. Силы, действующие в момент лобового столкновения с другим движущимся автомобилем, такие же, как при столкновении автомобиля с неподвижным объектом. Столкновение двух автомобилей приводит к более серьезным последствиям. 1. В момент удара участок автомобиля при контакте с внешней силой изменяет свою скорость. Он может полностью остановиться, если при столкновении действует большая внешняя сила (см. рисунок 12). Остальная часть автомобиля продолжит движение вперед под действием момента инерции.
2. Передняя секция автомобиля продолжит подвергаться удару. При этом лонжероны начнут смещаться вверх над подвеской (см. рисунок 13). Это смещение происходит, поскольку на арку рамы над подвеской действует сила, направленная вверх. Остальная часть автомобиля по-прежнему продолжает движение вперед.
3. В процессе столкновения происходят дополнительные повреждения и отклонения передней секции автомобиля. Части автомобиля в непосредственном контакте с внешней силой останавливаются, а скорость остальной части передней секции будет снижена практически до нуля. При этом центральная и задняя секции автомобиля будут пытаться продолжить перемещение вперед, но им будет противодействовать передняя секция. См. рисунок 14.
Прочность основания центральной секции автомобиля обеспечивает сопротивление столкновению. Центральная и задняя секции автомобиля теперь смещаются вверх, а крыша смещается вверх на участке стойки лобового стекла. Нарушается выравнивание проема двери. Смещается положение двери. Происходит следующее: а. дверная стойка удерживается на месте внешней силой, б. нарушается выравнивание проема двери вследствие отклонения сил центральной и задней секций. Это обуславливает падение проема двери. ПРИМЕЧАНИЕ: Прочность основания обеспечивает сопротивление отклонению в сторону конструкции верхнего кузова. Большее смещение происходит на участках проема двери, которые являются самыми слабыми зонами конструкции. 4. Если момент инерции автомобиля достаточно велик, смещение вверх будет происходить в задней секции после остановки центральной секции. При отклонении задней секции вверх она перекрывает дверь на расстояние в четверть зазора панели. См. рисунок 15.
Это приводит к смещению проема двери; крыша продолжает перемещаться вперед и вверх на стойке лобового стекла. Могут возникать вмятины крыши. ПРИМЕЧАНИЕ: Вертикальное отклонение происходит в результате сопротивления основания удару. Легкие автомобили с несущим кузовом имеют небольшую заднюю секцию, которая меньше отклоняется благодаря пониженному весу и уменьшенной длине. Тенденция задней секции к отклонению также уменьшена, поскольку автомобили с передним приводом имеют заднюю подвеску с меньшим весом. СТОЛКНОВЕНИЯ ЗАДНЕЙ СЕКЦИИ Автомобиль, который подвергся столкновению в задней секции, как правило, не движется или движется со скоростью, гораздо меньшей скорости сзади идущего автомобиля. Движущийся более медленно (или неподвижный) автомобиль становится силой, действующей в направлении, противоположном направлению автомобиля, идущего быстрее. 1. В момент столкновения часть автомобиля, подвергшаяся контакту с внешней силой, начинает двигаться вперед после удара под действием внешней силы. См. рисунок 16.
Инерция заставляет остальную часть автомобиля сопротивляться ускорению. ПРИМЕЧАНИЕ: На переднюю секцию большинства автомобилей приходится большая часть общего веса автомобиля. Автомобили с несущим кузовом и передним приводом имеют даже больший общий вес передней секции. Это создает большое усилие противодействия при столкновении с задней секцией. 2. Задняя секция автомобиля продолжает подвергаться удару и двигаться вперед под действием внешней силы. После повреждения задних лонжеронов и днища, они начинают отклоняться вверх над подвеской и, как правило, вниз в задней секции (см. рисунок 17). Инерция заставляет остальную часть автомобиля сопротивляться внешней силе.
3. В процессе столкновения происходят дополнительные повреждения и отклонения задней секции автомобиля. Когда задняя секция пытается двигаться вперед, ей противодействует центральная секция. Прочность нижней конструкции центральной секции способствует сопротивлению повреждениям, и вместо направления к основанию в точке А конструкция начинает перемещаться вверх. См. рисунок 18.
Инерция заставляет переднюю секцию сопротивляться перемещению вверх, что обеспечивает сдерживание в точке В. См. рисунок 18. При этом происходит смещение проема двери. Дверь может выпасть. Дверной проем смещается, что приводит к падению двери при открытии.
4. Столкновение продолжается до тех пор, пока не будет затрачена вся энергия столкновения. Реакции аналогичны реакциям, показанным на рисунке 18, и в результате происходит более значительное смещение кузова (см. рисунок 19). Крыша перемещается вперед и вверх на стойке лобового стекла. Также могут появиться вмятины на крыше. БОКОВЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ Боковые повреждения происходят, когда автомобиль подвергается боковому удару движущимся автомобилем или когда сам автомобиль боком ударяется о другой объект. В обоих случаях действуют сходные силы. Для объяснения сил будет использоваться пример, когда неподвижный автомобиль подвергается непосредственному боковому удару другим автомобилем. 1. В момент удара подверженный удару автомобиль начинает повреждаться под действием внешней силы. Общий вес подверженного боковому удару автомобиля оказывает противодействие внешней силе и инициировавшему столкновение автомобилю. См. рисунок 20.
СТОЛКНОВЕНИЯ ПРИ ОПРОКИДЫВАНИИ Поскольку в таких столкновениях участвует много автомобилей, многократное опрокидывание становится причиной серии столкновений. При каждом опрокидывании автомобиля он ударяется о землю или другой объект, что считается отдельным столкновением. Каждый отдельный удар может привести к дополнительным повреждениям или изменить имеющиеся. Для однозначного объяснения столкновения при опрокидывании будет применяться пример, в котором автомобиль опрокидывается только один раз, соответственно, происходит только одно столкновение. При опрокидывании передний скат крыши ударяется о землю в передней части стойки лобового стекла. Этот участок, который включает скат крыши, лобовое стекло и дверную стойку, а также центральную секцию ската, изменяет направление своего движения. Остальная часть автомобиля под действием внутренней силы продолжает двигаться в сторону земли. См. рисунок 23.
Автомобиль продолжает сопротивление и ведет себя одинаково до завершения удара. При этом участок контакта с землей удерживается на месте, а остальная часть автомобиля продолжает двигаться. Это приводит к значительным повреждениям верхнего кузова. Кроме того, вследствие высокой прочности узла стойки лобового стекла/дверной стойки смещение верхнего кузова также передается к основанию. См. рисунок 24.
Даже несмотря на то, что на верхнем кузове имеется большинство видимых повреждений, прочность основания, которое также смещено, обуславливает общее смещение. Это очень важно понимать, поскольку ремонт должен предусматривать вертикальную коррекцию основания (см. рисунок 25), иначе коррекция кузова и подвески будет невозможна.
Источник информации Сайт: http://siver.ru/ru/catalog_data/basic.php |
Приветствую Вас Гость | RSS
Четверг, 25.04.2024, 14:59
Экспертиза ДТП
