RU (495) 989 48 46
Пленка на бампер

АНТИГРАВИЙНАЯ ЗАЩИТА БАМПЕРА

 

Что такое лонжероны


что это такое, как выглядит и где находится в машине, фото, передний и задний

Конструкция любого автомобиля четко продумана и каждый элемент в ней имеет свое определенное назначение. В устройстве кузова немаловажную роль играют лонжероны. Этим элементам отведена не только опорная функция, но также защитная и поглощающая внешние воздействия. В этой статье разберемся, что представляет собой лонжерон автомобиля, его функции, положение и последствия деформации.

Назначение и устройство

Лонжерон представляет собой продольный профиль или швеллер, который располагается попарно спереди и сзади кузова автомобиля.

В конструкции несущего кузова они находятся на уровне днища параллельно друг другу. В некоторых моделях могут располагаться под небольшим углом. Если несущая часть рамная, то детали расположены по всей ее длине как цельные элементы. На рисунке можно увидеть положение деталей. Они отмечены красным.

Передние и задние лонжероны

От целостности и прочности этих элементов во многом зависит безопасность и управляемость автомобиля. Лонжероны предназначены выдерживать различное давление и нагрузки. Это вес внутренних агрегатов, пассажиров, грузов, а также внешние удары и вибрации во время движения. Как видно, эти элементы выполняют важную несущую функцию в конструкции кузова.

Функции лонжеронов

Таким образом, лонжероны выполняют следующие функции:

Особенности конструкции и виды

В большегрузных автомобилях и внедорожниках используется рамная конструкция несущей системы. Это обусловлено увеличенной нагрузкой. В таких конструкциях лонжероны располагаются параллельно друг другу по всей длине. Цельные элементы соединяются между собой специальными перемычками. За своеобразную форму рамы водители часто называют такую конструкцию «лестницей».

Лонжероны в раме автомобиля

В современных легковых автомобилях несущей частью является сам кузов. Поэтому лонжероны уже интегрированы в конструкцию кузова и являются его частью. Они могут быть как цельными, так и раздельными и обязательно устанавливаются в передней и в задней части, хотя встречаются конструкции без задних несущих элементов. Задние лонжероны не несут такой большой нагрузки, как передние.

Цельные лонжероны также могут использоваться в несущем кузове. Это дает свои преимущества. Конструкция становится более жесткой и надежной, но имеет сложную форму. Это сказывается на технологии изготовления.

Таким образом, лонжероны можно разделить на два вида:

Если преимущество цельных в жесткости, то составные более практичны. При столкновении чаще всего страдают лонжероны. Они гнутся, ломаются. Составные элементы будет легче заменить на новые.

Лонжероны

В свою очередь, многое зависит от геометрии элементов. Дополнительные изгибы позволяют повысить прочность конструкции при ударе сбоку или спереди. Также изгибы позволяют повысить маневренность автомобиля и угол поворота колеса.

Положение лонжеронов в кузове

Положение этих элементов будет зависеть от конструкции кузова и модели автомобиля. Выделяют несколько вариантов:

Первый вариант, как было уже сказано, встречается на рамной конструкции большегрузных автомобилей. Остальные три варианта встречаются на несущих кузовах разных марок.

Возможные неисправности

Для изготовления лонжеронов используют только особые сплавы алюминия или титан. Прочность конструкции очень важна, так как элементы испытывают постоянные нагрузки.

Такое воздействие со временем может привести к их деформации. В процессе эксплуатации на металле могут появиться микротрещины. Данный эффект часто называют «усталостью» металла. Повреждения, изгибы и трещины могут повлиять на изменение геометрии кузова и на многие другие параметры автомобиля. Например, изменятся углы установки колес, появится неправильный зазор при закрывании дверей, разного рода скрипы в салоне и так далее.

Также эти важные элементы могут деформироваться во время ДТП. Это наиболее частые случаи. Изгиб лонжеронов грозит серьезным ремонтом, а то и вовсе утилизацией кузова. Возникают щели, зазоры, нарушается геометрия кузова. Эксплуатировать автомобиль в таком случае небезопасно. Даже ремонт не всегда дает нужный результат. Из-за нарушения геометрии, вероятнее всего, увеличится износ покрышек и нарушатся заводские настройки рулевого управления.

Зона деформации лонжеронов

С другой стороны, лонжероны также относятся к элементам пассивной безопасности. На них есть зоны запрограммированной деформации. В случае ДТП деталь погнется именно в этом месте, забрав часть энергии удара.

Особенности ремонта

В большинстве случаев обращаются с проблемами именно передних лонжеронов, задние деформируются не так часто. Погнутые элементы «вытягивают». Это делают с помощью специальной установки. Сложность также заключается в том, что приходится разбирать большую часть автомобиля. Снимать двигатель, элементы подвески, кузова и так далее. Не каждый мастер берется за такой сложный ремонт.

Если лонжерон лопнул, но основная его часть в нормальном состоянии, то ремонт может обойтись сварочными работами. В этом случае стоит иметь в виду, что даже после качественной сварки добиться прежнего состояния этих элементов будет уже невозможно. Прочность снизится именно в месте шва. В рамных конструкциях заменить эти элементы намного легче.

В некоторых кузовах

Что такое лонжерон на машине, фото, видео

В автомобиле нет ненужных узлов. Каждый элемент или деталь выполняет конкретную функцию. Не исключением является и лонжерон.

Что это за устройство? Как выглядит лонжерон? Где он установлен? Какие виды устройства существуют? Ниже мы рассмотрим информацию, которая касается этого узла.

Что такое лонжерон, как выглядит, и где он установлен?

Лонжерон — конструктивный узел автомобиля, который выглядит как прямоугольная труба, то есть металлический профиль с прямоугольным сечением.

 

Деталь проходит сквозь переднюю часть и зад кузова, играя роль опоры. В зависимости от конструкции корпуса возможен вариант с лонжеронами между бамперами.

Данный узел бывает составным (собранным из нескольких элементов) или цельным.

В классической комплектации установлено два лонжерона (слева и справа).

Пример, левый передний лонжерон ВАЗ 2110.

Каждый из элементов разделен на три части — среднюю, переднюю и заднюю. Главная разница — в расположении.

Так, лонжерон, установленный спереди и слева, позиционируется на уровень ниже, чем лонжерон сзади и такой же узел, но только крыла.

Узлы параллельны друг другу, но возможны случаи расположения их под минимальным углом.

Лонжерон на Nissan Bluebird HU14 SR20VE.

Исходный материал при производстве — алюминий или титан. Иногда применяются компонентные слои, добавляющие конструкции крепости. Сечение лонжерона имеет вид буквы «П». При этом в местах максимальной нагрузки сечение больше.

Главное преимущество детали — исключительная прочность. Данные узлы способны выдерживать максимальные нагрузки — вес автомобиля, багаж, массу узлов и так далее.

Кроме этого, лонжероны справляются со всеми ударами, которые «достаются» им при попадании колес в ямы или в случае ДТП.

Конструктивно данные узлы формируют лестничную раму П-образной формы, уложенную на бок.

Такой тип конструкции — составляющая часть многих внедорожников и грузовых автомобилей.

Что касается «легковушек», то в них лестничный принцип не применяется. Для визуального лицезрения детали достаточно глянуть под низ транспортного средства.

Конструкция кузова ВАЗ 2108, места расположения лонжеронов.

Назначение и задачи

Лонжерон – в прямом смысле силовая часть автомобиля. Назначение узла различается в зависимости от типа транспортного средства:

В первом и во втором случае П-образный узел берет на себя вес кузова, составных элементов и пассажиров транспортного средства.

Еще одна функция — амортизирующая. Задача узла — поглотить возможную деформацию. Но здесь важно соблюсти тонкую грань между жесткостью и податливостью.

Если «переборщить» с первым показателем, то неровности трассы будут передаваться в салон автомобиля пассажирам. Вот почему та часть кузова, где предположительно находятся люди, делается с максимальной амортизацией (для снижения силы удара).

Амортизирующая функция реализуется путем монтажа продольной силовой структуры, установленной в передней и задней части кузова. Главная особенность конструкций — способность к демпфированию (сглаживанию) ударов.

Лонжероны ВАЗ 21 «Волга».

При этом ослабление лонжеронов осуществляется одним из перечисленных ниже способов:

Правый передний лонжерон Renault Laguna 2004.

Краткий экскурс в историю

Разработка лонжерона и создание разных элементов кузова тесно взаимосвязаны. Это не удивительно, ведь на первых транспортных средствах в роли опоры применялись только рамы.

Сначала они выполнялись из дерева, но со временем их заменили прочные конструкции из металла.

В прошлом веке, в 1920-х годах, компания Auburn разработала первую лонжеронную раму имеющую поперечину в виде «Х».

Со временем детали усовершенствовались и стали одним целым с днищем транспортного средства.

На современном этапе лонжероны — составляющая часть конструкции машины, вне зависимости от вида несущей системы.

Типы

Как уже упоминалось, лонжероны занимают разные позиции в автомобиле. Здесь многое зависит от особенностей кузова (грузовой транспорт, легковой или грузовой автомобиль).

Расположение бывает следующим:

  1. Параллельным и горизонтальным по отношению друг к другу;
  2. Вертикальным, с небольшим изгибом;
  3. Горизонтальным и минимальным углом;
  4. Горизонтальным и небольшим изгибом.

Тип конструкции, которая упомянута первой, нашла применение в грузовом транспорте.

Рама грузового автомобиля Mercedes-Benz с параллельно-горизонтальным расположением лонжеронов.

Что касается остальных вариантов, то они популярны и применяются в легковых машинах.

Задний левый лонжерон пола ВАЗ 21099.

Преимущества конструкции

У каждой конструкции есть преимущества. Так, «угловые» лонжероны позволяют колесу поворачиваться на больший угол, а устройства с вертикальным изгибом — приспустить центр тяжести авто и снизить уровень днища.

Детали с горизонтальным изгибом — конструктивные элементы, также дают возможность снизить уровень днища, повысив безопасность при ударе сбоку.

Для роста жесткости лонжероны укрепляются поперечинами. Последние бывают различного профиля — в виде буквы К, Х или быть прямолинейными.

Такой тип поперечин изготовлен из особого профиля, выполненного из надежного и устойчивого к деформациям металла.

Для повышения надежности в грузовом транспорте поперечины и лонжероны объединены специальными клепками, а в легковом транспорте — сваркой.

Немаловажный момент — фиксация кузова на раме, которая происходит с помощью специальных кронштейнов.

Рассматривая лонжеронную конструкцию в целом, стоит выделить следующие преимущества:

Передние лонжероны Toyota Mark II.

Стоит отметить и «ложку дегтя»:

Основные неисправности и проблемы, связанные с лонжеронами, способы устранения

В процессе эксплуатации возможны следующие проблемы:

  1. Деформация (искривление) по причине воздействия нагрузок длительные периоды времени. Стоит помнить, что лонжероны выполнены из металла, который со временем устает и повреждается.
  2. При попадании в аварию возможно сильное повреждение детали. В таких ситуациях многие параметры авто нарушаются. Так, при аварии возможно смещение подвески или силового узла по отношению к кузовной части, изменение местоположения крыльев или дверей, деформация геометрии кузова, возникновение явных трещин с наружной части и так далее.

При явном повреждении (появлении трещин) в детали разрушается и целостность конструкции.

Вот почему после ДТП стоит убедиться в отсутствии деформации узлов. На практике в 90% случаев после аварии приходится ремонтировать лонжероны спереди.

Способ восстановления определяется с учетом серьезности проблемы и повреждений демпферного участка. Так, лонжерон, составляющий часть рамы, поменять несложно. Если же узел — часть несущего кузова, то восстановительные работы могут быть бесполезны.

Возможность ремонта зависит от степени деформации:

Возможны ситуации, когда замена производится не полностью. В таком случае новые детали крепятся с помощью сварки. Применение муфт для соединения конструкций запрещено.

Нельзя забывать, что главная функция лонжерона — усилить кузов, поэтому в процессе ремонта максимальное внимание уделяется прочности.

С другой стороны, чрезмерное усиление узла приводит к снижению амортизационных функций, что недопустимо.

Так что при ремонте стоит учитывать данный параметр и стараться не завышать уровень жесткости.

Итоги

Лонжерон — важный элемент конструкции, от которого зависит надежность и устойчивость кузова к деформациям.

Если говорить в общем, то от целостности и качества детали зависит безопасность движения в целом.

Вот почему для данного узла так важен периодический осмотр, ремонт или замена в случае повреждения.

Что такое лонжерон и где он находится

В автосервисах могут сообщить о проблемах с лонжероном автомобиля. Но что такое лонжерон? Под ним подразумевается продольный профиль, которой может располагаться спереди, сзади или проходить по всей длине. От целостности этого элемента зависят многие системы автомобиля, преимущественно управляемость и безопасность. На лонжерон авто приходится сильное давление различных сил: вес агрегатов, пассажиров, груза, вибрационные, внешние удары и т. д.

Лонжерон – что это за элемент, и какие особенности он имеет?

Лучше всего определить, что такое лонжерон в автомобиле, на основании его функций. Основная задача балки сводится к усилению прочности днища. В легковых автомобилях они представляют собой 2 рейки, а в кроссоверах и джипах практически всегда устроен П-образный лонжерон.

Задние лонжероны автомобиля

Визуально может быть сложно оценить роль такого элемента, для этого стоит узнать, что будет при его разрушении, износе или отсутствии:

Из-за настолько важных задач элемента, специалисты всегда осматривают лонжерон автомобиля в процессе технического обслуживания, ремонта или восстановления авто после ДТП.

Наибольшая подверженность разрушению отмечается в передней части машины, а на задний лонжерон приходится только 10% всех ремонтных работ, связанных с этими деталями. Быстрее всего восстановить транспортное средство с рамным лонжероном, так как ремонт конструкции проводится с минимальным разбором несущей части.

Немаловажную роль играет положение, в котором располагается элемент: горизонтальное, параллельное, под углом и т. д. Каждая конструкция имеет свои достоинства и недостатки.

Лонжероны передние и задние

Для рассмотрения конструкции устройства придётся спуститься под машину со стороны капота. Иногда места, где находятся передний и задний лонжерон машины, имеют дополнительные усиления. Задние и средние части могут быть видимыми снизу, но иногда закрыты слоем защиты днища. Во многих автомобилях можно заметить часть переднего лонжерона, если смотреть сверху капота. Чтобы нагляднее узнать, где находятся лонжероны, можно изучить фото.

Предназначение и устройство лонжеронов

Лонжерон в автомобиле – это основа конструкции практически всех легковых машин, он призван удерживать все агрегаты в целостности, и обеспечивает жёсткую фиксацию. Большинство кузовных компонентов прикрепляются к лонжерону. На агрегат приходится наибольшее количество нагрузок, поэтому для усиления конструкции используются перемычки. Внешний вид напоминает лестницу.

Конструкционно лонжерон автомобиля – это прямоугольная труба, используется 2 штуки для составления продольного набора. В стандартном варианте есть правый и левый лонжерон. Можно распределить конструкцию на 3 части: переднюю, среднюю и заднюю. Выше всех располагается левая передняя часть и задний лонжерон. Практически всегда между собой они имеют параллельное направление, но иногда встречаются модели с небольшими уклонами.

Лонжерон в автомобиле – это основа конструкции практически всех легковых машин

Встречаются составные варианты, которые имеют вид нескольких металлических запчастей, другие разновидности – цельные, изготавливающиеся методом штамповки или фрезеровки. Лонжерон преимущественно изготавливают из алюминия (в основном из сплавов), титана и разных композитных материалов. При рассмотрении в сечении деталь имеет вид швеллера, усиливающегося в местах наибольшего давления и истончающегося в области кузова.

Цель использования лонжерона – улучшение комфорта и снижение вибраций в салоне при движении. С этой целью швеллеры несколько ослабляются в местах минимальных нагрузок.

Существует 3 основных решения:

Цель использования лонжерона – улучшение комфорта и снижение вибраций в салоне при движении

Лонжерон является силовым агрегатом автомобиля. Для грузовых видов транспорта и усиленных внедорожников устройство входит в раму. Для малогабаритных машин чаще используется безрамная конструкция, в ней лонжерон только усиливает дно кузова и багажного отсека. Расчёт прочности сделан с целью выдерживания сильных нагрузок, даже в момент ДТП лонжероны не сильно страдают, чаще остаются практически целыми. Конструкция собирается с целью восприятия больших нагрузок длительное время.

Функции и задачи, которые выполняет конструкция

Ролей у лонжерона всего несколько, но все они крайне важны:

Роль лонжерона смягчить движение

Типы существующих несущих конструкций

Наибольшим отличием является направление несущей части и расположение лонжеронов. Тип конструкции отличается в зависимости от роли и задач автомобиля, а также от решений производителя.

Сегодня существует ряд распространённых типов:

Различается несущая часть по типу поперечен, устроенных во всех авто. Их роль сводится к созданию рёбер жёсткости, но конструкционно они устроены по-разному: перпендикулярно вставляются между швеллерами, в форме буквы К или X-образные модели. Поперечины практически всегда изготавливаются из стали, а затем изгибаются. В легковых авто поперечный набор сваривается с лонжеронами, а в грузовых моделях применяется метод клёпки. Далее к конструкции присоединяются кронштейны для крепления агрегатов машины.

Лонжерон на Infiniti FX35

Плюсы и минусы такой конструкции

Главное достоинство использования лонжеронной конструкции сводится к созданию достаточной прочности авто с минимальным увеличением веса. Благодаря сохранению лёгкости транспортного средства, оно легче управляется и становится более маневренным. Устройство относится к элементам, обеспечивающим пассивную безопасность.

Конструкция имеет не только плюсы, но и минусы:

Основные проблемы машины, связанные с лонжеронами

Низкая подверженность лонжеронов разрушению не является залогом полной безопасности. Проблемы все равно существуют, среди них:

Сгнивший лонжерон

Способ ремонта определяется на основании степени и типа повреждений. Проще всего заменить лонжероны в рамной конструкции, их можно будет извлечь с минимальным количеством дополнительных работ. Если он является основой несущей части кузова, возникают сложности в замене, а порой его невозможно сменить. В старых автомобилях стоимость работ такова, что замена лонжерона становится бессмысленной.

При частичной деформации есть возможность вытянуть лонжерон, но потребуется особое оборудование, которое можно найти только на крупных СТО. При помощи стенда удаётся вернуть практически изначальные характеристики, очевидно, что прочность всё же несколько ухудшается.

После особенно тяжёлых аварий вытягивание лонжерона становится невозможным, единственный выход – замена. При несоблюдении какого-либо из этапов замены – подбора, сваривания, крепления и т. п. – скоро может произойти повторная поломка.

Вывод

Особая важность лонжерона в конструкции обусловила необходимостью сохранения и восстановления высокой прочности устройства. За состоянием несущей части нужно следить и проводить необходимые ремонтные работы, так как из-за своей важности она достойна максимального внимания.

Что такое и для чего нужны лонжероны в автомобиле

Конструкционные, особые элементы кузова в форме трубы или продольной балки, что проходят по всей длине машины. Это и есть лонжероны, которые соединяются с рамой с помощью поперечин. Так создаётся прочный остов, выдерживающий кузов и другие элементы автомобиля.

Содержание статьи

Что собой представляют лонжероны автомобиля

Происхождение слова от французского глагола longeron, означающего продольное движение. Термин встречается не только в автомобилестроении, но и в авиационной, судоходной и железнодорожной сферах. Лонжерон находится спереди или сзади авто, а также может проходить по всей длине кузова.

Что это такое, как выглядит и где находится

Лонжерон в автомобиле выполняет очень важные функции. Его конструкция состоит из труб и перемычек, устанавливаемых поперечно. По сути, это две продольные балки, расположенные по всей длине автомобиля — спереди и сзади кузова. Внешне напоминает металлический профиль или коробчатую сетку. Данные элементы похожи ещё на лестницу, поэтому автомобилисты их часто называют «лестничными».

На лонжероны привариваются особые кронштейны. Они предусмотрены для фиксации различных агрегатов автомобиля.

Для чего нужны

Детали делаются из очень твёрдого металла, способны выдерживать большой вес. Они поглощают ударные нагрузки, вибрации, получаемые автомобилем при передвижении по различным дорогам. Лонжероны нужны для усиления элементов днища и пола багажника (легковые авто) или чтобы полностью брать на себя все нагрузки (грузовики, рамные внедорожники).

Другая функция лонжеронов — амортизация. Беря на себя колебания, деталь распределяет нагрузку по всем частям машины. Трубы эффективно поглощают деформационные искажения. Поэтому они сделаны максимально жёсткими, но не везде. На самом деле, современный лонжерон — это конструктивно очень гибкий узел с программируемыми зонами деформации. В противном случае он не смягчал бы удары, поглощая их, а передавал в салон.

Так, лонжероны передней части автомобиля специально изготовлены с большей способностью к деформации. Благодаря этому, во время столкновения детали принимают разрушительную ударную волну на себя, не давая ей идти дальше.

Проблемы, связанные с лонжеронами

Под воздействием нагрузок лонжероны с течение времени все же деформируются, особенно страдает передний (нагрузка от двигателя и его систем). Также, как и передние, задние могут трескаться и уставать. Под словом «уставать» предполагается зарождение трещины, которая со временем разрастается по всей детали. Разумеется, что авария тоже может оставить значительный след.

Что влечет за собой эксплуатация автомобиля, где повреждены лонжероны? Некоторые параметры машины нарушаются: незначительно, но меняется положение дверей, разъемов деталей кузова, положение силовой установки. Также страдает геометрия подвески. Из-за всех эти недочетов управляемость авто снижается. Поэтому при повреждении кузова нужно везти авто на диагностику – такое решение будет правильным.


Если лонжерон и вовсе лопнет, то вся конструкция кузова полностью разрушится. Именно из-за этого после ДТП специалисты смотрят на степень деформации этих элементов. Положение, в котором лонжероны находятся в автомобиле, тоже играет важную роль.

Статистика: примерно 90% всех работ, связанных с этой деталью, приходятся на передний лонжерон.
Такое повреждение может решиться быстро только с рамным лонжероном – там его просто меняют. Что касается несущего кузова, то иногда лонжероны замене просто не подлежат. Допустим, его немного помяло при аварии: такое повреждение исправляется при помощи специального стенда-каролинера. К примеру, на стенде находятся лонжерон передний левый и задний – при помощи удобного расположения механики замеряют все параметры, необходимые для исправления проблемы.

Бывает такое, что лонжероны автомобиля находятся в таком состоянии, что остается только замена. Смена деталей влечет за особой изменение свойств всего кузова. Ведь форму, материал и вес рассчитывает компания-производитель – в автомобильных центрах приходится импровизировать. Когда основные части лонжерона находятся в нормальном состоянии, то при помощи дуговой газосварки выполняют частичную замену.При ремонте нужно настаивать на том, что по размеру и массе новый лонжерон не был больше старого. Некоторые предпочитают упрочнить новый, но нужно помнить, что такое решение может привести к потере амортизирующих свойств при ударе. Постоянные удары приведут к более серьезным последствиям. Не забывайте, что при ДТП первым делом проверяются лонжероны, а уж потом все остальное.

Разновидности современных лонжеронов

Для начала необходимо отметить, что установка несущих конструкций в авто (фото, которые мы предлагаем, помогут это понять) осуществляется в разнообразных положениях. Главным образом это зависит от марки и модели машины и ее технических характеристик. Можно выделить следующие расположения лонжеронных конструкций:

  • горизонтальные элементы, расположенные параллельно друг к другу — данная конструктивная характеристика свойственна для транспортных средств, имеющих повышенную проходимость
  • изогнутые элементы, которые идут по днищу и повторяют его контур – в этом случае у несущей конструкции повышается пассивная защита людей в салоне;
  • элементы, расположенные вертикально – таким образом конструкторы добиваются «плоского» пола, который существенно занижен, по сравнению с автомобильной классикой;
  • элементы, расположенные под углом.

Все перечисленные виды конструкции лонжерона довольно часто встречаются. Причем увидеть их можно на весьма неожиданных машинах, к примеру, на грузовых автомобилях или внедорожниках.

Расположение лонжеронов

Конструкционные особенности

Конструкционной особенностью практически всех лонжеронов является наличие поперечников. Это своеобразные ребра жесткости кузовных деталей. При этом, поперечные элементы так же могут размещаться по-разному:

  • перпендикулярно основным элементам лонжеронной конструкции;
  • иметь Х-образную схему;
  • конструкция К-образной формы.

Обычно поперечные элементы выполняются из металлического (сталь) профиля, а затем выгибаются под необходимым углом. Если говорить о легковом автомобиле, то у него поперечные элементы прикручиваются, у грузового транспорта крепятся при помощи клёпки. На лонжероны крепятся особые кронштейны, на которых впоследствии устанавливаются агрегаты и узлы ТС.

 

Краткий экскурс в историю

Разработка лонжерона и создание разных элементов кузова тесно взаимосвязаны. Это не удивительно, ведь на первых транспортных средствах в роли опоры применялись только рамы.

Сначала они выполнялись из дерева, но со временем их заменили прочные конструкции из металла.

В прошлом веке, в 1920-х годах, компания Auburn разработала первую лонжеронную раму имеющую поперечину в виде «Х».

Со временем детали усовершенствовались и стали одним целым с днищем транспортного средства.

На современном этапе лонжероны — составляющая часть конструкции машины, вне зависимости от вида несущей системы.

Причины и последствия деформации

Со временем металл под действием переменных нагрузок поддаётся эффекту усталости — на нём образуются трещины. Уже лет через десять прочная на вид конструкция слабеет, теряет былую выносливость. Не помогает ни азотирование, ни химико-термическая обработка. При попадании авто в ДТП, лонжероны сильно деформируются, одновременно ухудшая общие технические характеристики автомобиля. Возможно смещение двигателя, деталей подвески и трансмиссии. Да и весь кузов теряет заложенную прочность и геометрию, когда лопается лонжерон. Именно поэтому при осмотре машины на вторичном рынке специалист в первую очередь проверяет эти детали.

Легче восстанавливать рамную конструкцию. На несущих конструкциях дела обстоят намного хуже: здесь лонжерон выступает частью кузова, и в особо неудачных случаях менять его бессмысленно или просто невозможно.

Изгиб с течением времени

Лонжерон поддаётся ремонту при слабом, не резком изгибе. Для этого используется гидравлический станок растяжки или лебёдка. Резкий изгиб с острым углом — это уже потеря основной формы. Такой элемент практически невозможно восстановить: целесообразнее заменить часть трубы или всю балку.

Продольный изгиб прямого стержня — известная проблема в инженерии. Прямолинейная форма со временем теряет устойчивость.

Если лонжероны погнуло после ДТП

Детали просто сминаются, теряют начальную форму. Если лонжерон погнуло не сильно, его удастся выпрямить на 

стапеле

, каролинере. Если же он лопнул от удара, ремонтировать нет смысла. Остаётся только вариант переварки, частичной или полной. Старая часть срезается болгаркой, затем устанавливается новый кусок трубы. Обязательна антикоррозийная обработка деталей и покраска.

Одновременно с лонжеронами, после аварии страдают такие части кузова, как дверные разъёмы, крылья, изменяется положение подвески и двигателя, нарушается форма подвески, на наружной части кузова образуются трещины.

Трещина или полный разрыв

Небольшие трещины и незначительные повреждения могут ремонтироваться. Помощь в данном случае окажет сварочный аппарат. Надо аккуратно заварить трещины, если детали не алюминиевые или титановые: такие лонжероны плохо свариваются.

Полный разрыв лонжерона — это плохо. Страдает вся конструкция кузова, особенно несущего типа. Чаще остальных повреждаются без возможности ремонта передние лонжероны автомобиля.

Последствия деформации или разрушения лонжерона крайне негативны для машины. Неправильный развал и повышенный износ шин, увеличение люфта между деталями кузова, снижение кузовной безопасности, — лишь несколько примеров печальной развязки. На высокой скорости слабая жёсткость кузова может привести к потере управляемости, травмам и человеческим жертвам.

Проверяются лонжероны грамотно только на стенде. Однако есть несколько способов это сделать и без оборудования. Если плохо запираются двери, крышка багажника, наблюдается неправильный развал/схождение колёс, визуально осмотрите детали. Наличие трещин, очагов коррозии — повод срочно обратиться за помощью в автосервис!

Лонжерон автомобиля - что это такое

Все автомобилисты знают о таком элементе, как лонжерон автомобиля. Что это такое, для чего нужна эта деталь и каковы последствия повреждения лонжерона, мы хотим рассказать в этой статье.

Происхождение лонжерона

История создания лонжерона тесно связана с историей развития рамной конструкции кузова. Изначально рама была главной и единственной несущей (к слову, деревянной) конструкцией в машине. Со временем рама автомобиля усовершенствовалась и в ее составе появились лонжеронные элементы.

Устройство автомобильного кузова

В 20-х годах прошлого века инженерами фирмы Auburn была создана лонжеронная рама, оснащенная поперечиной в виде буквы Х. Данная конструкция состояла из двух лонжеронов, расположенных параллельно друг к другу, и нескольких поперечных балок. Своим видом данная конструкция была похожа на лестницу, за это они получили называние «лестничные». В наши дни лестничной рамой оснащаются все грузовые автомобили.

Постепенно создатели автомобилей начали интегрировать лонжеронную раму в кузов, а точнее, в пол автомобиля. Так лонжероны сделались неотъемлемой деталью кузова авто. Сейчас лонжеронные рамы имеются в конструкции всех машин, и ее наличие не зависит от разновидности несущей конструкции.

Функционал лонжеронной рамы

Что такое лонжерон и как выглядит данная деталь мы рассказали. А теперь давайте поговорим о его предназначении в автомобиле.

Название детали в переводе с французского обозначает движение по длине чего-либо. Данный термин используется для обозначения многих инженерных конструкций подобного типа, к примеру, для названия деталей железнодорожного, авиационного и корабельного транспорта. Несущие конструкции этого типа имеются практически во всех автомобилях, за исключением тех авто, где в качестве основного несущего элемента выступает сама рама.

Устройство лонжерона

В классической конструкции легковых автомобилей лонжерон расположен по длине кузова и призван усиливать его в тех местах, где установлены водительское и пассажирские сиденья, а также закрепляются тяжёлые элементы ТС. В определенном смысле лонжеронная рама выполняет функцию демпфера между подвеской и кузовной частью – некоторое количество энергии, которая воспринимается от дороги и должна передаваться кузову, поглощается несущим элементом. Если бы у кузова была столь высокая жесткость изначально, то люди, находящиеся в салоне, воспринимали бы все удары намного сильнее, чем при наличии данной конструкции.

А потому для предотвращения подобного эффекта, лонжерон в автомобиле выполняется так, чтобы он мог смягчить удары, а не только полностью деформироваться от этого. Для решения данной задачи существуют особые конструктивные решения, обеспечивающие это разными способами:

  1. Некоторые места лонжерона немного уменьшены в толщину, изменен размер сечения.
  2. Высверливаются технологические отверстия в местах, переносящих наименьшую статичную нагрузку.
  3. Делаются особые складки, позволяющие снять лонжеронную раму машины, например, при ДТП или сильном ударе. Поэтому меньше страдают детали кузова, где присутствуют люди. Несущей конструкцией поглощается кинетическая энергия и принимается вся нагрузка. Благодаря этому удар, передающийся кузову машины, ощущается намного слабее.
Передний лонжерон

Что касается прочности и надёжности, любой из лонжеронов невозможно сравнивать с другими деталями ТС. Данный элемент ориентирован на крайне серьезную нагрузку, создаваемую не только массой самого автомобиля, но и постоянным передвижением по российским дорогам. Данная деталь способна очень долго переносить ударную нагрузку, возникающую при попадании колеса в яму.

Разновидности современных лонжеронов

Для начала необходимо отметить, что установка несущих конструкций в авто (фото, которые мы предлагаем, помогут это понять) осуществляется в разнообразных положениях. Главным образом это зависит от марки и модели машины и ее технических характеристик. Можно выделить следующие расположения лонжеронных конструкций:

  • горизонтальные элементы, расположенные параллельно друг к другу — данная конструктивная характеристика свойственна для транспортных средств, имеющих повышенную проходимость
  • изогнутые элементы, которые идут по днищу и повторяют его контур – в этом случае у несущей конструкции повышается пассивная защита людей в салоне;
  • элементы, расположенные вертикально – таким образом конструкторы добиваются «плоского» пола, который существенно занижен, по сравнению с автомобильной классикой;
  • элементы, расположенные под углом.

Все перечисленные виды конструкции лонжерона довольно часто встречаются. Причем увидеть их можно на весьма неожиданных машинах, к примеру, на грузовых автомобилях или внедорожниках.

Расположение лонжеронов

Конструкционные особенности

Конструкционной особенностью практически всех лонжеронов является наличие поперечников. Это своеобразные ребра жесткости кузовных деталей. При этом, поперечные элементы так же могут размещаться по-разному:

  • перпендикулярно основным элементам лонжеронной конструкции;
  • иметь Х-образную схему;
  • конструкция К-образной формы.

Обычно поперечные элементы выполняются из металлического (сталь) профиля, а затем выгибаются под необходимым углом. Если говорить о легковом автомобиле, то у него поперечные элементы прикручиваются, у грузового транспорта крепятся при помощи клёпки. На лонжероны крепятся особые кронштейны, на которых впоследствии устанавливаются агрегаты и узлы ТС.

Преимущества и недостатки лонжеронного элемента

Огромный плюс присутствия лонжеронной конструкции, состоит в том, что это позволяет достичь необходимой жесткости при небольшой массе деталей. Именно это призвано обеспечивать повышенную управляемость и максимальную маневренность. Кроме того, из-за присутствия отдельных конструктивных решений создается наибольшая пассивная безопасность, о которой говорилось ранее. Хотя данная конструкция имеет и некоторые минусы:

  1. Все основные агрегаты транспортного средства (мотор, коробка передач и пр.) крепятся на лонжерон, благодаря этому обеспечена их взаимосвязь. И когда кузов подвергается сильному удару, остальные детали также деформируются.
  2. Имея некоторые особенности в конструкции лонжеронные рамы практически не подлежат ремонту, в случае их поломки.
Проблемы, связанные с лонжеронами

Проблемы, которые связаны с лонжероном

Лонжерон является важнейшей деталью любой машины. Она невидима, а потому редко привлекает внимание обычного автовладельца. Но, от этого элемента во многом зависит состояние автомобиля и его безопасная эксплуатация. Даже при малейших подозрениях на деформацию данной детали нужно срочно обратиться в автосервис. Это позволит избежать дорогостоящего ремонта в дальнейшем и повышению рисков при движении.

Главной проблемой этого элемента состоит в том, что от времени металл подвергается эффекту «усталости», а потому лет через десять по виду надежная конструкция на самом деле может оказаться совсем не такой.

При серьезном ДТП лонжерон (задний, передний или оба сразу) довольно сильно деформируется, а это влияет на технические характеристики всего автомобиля. Может произойти смещение мотора, деталей подвески и других закрепленных на нем элементов.

Вернуть лонжерону изначальный вид бывает очень трудно, а иногда вовсе невозможно. В случае лопания лонжеронов кузовом утрачивается заложенная прочность. Вот почему даже после небольшой аварии необходимо проверить состояние несущей конструкции. Даже когда внешний вид кузова не вызывает подозрений.

В зависимости от степени повреждения авто, определяется категория восстановительных работ. Если автомобиль имеет рамную конструкцию, а при аварии пострадали несущие элементы, то поменять их будет довольно просто. Но если лонжерон является неотъемлемой частью кузова, то ситуация гораздо хуже. Иногда получается и так, что поменять лонжероны нельзя или элементарно не имеет смысла. Если элемент получил частичную деформацию, его удастся вытянуть при помощи специального оборудования, которое поможет попытаться вернуть изначальные параметры, хотя прочность элемента будет значительно уступать заводскому варианту.

Ремонт лонжерона

Но случаются такие ДТП, что конструкцию вытянуть нельзя, и ей требуется замена. Если неверно выбрать лонжеронный элемент для замены, непрофессионально соединить (методом сварки) или укрепить конструкцию, это приводит к новой поломке кузовных элементов.

Важно! Если предназначение лонжеронных элементов – это усиление кузовной конструкции, то можно сделать вывод, что это очень важная деталь для любого автомобиля. А потому к ремонту или замене данного элемента, при необходимости, нужно подойти с максимальным вниманием и ответственностью.

Ремонт и замена

Если разговор заходит о ремонте лонжеронов, то обычно это относится к передним элементам, поскольку задние лонжероны деформируются гораздо реже. Для восстановления элемента требуется специальный стенд. Кроме того, потребуется разобрать большую часть автомобиля. Впрочем, даже очень опытным специалистам справиться с этой задачей бывает довольно сложно. При этом замена лонжеронного элемента тоже процедура долгая, трудоемкая и дорогая.

Если основная часть данного элемента сохранила нормальное состояние, заменить деформированные участки можно с использованием газосварки. Но не нужно питать иллюзий, что это позволит восстановить изначальные качества. Прочность лонжерона после данных действий значительно снижается, а значит, важнейшие функции будут выполняться намного хуже. Лонжерон с лестничной рамой поменять намного проще. А вот при сильно «ушедшем» лонжероне его замена бессмысленная – в этом случае придется заменить целый кузов.

Замена лонжерона

Если существует возможность отремонтировать или заменить лонжерон, крайне важно, чтобы новый элемент имел такие же габаритные параметры, что и испорченная деталь, не превышая их.

Важно! Поставив перед собой цель увеличить прочность лонжеронного элемента, автовладелец рискует заметно снизить его амортизирующие свойства, а при постоянных ударах, при таком варианте, возникают весьма серьезные проблемы.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Что такое лонжерон, для чего нужен

string(10) "error stat" 
string(10) "error stat" 

Конструкционные, особые элементы кузова в форме трубы или продольной балки, что проходят по всей длине машины. Это и есть лонжероны, которые соединяются с рамой с помощью поперечин. Так создаётся прочный остов, выдерживающий кузов и другие элементы автомобиля.

Схема лонжерона

Что собой представляют лонжероны автомобиля

Происхождение слова от французского глагола longeron, означающего продольное движение. Термин встречается не только в автомобилестроении, но и в авиационной, судоходной и железнодорожной сферах. Лонжерон находится спереди или сзади авто, а также может проходить по всей длине кузова.

Что это такое, как выглядит и где находится

Лонжерон в автомобиле выполняет очень важные функции. Его конструкция состоит из труб и перемычек, устанавливаемых поперечно. По сути, это две продольные балки, расположенные по всей длине автомобиля — спереди и сзади кузова. Внешне напоминает металлический профиль или коробчатую сетку. Данные элементы похожи ещё на лестницу, поэтому автомобилисты их часто называют «лестничными».

На лонжероны привариваются особые кронштейны. Они предусмотрены для фиксации различных агрегатов автомобиля.

Для чего нужны

Детали делаются из очень твёрдого металла, способны выдерживать большой вес. Они поглощают ударные нагрузки, вибрации, получаемые автомобилем при передвижении по различным дорогам. Лонжероны нужны для усиления элементов днища и пола багажника (легковые авто) или чтобы полностью брать на себя все нагрузки (грузовики, рамные внедорожники).

Другая функция лонжеронов — амортизация. Беря на себя колебания, деталь распределяет нагрузку по всем частям машины. Трубы эффективно поглощают деформационные искажения. Поэтому они сделаны максимально жёсткими, но не везде. На самом деле, современный лонжерон — это конструктивно очень гибкий узел с программируемыми зонами деформации. В противном случае он не смягчал бы удары, поглощая их, а передавал в салон.

Так, лонжероны передней части автомобиля специально изготовлены с большей способностью к деформации. Благодаря этому, во время столкновения детали принимают разрушительную ударную волну на себя, не давая ей идти дальше.

Лонжерон на автомобиле

Особенности конструкции

Как же удалось инженерам придумать такой универсальный вариант.

Делают это несколькими способами:

  • уменьшают толщину стенок металлической балки, создавая переменное сечение;
  • прорезают сквозные отверстия в зонах, наименее нагруженных массой кузова;
  • создают на металле извилины, позволяющие лонжеронам складываться при лобовых или боковых ударах, а не ломаться.

Ещё одной особенностью лонжеронной системы является то, что балки располагаются всегда попарно, соединяясь перемычками. Это образует несущую конструкцию или раму, обеспечивающую жёсткость кузова.

Лонжерон — это швеллер. В самых нагруженных зонах кузова, например, под двигателем, водительским и пассажирскими сидениями, сечение его увеличено, металл очень прочен. А в местах, куда приходится максимальная ударная волна при столкновениях, профиль сделан тонким, выступает в качестве демпфера.

Снятый лонжерон

Виды лонжеронов

Лонжероны могут быть составными или цельными. В первом случае выглядят как набор металлических элементов. Это сравнительно лучший тип, чем цельный, так как даёт возможность хотя бы какого-либо восстановления. Составная лонжеронная система делится на переднюю, среднюю и заднюю части.

Существуют и разные формы лонжеронов. К примеру, на тяжёлых внедорожниках и грузовиках они встречаются в виде буквы «П», формируя кузовную раму. На легковых авто лонжероны не лестничного типа, так как кузов в данном случае несущего типа.

Вот какие они бывают.

  1. Горизонтальные. Трубы лежат параллельно друг другу. Данная конструкция характерна для машин с повышенной проходимостью.
  2. Изогнутые. Балки расположены вдоль днища, повторяют его контуры. Такая конструкция повышает пассивную безопасность.
  3. Вертикальные. За счёт такого расположения получается плоский автомобильный пол, существенно сниженный, по сравнению с традиционными моделями.
  4. Под углом.

Каждый из перечисленных вариантов можно встретить на автомобилях, включая внедорожники и даже грузовики. Однако чаще на грузовых автомобилях применяется традиционная горизонтальная схема, при которой лонжероны могут идти не только параллельно, но и под углом. Последний вариант делает машину более маневренной, она легче входит в поворот.

Часть остова

Отдельно стоит упомянуть поперечины. Они выполняют функцию рёбер жёсткости, размещаться могут перпендикулярно, X-образно или в виде буквы «К». Делаются из стального профиля, часто изгибаются под нужным углом. В легковых машинах поперечины крепят сваркой, а в грузовых — фиксируют на заклёпках.

Преимущества и недостатки конструкции

Главное преимущество лонжеронной конструкции — лёгкий вес, гибкость и прочность. Машина не теряет маневренности, обеспечивается высокий уровень управляемости, а за счёт передовых технологических решений — ещё и пассивная безопасность. Если первые автомобильные кузова строились на основе тяжёлой и прочной рамы, то сегодня в моде безрамная компоновка, основу которой составляют гибкие лонжероны — самые настоящие силовые элементы несущего кузова.

К сожалению, имеются и недостатки:

  • при авариях и столкновениях повреждаются агрегаты машины, закреплённые на лонжеронах — мотор, КПП, подвеска;
  • сложность ремонта из-за особенностей конструкции.

Передний и задний лонжероны намертво крепятся к кузову сваркой. Жёсткость кузова и степень противодействия изначально рассчитываются на заводе инженерами. По этой причине, после какого-нибудь серьёзного повреждения деталь изменяет первоначальные свойства, она больше не может выполнять прежние функции. Проблема ремонта — в неспособности обеспечить необходимые параметры лонжерону после деформации. Балку надо снова присоединять к кузову сваркой, что трудно сделать при повреждениях. Куда проще вырезать и установить новый кусок материала.

Ржавый металл

Продлить ресурс лонжеронной конструкции автомобиля поможет усиление ещё на начальной стадии эксплуатации. Надо установить ремонтные заплатки, но только на лонжероны, не имеющие очагов сквозной коррозии!

Причины и последствия деформации

Со временем металл под действием переменных нагрузок поддаётся эффекту усталости — на нём образуются трещины. Уже лет через десять прочная на вид конструкция слабеет, теряет былую выносливость. Не помогает ни азотирование, ни химико-термическая обработка. При попадании авто в ДТП, лонжероны сильно деформируются, одновременно ухудшая общие технические характеристики автомобиля. Возможно смещение двигателя, деталей подвески и трансмиссии. Да и весь кузов теряет заложенную прочность и геометрию, когда лопается лонжерон. Именно поэтому при осмотре машины на вторичном рынке специалист в первую очередь проверяет эти детали.

Легче восстанавливать рамную конструкцию. На несущих конструкциях дела обстоят намного хуже: здесь лонжерон выступает частью кузова, и в особо неудачных случаях менять его бессмысленно или просто невозможно.

Изгиб с течением времени

Лонжерон поддаётся ремонту при слабом, не резком изгибе. Для этого используется гидравлический станок растяжки или лебёдка. Резкий изгиб с острым углом — это уже потеря основной формы. Такой элемент практически невозможно восстановить: целесообразнее заменить часть трубы или всю балку.

Продольный изгиб прямого стержня — известная проблема в инженерии. Прямолинейная форма со временем теряет устойчивость.

Если лонжероны погнуло после ДТП

Детали просто сминаются, теряют начальную форму. Если лонжерон погнуло не сильно, его удастся выпрямить на стапеле, каролинере. Если же он лопнул от удара, ремонтировать нет смысла. Остаётся только вариант переварки, частичной или полной. Старая часть срезается болгаркой, затем устанавливается новый кусок трубы. Обязательна антикоррозийная обработка деталей и покраска.

Одновременно с лонжеронами, после аварии страдают такие части кузова, как дверные разъёмы, крылья, изменяется положение подвески и двигателя, нарушается форма подвески, на наружной части кузова образуются трещины.

Трещина или полный разрыв

Небольшие трещины и незначительные повреждения могут ремонтироваться. Помощь в данном случае окажет сварочный аппарат. Надо аккуратно заварить трещины, если детали не алюминиевые или титановые: такие лонжероны плохо свариваются.

Полный разрыв лонжерона — это плохо. Страдает вся конструкция кузова, особенно несущего типа. Чаще остальных повреждаются без возможности ремонта передние лонжероны автомобиля.

Место разрыва

Последствия деформации или разрушения лонжерона крайне негативны для машины. Неправильный развал и повышенный износ шин, увеличение люфта между деталями кузова, снижение кузовной безопасности, — лишь несколько примеров печальной развязки. На высокой скорости слабая жёсткость кузова может привести к потере управляемости, травмам и человеческим жертвам.

Проверяются лонжероны грамотно только на стенде. Однако есть несколько способов это сделать и без оборудования. Если плохо запираются двери, крышка багажника, наблюдается неправильный развал/схождение колёс, визуально осмотрите детали. Наличие трещин, очагов коррозии — повод срочно обратиться за помощью в автосервис!

Заключение

Лонжерон отвечает за безопасность автомобиля, так как является основным несущим элементом. Поэтому устойчивость к деформациям и жёсткость кузова возложена на него. Владельцу нужно регулярно следить за его техническим состоянием, осознавая все печальные последствия разрушения. Внутри лонжероны пустотелые. Это приводит к скапливанию грязи и влаги — спутников наступающей коррозии. Поэтому рекомендуется хотя бы раз в год проводить диагностику, а перед зимними месяцами наносить антикоррозийные смеси.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Что такое разреженные данные? - Блог Magoosh Data Science

Возможно, вы уже много слышали о разреженных данных в больших данных и их развитии в ближайшем будущем, а также о его влиянии на инфраструктуру сетей. При правильном управлении и планировании разреженные данные могут значительно повысить эффективность всей компании или организации. Но если оставить его на произвол судьбы и населения, он может легко перегрузить серверы, затопив их информацией, что приведет к гибели от тысяч мелких сокращений.

В чем разница между плотными и разреженными данными?

Рассмотрим пример данных датчика, которые могут собирать как разреженные, так и плотные данные.

Обычно разреженные данные означают, что в записываемых данных имеется много пропусков. Например, в случае упомянутого выше датчика датчик может посылать сигнал только при изменении состояния, например при движении двери в комнате. Эти данные будут получены периодически, потому что дверь не всегда движется.Следовательно, это скудные данные.

Однако, если датчик регистрирует, скажем, скорость ветра, значения постоянно меняются. Таким образом, получается плотный набор данных.

Плотные данные можно описать как множество различных фрагментов необходимой информации по определенному типу предмета, независимо от того, чем бы он ни был. Редкие данные также известны как таковые, потому что информация, которую они представляют, является редкой. Это делает информацию очень ценной для владельцев бизнеса.Организации часто делают предположения о своих клиентах на основании собранных ими разреженных данных.

Заключительные слова

Компании, использующие большие данные, имеют отдаленное преимущество перед теми, кто этого не делает. Большие данные больше не являются специализированным термином, известным только отраслевым инсайдерам. Согласно одному из исследований, проведенных McKinsey, стремительный рост компаний, занимающихся анализом больших наборов данных, станет основными конкурентами, ослабив волну производительности, инноваций и потребительского излишка.

Из этого сообщения в блоге вы узнали о разреженных данных. Следите за новостями в блогах Magoosh по науке о данных!

О Харшита Шривастава
Харшита с энтузиазмом занимается наставничеством соискателей JEE и помогает сделать блог Magoosh интересным и эффективным источником обучения. Она любит сложные задачи и программирование. Еще она любит музыку и (думает, что) неплохо танцует.

.

что такое Sparse? какова цель sparse в mongodb?

Переполнение стека
  1. Около
  2. Товары
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
.

В чем смысл разреженной таблицы в Bigtable?

Переполнение стека
  1. Около
  2. Товары
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
  3. Вакансии Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  4. Талант Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя
.

Более быстрое обучение без потери производительности

Эта запись в блоге посвящена моей работе «Разреженные сети с нуля: более быстрое обучение без потери производительности» с Люком Зеттлемойером о быстром обучении нейронных сетей, которые мы сохраняем разреженными на протяжении всего обучения. Мы показываем, что, разрабатывая алгоритм с разреженным импульсом, мы можем инициализировать нейронную сеть с разреженными случайными весами и обучить ее до высоких уровней производительности - и все это при выполнении всего лишь одного обучающего прогона. Кроме того, если мы используем оптимизированные алгоритмы разреженной свертки, мы можем ускорить обучение между 3.От 5x для VGG до 12x для широких остаточных сетей. Это резко контрастирует с вычислительно дорогостоящими методами, которые требуют повторяющихся циклов сокращения и повторного обучения, которые используются в гипотезе лотерейного билета (Frankle and Carbin, 2019) и в других работах. Таким образом, мы показываем, что обучение разреженных сетей до плотных уровней производительности не требует «выигрыша в лотерею инициализации», но может быть надежно выполнено с использованием случайных весов в сочетании с методом, который разумно перемещает веса по сети. Мы называем парадигму, которая поддерживает разреженность на протяжении всего обучения при сохранении высокой производительности , разреженное обучение .Хотя эта работа показывает, что разреженное обучение возможно, будущая работа обещает обучить более крупные и глубокие сети на большем количестве данных, требуя при этом тех же или меньших вычислительных ресурсов, что и существующие плотные сети.

Почему редкое обучение?

Значительным двигателем прогресса в глубоком обучении стало развитие вычислительных ресурсов. С 2010 по 2018 год мы увидели увеличение вычислительной производительности GPU на 9700%. Однако мы можем ожидать увеличения производительности графического процессора чуть более чем на 80% в следующие 5-8 лет из-за достижения физических пределов полупроводниковой технологии.Как выглядит исследовательский мир, в котором мы не можем добиться дальнейшего улучшения вычислительной мощности?

Проблеск этого дает сообщество обработки естественного языка (NLP), где предварительно обученные языковые модели, такие как ELMO, GPT, BERT, GPT-2, Grover и XL-Net, доминируют во всей области, превосходя другие методы в большинстве задач NLP. Эти модели часто довольно просты: вы тренируете их на большом количестве документов, и задача в основном состоит в том, чтобы предугадать слово с учетом последовательности других слов - что-то вроде головоломки с заполнением пустого поля.Уловка? Эти модели настолько велики, что на обучение им требуется более 100 часов GPU. Это особенно расстраивает академических исследователей, которые хотят понять эти модели, но не могут этого сделать, потому что им не хватает вычислительных ресурсов, которыми обладают крупные компании. Чтобы по-настоящему понять эти массивные предварительно обученные языковые модели, основная цель должна заключаться в демократизации обучения этим моделям путем разработки более изобретательных процедур обучения.

Один из способов добиться этого - взглянуть на человеческий мозг в поисках вдохновения.В 9 раз мощнее. Что делает мозг таким эффективным с точки зрения вычислений? Причин много, но одна из них - разреженность .

Было обнаружено, что чем больше нейронов в головном мозге приматов, тем меньше связей средний нейрон со всеми другими нейронами (Herculano-Houzel et al., 2010). Это во многом противоречит тому, как мы проектируем глубокие нейронные сети, которые должны соединять каждый новый нейрон в слое со всеми нейронами в предыдущем слое. Мы уже понимаем, как сжать полностью обученную плотную сеть до разреженной сети (Han et al., 2015), но мало что известно о том, как это сделать, если начать с разреженной сети, которую мы сохраняем разреженной во время обучения. как нам это сделать?

Разреженный импульс: эффективный способ обучения разреженных сетей

В этом разделе объясняется алгоритм разреженного импульса от интуитивного до полного алгоритма.

Рис. 1. Разреженный моментум определяет, где увеличивать новые веса в разреженной сети, глядя на средневзвешенное значение недавних градиентов (импульс), чтобы найти веса и слои, которые последовательно уменьшают ошибку.(1) Мы определяем важность каждого слоя по средней величине импульса. (2) Для каждого слоя мы удаляем 50% наименьших весов. (3) Затем мы перераспределяем веса по слоям в соответствии с их важностью. Внутри слоя мы выращиваем веса там, где величина импульса велика.

Каково главное качество хороших алгоритмов разреженного обучения?

В разреженном обучении самое важное - максимально эффективно использовать каждый вес в нейронной сети.Если вы определяете «эффективность» как «уменьшение ошибки», то у нас есть очевидное представление о том, как мы можем действовать дальше. Нам нужно найти показатель, который описывает, насколько эффективен вес для уменьшения ошибки, и удалить все веса, которые этого не делают. После того, как мы удалили веса, мы хотим восстановить новые веса в тех местах, которые, по нашему мнению, будут способствовать уменьшению ошибки в будущем.

Если мы посмотрим на градиент ошибки по отношению к весу, у нас действительно есть именно такая мера. Однако, если мы посмотрим на последовательные градиенты, мы обнаружим, что градиенты могут сильно колебаться.Например, если у вас есть нейронная сеть, которая классифицирует рукописные цифры от 0 до 9, тогда вес может быть хорошим для обнаружения прямой линии вверху, и это может помочь уменьшить ошибку для чисел 5, 7, но тогда это может не помочь или даже вредно для чисел 0, 1, 2, 3, 6, 8, 9. Вместо этого вес, который обнаруживает извилистый узор в правом верхнем углу, может помочь для 0, 2, 3, 8, 9, и поэтому мы ожидаем что этот груз со временем снижает ошибку более последовательно, чем груз «прямая линия вверху».Как мы можем автоматически определять такие многообещающие веса в нейронной сети?

Импульс: поиск весов, которые последовательно уменьшают ошибку

Если вы принимаете северный полюс за локальный минимум, а стрелку компаса - за градиент к локальному минимуму, то вы можете моделировать обновления стохастического градиентного спуска, сильно встряхивая компас для вращения стрелка компаса. Каждый раз, когда стрелка проходит через северный полюс, она будет замедляться и все больше выстраиваться в линию с северным полюсом, однако из-за вращения она все равно будет «выходить за пределы» этого направления.Таким образом, может быть неясно, где находится северный полюс из двух или трех измерений, пока стрелка все еще движется вперед и назад. Однако, если вы возьмете средние направления - один раз стрелка будет немного левее северного полюса, другой раз - правее - тогда эти отклонения компенсируются, и вы сразу же получите направление, которое очень близко. к настоящему северному полюсу.

Это основная идея метода оптимизации импульса: мы усредняем последовательные градиенты, чтобы получить лучшую оценку направления локального минимума.Подобно стрелке компаса, которая со временем становится все более и более точной по мере замедления, мы хотим более высоко взвесить более свежие направления градиента в стохастическом градиентном спуске. Один из способов сделать это - назначить средневзвешенное значение, при котором мы присваиваем гораздо больший вес текущему градиенту и небольшой вес предыдущим градиентам - это называется экспоненциальным сглаживанием. Посредством экспоненциального сглаживания градиентов веса мы получаем взвешенную матрицу градиентов - эта матрица является матрицей импульса, которая дает название оптимизации импульса.С помощью этой меры мы можем определить, какие веса последовательно уменьшают ошибку.

Перераспределение весов: средняя величина импульса слоя

Отсюда мы делаем первое важное наблюдение для нашего алгоритма разреженного импульса: если импульс веса показывает, насколько он последовательно уменьшает ошибку, тогда средняя величина импульса всех веса в слое должны указывать, насколько каждый слой в среднем снижает ошибку. Мы берем величину, потому что два разных веса могут последовательно переходить в отрицательное и положительное направление.Взяв среднюю величину импульса слоев, мы можем легко сравнить, насколько эффективен средний вес в каждом слое. Это позволяет, например, сказать, что вес в сверточном слое A в среднем на 1/3 эффективнее для уменьшения ошибки, чем средний вес в полностью соединенном слое B, или наоборот. Этот метод позволяет нам эффективно перераспределять веса: если мы обнаруживаем «бесполезные» веса, теперь мы точно знаем, в какой слой их поместить - но где именно их разместить внутри слоя?

Какие веса следует убрать? Где их вырастить?

Следующие две проблемы более просты: какие веса самые бесполезные? Где мы увеличиваем вес внутри слоя? Первая проблема - это обычная проблема в исследованиях сжатия нейронных сетей, когда часто сокращают веса с наименьшей величиной.Почему это имеет смысл? Если мы предположим, что все веса получают в среднем входные данные одинаковой величины - разумное предположение, если используется пакетная нормализация, - тогда веса с небольшими величинами имеют наименьшее значение для активации нейрона. Таким образом, их удаление должно минимально изменить прогнозируемую производительность наших сетей.

После того, как мы удалили веса и перераспределили их между весовыми эффективными слоями, измеренными по средней величине импульса слоя, нам нужно решить, где именно вырастить их внутри слоя.Одно из возможных решений станет очевидным, если мы спросим: «Какие два несвязанных нейрона уменьшат ошибку последовательно, если мы их соединим?» Ответ на этот вопрос снова укажет на величину импульса. Однако на этот раз мы хотим посмотреть на величину импульса «недостающих» или нулевых весов, то есть мы хотим посмотреть на те веса, которые ранее были исключены из тренировок. Таким образом, мы увеличиваем веса в местах, где недостающие веса имеют наибольшую величину импульса. На этом завершается алгоритм разреженного импульса, изображенный на рисунке 1.

Результаты

Результаты впечатляют! Мы сравнили с алгоритмами сжатия в MNIST, где разреженный импульс превосходит большинство других методов. Это довольно хороший результат, учитывая, что методы сжатия начинаются с плотной сети и обычно повторно обучаются повторно, пока мы обучаем разреженную сеть с нуля! Еще одним впечатляющим результатом является то, что мы можем соответствовать или даже превосходить производительность плотных сетей, используя 20% весов (разреженность 80%). В CIFAR-10 мы сравниваем с Single-shot Network Pruning, который разработан для простоты, а не производительности - поэтому неудивительно, что разреженный импульс дает больше преимуществ.Однако интересно то, что мы можем обучить как VGG16-D (версия VGG16 с двумя полностью подключенными уровнями), так и Wide Residual Network (WRN) 16-10 (16 уровней в глубину и очень широкий WRN) до высоких уровней производительности с помощью всего лишь 5% весов. Для других сетей разреженный импульс приближается к плотному уровню производительности. Более того, как я покажу позже, с помощью оптимизированного алгоритма разреженной свертки мы сможем обучить множество сетей для получения одинаковых уровней производительности при обучении между тремя.0-5,6 раза быстрее!

Результаты Sparse Momentum по сравнению с методами сжатия нейронной сети по MNIST для LeNet-300-100 и LeNet-5 Caffe.

Результаты ImageNet для разреженного импульса и связанных методов. Для моделей, которые не являются полностью разреженными, первая свертка и все остаточные связи субдискретизации являются плотными с самого начала обучения. В полностью разреженном режиме все слои разрежены. Редкий импульс работает лучше, чем другие методы, и работает почти одинаково хорошо, если все веса разрежены.Это указывает на то, что разреженный импульс эффективен для поиска важных слоев, требующих высокой плотности.

В ImageNet мы не можем достичь плотных уровней производительности, что указывает на то, что есть возможности для улучшения разреженной динамики. Однако мы можем продемонстрировать, что разреженный импульс имеет явное преимущество по сравнению с другими методами, которые поддерживают разреженный вес на протяжении всей тренировки.

Ускорение

Основным обещанием разреженного обучения было ускорение обучения. Были ли мы успешны? Да и нет.Редкий импульс эффективно ускоряет обучение, если мы измеряем возможные ускорения для разреженной свертки, но поскольку разреженные сети использовались для обучения совсем недавно, для графического процессора не существует оптимизированных алгоритмов разреженной свертки - по крайней мере, не для мелкозернистых разреженных шаблонов весов, как показано по скудной динамике.

Таким образом, мы делим ускорение на две группы: возможные ускорения, которых можно было бы достичь, если бы существовали алгоритмы разреженной свертки, и ускорения, которых мы можем достичь сегодня с помощью стандартных плотных сверточных алгоритмов.Как плотные свертки могут помочь в разреженных сетях?

Если мы посмотрим на образец разреженности нашей сети, мы увидим случай, когда сверточный канал полностью пуст - сверточный фильтр, полный нулей! Если это произойдет, мы сможем удалить канал из вычислений, не изменяя результатов свертки, и таким образом получить ускорение.

Редкий импульс может воспроизводить высокие уровни производительности для диапазона сетей с небольшой долей веса, что приводит к ускорению.

Однако, если мы посмотрим на ускорение, мы увидим заметную разницу между ускорением разреженной свертки и плотной свертки. Это ясно показывает необходимость оптимизированных алгоритмов разреженной свертки для графического процессора.

Почему разреженное обучение работает?

Некоторые из наших разреженных сетей, обученных с разреженным импульсом, соответствовали уровням производительности плотных сетей всего с 5% весов. Что делает эти 5% весов настолько эффективными, что они могут соответствовать нейронной сети с 20-кратным увеличением весов?

Чтобы разобраться в этом вопросе, мы рассмотрели, как функции разреженных сетей сравниваются с плотными сетями.Функции нижнего уровня могут включать такие вещи, как детекторы кромок. Характеристики среднего уровня могут быть такими, как колеса, носы, глаза, лапы. Высокоуровневые черты могут быть «лицом» машины, кошачьей мордой, дверцей холодильника и так далее.

Чтобы свести функции к числам, мы рассмотрим сверточные каналы - эквивалент «нейрона» в сверточной сети - и насколько полезен канал для классов в наборе данных. Детекторы границ должны быть полезны почти для всех классов в наборе данных - другими словами, они должны иметь низкий уровень специализации классов.Функции среднего уровня, такие как глаза, должны быть полезны - некоторым классам, таким как кошки, собаки и люди. Функции высокого уровня должны быть полезны некоторым избранным классам - они сильно зависят от классов.

Рисунок 6: Гистограммы специализации классов для разреженных и плотных сетей для AlexNet, VGG16 и WRN 28-2.

Мы обнаружили, что в среднем редкие сети изучают функции, которые полезны для более широкого круга классов - они изучают более общие функции. Это может быть возможным объяснением того, почему разреженные сети могут сравниться по производительности с плотными сетями с весами всего 5%.

Будущее разреженного обучения

Я считаю, что у разреженного обучения очень светлое будущее, потому что (1) производительность графических процессоров в ближайшие годы будет стагнировать, (2) не за горами специализированные процессоры для разреженных рабочих нагрузок, процессоры Graphcore. Процессоры Graphcore хранят всю сеть в своей кэш-памяти объемом 300 МБ и ускоряют ее примерно в 100 раз. Это означает, что если мы сможем сжать сеть до 300 МБ во время обучения, то в целом обучение будет в 100 раз быстрее. Тогда обучение ResNet-50 в ImageNet займет всего около 15 минут с использованием одного процессора Graphcore.При разреженном обучении предел в 300 МБ будет достигнут без проблем.

Я предсказываю, что первая исследовательская группа, которая сможет успешно обучить разреженную нейронную сеть на процессоре Graphcore, откроет совершенно новый уровень искусственного интеллекта.

Помимо этого, еще одной проблемой является применение алгоритмов разреженного обучения к обработке естественного языка (НЛП). Неудивительно, что мои эксперименты с преобразователями для задач обработки естественного языка показывают, что разреженное обучение в НЛП намного сложнее, чем с компьютерным зрением - предстоит много работы!

Попробуйте Sparse Momentum с вашей собственной моделью в 10 строках кода!

Рисунок 7: Пример общего сценария разреженного обучения, который вы можете использовать для своей собственной модели.С моей библиотекой разреженного обучения легко использовать разреженный импульс: (1) импортировать библиотеку, (2) добавить параметры парсера, (3) обернуть вашу модель классом Masking, (4) применить маску вместо оптимизатора, (5) применить разреженный импульс в конце эпохи. Библиотека также легко расширяется с помощью ваших собственных алгоритмов разреженного обучения для роста, сокращения или распространения - все, что требуется, - это несколько строк кода!

Чтобы сделать разреженное обучение доступным для всех, я разработал библиотеку разреженного обучения, которая позволяет легко применять существующие алгоритмы, такие как разреженный импульс, к вашим собственным моделям - это можно сделать менее чем за 10 строк кода.Библиотека также предназначена для упрощения добавления ваших собственных редких методов обучения. На GitHub вы найдете мою скудную обучающую библиотеку.

Вопросы?

Если у вас есть вопросы, я предпочитаю размещать их ниже, если они просты и понятны. Если у вас есть более формальный вопрос относительно нашей работы, требующий тщательных ответов, вы можете опубликовать вопрос как проблему GitHub - я постараюсь ответить как можно быстрее.

Благодарности

Я благодарю Люка Зеттлемойера за отзыв на ранний черновик этого сообщения в блоге.

Ссылки

Франкл Дж. И Карбин М. (2019). Гипотеза лотереи: поиск редких обучаемых нейронных сетей. В ICLR 2019 .

Хан, С., Пул, Дж., Тран, Дж., И Далли, В. (2015). Изучение весов и связей для эффективной нейронной сети. В Достижения в области нейронных систем обработки информации , страницы
1135—1143.

Herculano-Houzel, S., Mota, B., Wong, P., and Kaas, J.H. (2010). Масштабирование и сворачивание белого вещества в коре головного мозга приматов, обусловленное связностью.In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , 107 44: 19008-13.

.

java - Какая польза от StandardOpenOption.SPARSE?

Переполнение стека
  1. Около
  2. Товары
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
.

SciPy Sparse Data


Что такое разреженные данные

Разреженные данные - это данные, которые в основном содержат неиспользуемые элементы (элементы, не содержащие никакой информации).

Это может быть такой массив:

[1, 0, 2, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

Разреженные данные: - это набор данных, в котором большинство значений элементов равны нулю.

Плотный массив: - противоположность разреженного массива: большинство значений - это , а не ноль.

В научных вычислениях, когда мы имеем дело с частными производными в линейной алгебре, мы будем сталкиваться с разреженными данными.


Как работать с разреженными данными

SciPy имеет модуль scipy.sparse который предоставляет функции для работы с разреженными данными.

В основном мы используем два типа разреженных матриц:

CSC - Сжатая разреженная колонка. Для эффективной арифметики быстрая нарезка столбцов.

CSR - сжатый разреженный ряд.Для быстрой нарезки строк, быстрее матрица векторных произведений

В этом руководстве мы будем использовать матрицу CSR .


Матрица CSR

Мы можем создать матрицу CSR, передав массив в функцию scipy.sparse.csr_matrix () .

Пример

Создать матрицу CSR из массива:

импортировать numpy как np
из scipy.sparse import csr_matrix

arr = np.array ([0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 2])

печать (csr_matrix (arr))

Попробуй сам "

В приведенном выше примере возвращается:

 (0, 5) 1 (0, 6) 1 (0, 8) 2 

Из результата видно, что есть 3 элемента со значением.

1. Позиция в строке 0 позиция 5 и имеет значение 1 .

2. Позиция в строке 0 позиция 6 и имеет значение 1 .

Позиция 3. в строке 0 позиция 8 и имеет значение 2 .


Методы разреженной матрицы

Просмотр сохраненных данных (не нулевых элементов) с помощью свойства data :

Пример

импортировать numpy как np
от scipy.разреженный импорт csr_matrix

arr = np.array ([[0, 0, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 2]])

печать (csr_matrix (arr) .data)

Попробуй сам "

Подсчет ненулевых значений с помощью метода count_nonzero () :

Пример

импортировать numpy как np
из scipy.sparse import csr_matrix

arr = np.array ([[0, 0, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 2]])

печать (csr_matrix (arr) .count_nonzero ())

Попробуй сам "

Удаление нулевых элементов из матрицы с помощью метода destroy_zeros () :

Пример

импортировать numpy как np
от scipy.sparse import csr_matrix

arr = np.array ([[0, 0, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 2]])

mat = csr_matrix (arr)
mat.eliminate_zeros ()

печать (мат)

Попробуй сам "

Устранение повторяющихся записей с помощью метода sum_duplicates () :

Пример

Устранение дубликатов путем их добавления:

импортировать numpy как np
из scipy.sparse import csr_matrix

arr = np.array ([[0, 0, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 2]])

mat = csr_matrix (arr)
мат.sum_duplicates ()

печать (мат)

Попробуй сам "

Преобразование из csr в csc с помощью метода tocsc () :

Пример

импортировать numpy как np
из scipy.sparse import csr_matrix

arr = np.array ([[0, 0, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 2]])

newarr = csr_matrix (arr) .tocsc ()

печать (нов.)

Попробуй сам "

Примечание: Помимо упомянутых разреженных конкретных операций, разреженные матрицы поддерживают все операции, которые поддерживают обычные матрицы. E.грамм. преобразование, суммирование, арифметика, трансляция и т. д.



.

Смотрите также