У обычного человека, фраза "ломающаяся рама" ассоциируется с тяжелой поломкой грузовика или внедорожника.
Однако, есть инженерные решения, которые специально предназначены для такой возможности "переламывать" раму без последствий :).
Это делается для увеличения проходимости и маневренности автомобиля.
Еще в 1919г. итальянский инженер Павези сконструировал автомобиль-тягач высокой проходимости Fiat-Pavesi P4 с колесами очень большого размера. Для поворота автомобиля был реализован принцип "ломающейся" рамы. (источник – patriot4x4.ru)
В нашей стране, в 1961 году по заданию правительства был разработан Трактор К-700 с ломающейся рамой. Целью проекта было — создать первый отечественный колесный трактор, пятого тягового класса. На фото трактор К-701
Полу-рама трактора К-700 имеет внушительные размеры
Сборочный чертеж соединительного шарнира трактора К-700
А кто не помнит городской сочлененный автобус Икарус-280?
Уникальные свойства автомобилей с ломающейся рамой сподвигли многих конструкторов на реализацию такого решения в различного рода вездеходах. Причем как одиночек-самоделкиных, так и в промышленном масштабе.
Тут хотя бы вспомнить шведский гусеничный болотоход Лось, у которого есть множество подражателей.
Но и в рядах колесной техники есть на что посмотреть:
Cнегоболотоходы СКУ
Cнегоболотоходы СКУ, которые производила Северодвинская фирма Дифтонг, имеют две секции соединенных между собой поворотно-сцепным устройством, что позволяет звеньям складываться друг относительно друга в горизонтальной плоскости.
Снегоболотоходы описаны в журнале Авторевю за 2006 год
Фотография шарнирного соединения 
Фотография демонстрирующая, что нужно обязательно делать ограничитель поворота 
Трактор "Сибиряк"
Универсальное самодвижущееся средство Сибиряк. Подробно описанное в журнале Моделист-Конструктор
На Сибиряке установлена шарнирно-сочлененная рама
Наиболее интересен центральный шарнирный узел.
Он состоит из силового корпуса, являющегося задней частью передней полурамы, шарнира равных угловых скоростей (ШРУС), передающего крутящий момент к заднему мосту, и шарового корпуса, шарнирно закрепленного и силовом.
Хвостовик шарового вставлен в специальный корпус задней полурамы и имеет возможность поворачиваться в нем при изменении взаимного расположения полурам. Специальный корпус связан с задней полурамой двумя 20-мм пластинами.
Силовой корпус, сваренный из листов толщиной 20 мм. воспринимает нагрузки, действующие на машину в вертикальной плоскости, а шаровая опора, закрепленная в конических подшипниках корпуса, служит для разворота полурам относительно друг друга в горизонтальной плоскости.
Осуществляется такое перемещение гидроцилиндром попорота, установленным между передней полурамой и кронштейном шаровой опоры.
Основой для центрального узла стали детали от поворотного кулака переднего колеса автомобиля ЗИЛ-131 идентичного по конструкции автомобилю ГАЗ-66, но отличающегося размерами.
Хвостовик шарового корпуса и хвостовики полуосей ведущего и ведомого валов ШРУС подверглись доработке.
Подшипниками в осевом шарнире являются бронзовые втулки, а тяговые (продольные) усилия воспринимаются упорным шариковым подшипником. Полости шарниров уплотнены сальниками и набиты консистентной смазкой.
Центральный шарнирный узел:
1 — подшипник 60212; 2— шпилька М10 (6 шт.): 3, 10 — кольца упорные (сталь 45, s2). 4 — шкворень; 5 — манжета (от штатного узла); 6 — кольцо пружинное; 7 —- манжета (1-115×145); 8 — вкладыши (бронза): 9 — проставка; 11 — гайка упорная; 12 — подшипник 8212; 13 — гайка контрящим; 14 — корпус специальный; 15 — корпус центральною шар-шарнирного узла; 16 — кольцо; 17 — вал ведомый; 18 — шаровой корпус; 19 — вал ведущий; 20, 26 — корпуса подшипников (сталь 45). 21 — фланец (cram. 45) 22— гайка М32; 23 — шпилька М5 (6 шт.); 24 подшипник конический (штатный); 25 — крышка подшипника: 27 — кольцо уплотнительное (резина); 28 — манжета (1—85х110); 29 — гидроцилиндр рулевой.
Часто, поворотный узел для вездеходов изготавливают из поворотного кулака переднего колеса полноприводного автомобиля, например из поворотного кулака УАЗ
(с сайта lunohodov.net и karakaty.ru) 
Есть шарниры в виде вилки (с форума сайта www.snowmobile.ru) 
Сочлененный вездеход "Аркуда" и "Атака"
Вездеходы "Аркуда" и "Атака" производились на Ирбитском автоагрегатном заводе . Описание в журнале Авторевю 
Снегоболотоход Тром 8
Описание 8-ми колесного снегоболотохода есть в журнале Авторевю 
"Мамонтенок"
Вездеходы с ласковым названием "Мамонтенок" от компании Арктиктранс построены с использованием узлов полноприводного армейского грузовика ГАЗ-66. Описание автомобиля в журнале Авторевю. Описание в журнале "Коммерческий транспорт" 
Шарнирное соединение здесь намного массивнее, в отличии от легких вездеходов 
Пикапы на основе ВИС-2346
Опытный автомобиль ВИС-2346Э «Капрал» производства компании "ВАЗинтерсервис", первый раз был показан в 2000 году на VI-ом Тольяттинском международном автосалоне.
Автомобиль создан на базе серийного пикапа ВИС-2346 и отличается от него наличием специального опорно-поворотного устройства (шарнира), позволяющего передней и задней частям автомобиля поворачиваться относительно друг друга на угол до 30° в поперечной плоскости.
Основной задачей, которую позволяет решить такая конструкция, является увеличение проходимости за счет уменьшения вероятности диагонального вывешивания машины (при этом, в случае движения машины по ровной дороге шарнир следует заблокировать для обеспечения лучшей устойчивости). Благодаря применению такого решения, ведущие мосты автомобиля получили дополнительно в общей сложности 500 мм свободного неподрессоренного хода – по 250 мм вверх и вниз относительно горизонтального расположения.
Примечательно, что для "Капрала" не пришлось разрабатывать оригинальные комплектующие – установленное в автомобиле опорно-поворотное устройство изготавливается в производстве технологического оборудования АО "АВТОВАЗ" и применяется в заводской робототехнике.
Глушитель с выхлопной трубой переместился из-под полурамы на заднюю стенку пассажирской кабины, поскольку в случае стандартного ее размещения вся система выпуска неминуемо подвергалась бы скручиваниям. Топливный бак у "Капрала" расположился под грузовой платформой, а не под пассажирской кабиной, как у обычного пикапа – такое решение привело к «пляскам» индикатора уровня топлива при перекосах платформы. 
В 2005 году, тольяттинской компанией «Техникс Рос Моторс» был создан и презентован схожий по характеристикам автомобиль — собрат «Капрала» — автомобиль «Сержант». (Репортаж drom.ru с производства пикапов ВИС) 
Описание этих автомобилей были в журнале ЗаРулем №4 от 2001 года (локально) и в журнале "Колеса" за 2003 год (ВАЗ-2346 "Капрал": жесткость на скручивание?)
УАЗ-Кемпер со скручивающейся рамой
Используя технологию, которую отработали на "Капралах" были сделаны УАЗы со скручивающейся рамой. Это Кемпер на базе краснодарского автоклуба "Кубань"и грузовичок на базе УАЗ-39095
Машины входили в состав комплекса из трех УАЗов для длительного автономного путешествия по бездорожью. 
Основной узел – шарнир, который соединяет две полурамы автомобиля изготовлен согласно патенту за номером 2047531.
На фиг. 1 приведен вид транспортного средства в плане; на фиг. 2 то же, вид сбоку; на фиг. 3 схема разгружения подшипника.
Сочлененное транспортное средство 1 с приводом на все колеса содержит две независимые полурамы А и Б, соединенные между собой с возможностью относительного перемещения. Между полурамами установлен основной шарнир 2, имеющий внутренний диаметр 3, достаточный для свободного прохода через него карданного вала 4.
На полураме Б соосно с подшипником 2 на кронштейнах 5 установлен подвижный элемент 6 (в качестве элемента 6 могут быть использованы, например, вал, установленный в подшипниках, или шаровая опора, или шаровый разъем), вращающийся вокруг оси 7. К элементу 6 неразъемно присоединены брусья 8 и 9. Вторые концы 10 брусьев разъемно закреплены на соединительных элементах 11 полурамы А. Концы 10 брусьев разнесены в стороны от продольной оси автомобиля 7.
Транспортное средство работает следующим образом.
При движении по бездорожью полурамы А и Б могут перемещаться вокруг горизонтальной продольной оси одна относительно другой на угол до 23о. Возможность взаимного перемещения обеспечивает шарнир 2, соединяющий полурамы А, тяги 8 и 9, вращаясь на элементе 6 и отслеживая перемещение одной полурамы относительно другой, разгружают шарнир 2 и увеличивают зону его работоспособности (см. фиг. 3). Возникающие продольные силовые нагрузки между полурамами А и Б воспринимаются в первую очередь соединителями 8 и 9, так как они соединены жестко (без люфтов), частично гасятся за счет их собственной упругости, и затем передаются на шарнир 2.
При движении по дорогам общего пользования силовой каркас работает так же, как и при движении по бездорожью, воспринимая максимум нагрузок и разгружая шарнир 2.
Шарнир в нерабочем положении фиксируется штырями с двух сторон, что позволяет автомобилю комфортно передвигаться по дорогам общего пользования. (на фото штыри вынуты) 
Чертежи 
Внутри шарнира (подшипника) проходит кардан на задний мост и все коммуникации:
провода, тормозные трубки, воздушные шланги. 
Эта конструкция была изначально протестирована на грузопассажирском автомобиле УАЗ-ВД "VARAN"
Конструкция поворотного кулака.
При постройке караката с ломающей рамой, возникла необходимость сделать узел соединяющий две полурамы и внутри которого был бы расположен механизм передающий вращение на кардан заднего моста.
Встал вопрос делать полностью самодельный узел, либо использовать готовый узел от серийно выпускающейся техники,.
Свой выбор я сделал на втором варианте в виду меньших трудозатрат и потому, что на глаза мне попался поворотный кулак от Уаза, с конструкцией которого я был не плохо знаком.
Было принято решение заменить ШРУС Уаза на наружный ШРУС от ам "Нива" по следующим причинам:
1.Большой вес Уазовского ШРУСА.
2.Большие потери на трение.
Почему ШРУС от Нивы?
Просто был под рукой, но можно использовать и от ВАЗ-09 или.
ШРУС работает при большем угле излома чем крестовины и каракат можно сделать очень маневренным, что очень важно при передвижении по лесу.
В качестве донора взят поворотный кулак Уаз в сборе со ступицей.
1. Полная разборка поворотного кулака.
2. Промеряем шейку шара, чтобы выяснить толщину стенки после проточки посадочного под внутренний подшипник, посадочное точится в месте расположения упорной шайбы Уазовского ШРУСА, инструменты штанген и металлическая линейка.
|
Варианты подшипников:4725 или 5225 шариковые закрытого типа. Посадочное под второй подшипник шара точится в месте расположения сальника, подшипник 5225 шариковый закрытого типа. Между подшипниками ставится распорная втулка выточенная из трубы подходящего размера. |
|
4. делаем заготовку вала из хвостовика заднего моста Ваз, предварительно срезаем зубья шестерни болгаркой, чтобы облегчить работу токарю, протачиваем вал диаметром 25мм. |
|
Надеваем на вал фланец под кардан и отмеряем от заднего торца фланца до конца вала 110 мм, лишнее(обычно 15мм тела вала) отрезаем болгаркой. На заднем торце вала снимаем фаску под сварной шов. Вставляем вав корпус гранаты и очень аккуратно провариваем внутри, можно предварительно прогреть заготовку. Внутренний шов не должен выступать в полость гранаты, иначе не встанет сепаратор! В корпусе гранаты с снаружи также снята фаска, аккуратно провариваем. После охлаждения заготовки собираем гранату. 5.Точим посадочные под подшипники в корпусе шара. Забиваем внутренний подшипник, вставляем распорную втулку и забиваем наружный подшипник. Вставляем Нивовскую гранату в подшипники и собираем поворотный кулак. |
|
6. Берём корпус трещётки и протачиваем в нём посадочное под 2 шариковых подшипника закрытого типа размерностью 2562., с внутренней стороны оставляем упорный буртик для подшипников, а снаружи подшипники фиксируются колпаком ступицы(корпуса трещётки) в котором просверлено отверстие диаметром по посадочному месту под сальник фланца заднего моста. |
|
Каракаты снегоболотоходы из Омска 7. Подбираем палку ШРУСА диаметром 25мм(соединяет внутреннею и наружную гранаты на Ниве), снимаем с неё стопорные кольца, промеряем необходимую длину и обрезаем, на внешнюю часть на сварку садим предварительно проточенный фланец заднего моста к которому будет прикручиваться задний кардан.
Всю информацию для постройки данного вездехода автор взял из интернета. Вездеход построен для выездов на рыбалку не дальше 20 километров, поэтому делался довольно легкой конструкции. Вездеход имеет полный привод с отключаемым задним мостом. Материалы и агрегаты задействованные для постройки данной модели вездехода: Рассмотрим более подробно основные узлы конструкции этого вездехода. Узел перелома создавался из поворотного кулака по схеме Uvat. Установлено два ремня профиля В, а так же малый шкив на 100 и большой шкив на 300:
Диски колес создавались из дисков т-150, которые были завернуты в железо 2 мм толщиной, а так же прихвачены сваркой по периметру. Само крепление шины к диску сделано при помощи запорных колес, так же с внутренней стороны приварены буртики, который удерживают покрышку. сама покрышка одевается на диск с натягом, что придает еще больше прочности крепления, плюсом автор использовал герметик. Достаточно ли такого крепления покажут испытания.
Была изготовлена рама из профильной трубы путем сварки, а так же на раму установлены мосты от ваз 2105, передаточное число равно 4.1:
Вес самого вездехода в собранном состоянии равен 550 килограммам. Так же автор приступил к подготовке вездехода для плавания. Было установлено рулевое управление. Рейка руля была взята от ваз 2110, но ее ход слишком маленький и этого не хватает для удобного управления вездеходом. Поэтому в будущем автор планирует либо заменить ее , либо установить дополнительный рычаг , чтобы исправить направление движения, а так же увеличить ход тяги.
Затем было сделано крепления поворотного кулака и задней полу-рамы таким образом:
Для создания узла поворота был использован кулак от УАЗа. Дальше автор рассматривал два пути создания трансмиссии вездехода. придется укоротить раму, и сделать более сбалансированную развесовку передней части рамы. Касательно развесовки, есть возможность передний мост отрезать и задрать хвостовик выше, таким образом, чтобы практически вплотную сдвинуть конструкцию к раздаточной коробке, не совсем понятно только насчет уровня масла в редукторе и как это отразится на работе системы. Так же возможно стоит разобрать саму раздаточную коробку дабы уменьшить число пониженной передачи, однако это требует серьезного подхода к изучению технической документации. Так же для укрепления узла поворота планируется установить парочку амортизаторов от зила:
Да, конструкция довольно слабая и не надежная, но на какое-то время это подойдет и можно будет проводить испытания машины. Касательно разрушаемого элемента конструкции, то он был сделан таким образом: убран один болт, а край скручен на алюминиевую проволоку, благодаря чему при нагрузках будет просто выгибать тяги относительно друг друга. Так же довольно удобно регулировать силу нагрузки простым увеличением либо уменьшением количества витков проволоки. Во время испытаний обломилась рулевая тяга, поэтому этот элемент тоже нуждается в доработке. Фотография нш-10, весом 2.5 килограмма:
Рулевая система весом 4 килограмма:
Гидравлический цилиндр весом 5-7 килограмм:
Так же планируется установка мостов на рессоры для снижения ударных нагрузок на саму конструкцию трансмиссии, что увеличит скорость и плавность хода вездехода. Возможна модификация шарнира путем замены поворотного кулака на три опоры и распорку, хотя узел сочленения рам вполне выдерживает нагрузку и оправдывает себя. А вот с колесами действительно есть сложности. Колеса получились очень тяжелые, с диском весят около 85 килограмм. К тому же нет центральной дорожки- вездеход потряхивает. Так что в будущем автор планирует заменить их другие более легкие. Так же автор хочет убрать раздаточную коробку от нивы и установить цепной редуктор. Есть еще одна причина по которой автор желает избавиться от раздаточной коробки,это скорость вездехода. На первой пониженной передаче вездеход движется со скоростью примерно 5 километров в час, причем это на холостых оборотах двигателя. Это конечно терпимо, но все же для минимальной скорости слишком много, слишком большая нагрузка будет идти на мосты и сам двигатель при преодолении сложных препятствий. Еще из минусов конструкции автор отмечает развесовку, большая часть веса направлена на заднюю ось.
Видео испытаний вездехода: Автор вездехода: Илья с ником "ardin" из города Вельск . |
