Сідельно-зчіпний пристрій (ССУ) - основні засоби
Фахівці нерідко називають сідельно-зчіпний пристрій, що встановлюється на вантажний автомобіль-тягач, «п'ятим колесом» (від англ. Fifth wheel). Цей вузол є єдиним механічним елементом, що з'єднує тягач та напівпричіп автопоїзда.
Виробництво сідельно-зчіпних пристроїв (РСУ) - бізнес прибутковий і добре освоєний. Їм займається солідна група компаній: Jost, Rockinger (Німеччина), Georg Fisher (Швейцарія), Crane Fruehauf, York (Великобританія), Fontaine Truck Equipment, Fruehauf, Holland Hitch і ін. Випускають РСУ і вітчизняні підприємства.
Конструкція РСУ безпосередньо впливає на такі експлуатаційні якості автопоїзда, як керованість, стійкість, маневреність, плавність ходу, прохідність, надійність, безпеку і економічні показники. У загальному випадку сідельно-зчіпні пристрої складаються з роз'ємно-зчіпний системи, механізму гнучкості і деталей кріплення. Існує два типи РСУ: шкворневі (пара шкворень-захоплення) і роликові, або бесшкворневая (пара гак-ролик). Маса більшості РСУ становить від 100 до 300 кг.
шкворневі пристрої
У більшості сідельно-зчіпні пристрої (понад 95%) мають шкворневую конструкцію. Сюди входять опорна плита (коло) з прорізом (гирлом) в центральній частині, що встановлюється на тягачі, і шворінь, закріплений на напівпричепі. При зчепленні автопоїзда шкворень входить в проріз опорної плити і фіксується захопленнями (одним або декількома), шарнірно закріпленими на пальцях. Так утворюється сцепная пара. Шкворневі пристрої зазвичай виконуються напівавтоматичними (зчіпка ланок автопоїзда відбувається автоматично, а підготовка до розчеплення, т. Е. Розблокування замкових пристроїв, - вручну). Щоб запобігти мимовільно розчеплення, ставлять не менше двох замкових пристроїв, що діють незалежно, причому одне з них з ручним керуванням. Повна маса автопоїздів, обладнаних напівавтоматичними шкворневі пристроями, досягає 100 т і більше. Сідельні пристрої такого типу здатні витримувати навантаження від 3 до 50 т.
Зчіпний шворінь кріплять на напівпричепі між його передньою стінкою і опорними пристроями. Найбільш поширені два способи установки зчіпного шворня. Шкворень з фланцем кріплять до опорного листу напівпричепа заклепками або болтами, а шкворень без фланця фіксують корончатой гайкою зі шплинтом.
Значна увага приділяється розташуванню сідельно-зчіпного пристрою щодо задньої осі тягача або осі балансира заднього візка (зміщення пристрої), що необхідно для повного використання вантажопідйомності шин тягача, а отже, і автопоїзда. Дана обставина особливо актуально для оптимального розподілу навантажень по осях найбільш поширених в експлуатації трьох-, чотирьох-, п'яти- і шестивісних сідельних автопоїздів з урахуванням вимог дорожнього законодавства тієї чи іншої країни, у багатьох з яких навантаження на осі автомобілів і причіпного складу можуть бути різними . Винятком є деякі моделі автовозів, де РСУ, що відчуває незначну вертикальне навантаження, для розміщення надбудови зміщено на самий кінець рами тягача.
елементи РСУ
Роз'ємно-зчіпний механізм призначений для передачі зусиль між ланками автопоїзда і забезпечує можливість повороту напівпричепа по відношенню до тягача навколо осі зчіпного шворня в горизонтальній площині.
Роз'ємно-зчіпні механізми підрозділяються на напівавтоматичні і автоматичні, а по числу захоплень - на одно- і двухзахватние. Більше поширені РСУ з однозахватних роз'ємно-зчіпними механізмами. вони більш надійні в порівнянні з двухзахватние і відрізняються безпекою конструкції. У двухзахватние механізмі тягові і гальмівні зусилля сприймаються тільки захопленнями і пальцями, тоді як в однозахватних (з захопленням шкворня по його верхньому поясу з великим діаметром) тягові зусилля передаються на масивний запірний кулак, при цьому захоплення піддається тільки стискає зусиллям. Гальмівні зусилля передаються безпосередньо опорною плитою, при цьому палець захоплення розвантажений від поздовжніх зусиль. Завдяки захопленню шкворня по верхньому поясу зменшуються згинальні моменти, що діють на шворінь і його кріплення.
Опорні плити РСУ виконують або литими, або штампозварні. Литі конструкції, особливо з чавуну з кулястим графітом, володіючи високою жорсткістю і малою масою, поширені ширше. Для сучасних сідельних плит характерні максимальна ширина гирла 400 ... 460 мм, кут гирла 40 ... 50 °, кут скосу 8 ... 15 °. Рукоятка приводу роз'ємно-зчіпного механізму розташована праворуч від сідельно-зчіпного пристрою. Її тяга для зручності водія може бути виконана різної довжини. Для роботи з різними напівпричепами в сучасних РСУ передбачена можливість установки в одній і тій же опорній плиті шворнів діаметром 2 або 3,5 дюйма. Ходова частина шкворни виготовляють з високоміцної сталі, після чого піддають спеціальній термообробці (загартуванню) і ретельно перевіряють на відсутність тріщин.
РСУ встановлюють на раму тягача за допомогою кутових кріпильних елементів або за допомогою монтажних плит, що мають різну конфігурацію: від плоскої пластини до просторової конструкції висотою до 150 мм. Термін служби сучасних РСУ шкворневого типу досягає 1,5 ... 2 млн. Км, т. Е. Приблизно стільки, скільки знаходиться в експлуатації тягач.
Нормативні документи
Розміри зчіпних шворнів регламентовані. Діаметр сполучається поверхні шкворня має дорівнювати 2 або 3,5 дюйма (50,8 або 89 мм). Вибір одного з цих двох типів (50 або 90) залежить від повної маси автопоїзда, напівпричепа і вертикального навантаження. Шкворни Ø50,8 мм встановлюють на напівпричепи повною масою до 55 т або при вертикальному навантаженні на РСУ до 200 кН. При великій масі (навантаженні) застосовують зчіпні шкворни Ø89 мм. Розміри зчіпних шворнів впорядковані як національними стандартами, так і Міжнародною організацією зі стандартизації ISО. ВУкаіни крім згаданих допускається використання шворнів з діаметром сполучається поверхні 100 мм. Висота сідла для РСУ типу 50 не повинна перевищувати 200 мм, а для РСУ типу 90 - 315 мм.
У ряді країн є стандарти на РСУ, що обумовлюють приєднувальні розміри для кріплення до рами тягача. Для РСУ, що працюють в зчепленні з напівпричепами, зчіпний шворінь яких виконаний за міжнародним стандартом ISО 337, існує міжнародний стандарт ISО 3842, який встановлює число, діаметр і взаємне розташування отворів для кріплення РСУ на тягачах.
У країнах Євросоюзу тип застосовуваних РСУ визначається розрахунковим коефіцієнтом навантаження D. Його значення для РСУ автопоїздів, що експлуатуються на дорогах загального користування, становить не більше 162 кН. Показник D для сідельних пристроїв великої вантажопідйомності може досягати 300 кН. Важливою характеристикою конкретної моделі РСУ є розміри площі (ширини) опорної поверхні сідельній плити (24, 34, 36 і 40 дюймів).
Стандарти цілої групи держав, крім того, встановлюють кути нахилу опорної плити сідельно-зчіпного пристрою вперед-назад у вертикальній поздовжній площині (кути β1 і β2) і кути нахилу опорної плити в обидві сторони в вертикальної поперечної площині (кути α). За нормами, прийнятими в Євросоюзі, кути α повинні становити не менше ± 8 °. Міжнародний стандарт ISО тисячі сімсот двадцять шість, що поширюється на тягачі з напівпричепами, призначеними для міжнародних перевезень, встановлює величину кута α не більше 3 °, а кута β - не менше 8 °. Зрозуміло, що компанії-виробники своїм клієнтам пропонують РСУ з більш високою поздовжньої гнучкістю, тому діапазон зміни кута β1 становить від 6,5 ° до 29 °, кута β2 ─ від 7,2 ° до 42 °.
До числа стандартизовані розмірів відносяться: відстань від осі отвору РСУ під зчіпний шворінь до задньої стінки кабіни або до встановлюваних за нею вузлів і агрегатів тягача; радіус габариту задньої частини тягача; відстань від зчіпного шворня до найближчої частини механізму опорного пристрою напівпричепа; радіус габариту передньої частини напівпричепа; висота верхньої площині РСУ тягача під номінальним навантаженням від рівня дороги. Всі ці розміри обумовлені також стандартом ISO 1726. Цілий ряд параметрів встановлює стандарт ISO 4086.
Установка РСУ з трьома ступенями свободи на великовантажному тягачі, видно поперечна і поздовжня осі гойдання
ступені свободи
Напівавтоматичні шкворневі зчіпні пристрої випускають з двома і трьома ступенями свободи. У першому випадку забезпечується можливість поздовжнього гойдання напівпричепа щодо тягача на певний кут β і поворот напівпричепа навколо осі зчіпного шворня в горизонтальній площині на кут не менше ± 90 °. Більшість сідельних тягачів общетранспортного призначення, що експлуатуються в основному на дорогах з удосконаленим покриттям, оснащено РСУ з двома ступенями свободи. У порівнянні з трьохстатечними ці пристрої підвищують стійкість автопоїзда в русі, мають меншу масу і знижену габаритну висоту.
Пристрої з трьома ступенями свободи обладнані другий, але вже поздовжньою віссю, яка додатково забезпечує можливість поперечного гойдання напівпричепа щодо тягача в кожну сторону на кут α до 15 ° включно. При цьому поперечна і поздовжня осі можуть перебувати на різній висоті або на одній в так званому карданном шарнірі. Такі технічні рішення використовуються для автопоїздів, що експлуатуються на бездоріжжі або призначених для перевезення великовагових неподільних вантажів, а також для транспортних засобів, до складу яких входять напівпричепи особливо жорсткою на кручення конструкції (наприклад, короткобазний напівпричепи, напівпричепи-самоскиди, напівпричепи-цистерни несучих конструкцій і т. п.).
Використання для перерахованих вище автопоїздів пристроїв з двома ступенями свободи призводить до передачі на раму тягача значних моментів, що скручують, що сприяють її швидкого руйнування. Навпаки, РСУ з трьома ступенями свободи позбавлені цих недоліків, однак автопоїзда з такими пристроями під час руху менш стійкі. Інший недолік полягає в тому, що навантажений напівпричіп спирається на шарнір, центр обертання якого знаходиться нижче центру ваги напівпричепа. При русі автопоїзда в поворотах результуюча відцентрова сила, що діє в центрі ваги напівпричепа, прагне перекинути останній, що знижує поперечну стійкість автопоїзда і може привести до аварії. Щоб цього не прозошло, іноді застосовують РСУ з механічними або гідравлічними стабілізаторами. У автопоїздах, що працюють у важких дорожніх умовах, при виїзді на магістраль з якісним покриттям хитання напівпричепа навколо поздовжньої осі обмежується (± 3 °) спеціальним механізмом.
Конструкція РСУ з двухзахватним роз'ємно-зчіпним механізмом: 1 - запобіжник; 2 - замковий пристрій; 3 - палець захоплення; 4 - захоплення; 5 - регулювальний пристрій; 6 - тяга
Є й інші рішення. Кращу стійкість руху автопоїзда забезпечують РСУ з трьома ступенями свободи, які мають «дугового» механізм поперечної гнучкості, що володіє властивістю самостабілізації. Французька фірма Coder Ture розробила оригінальне сферичне РСУ, призначене для підвищення стійкості автопоїздів і володіє підвищеною надійністю, оскільки воно зберігає зчеплення тягача з напівпричепом навіть при зламаному шворні. Зчіпний механізм знаходиться в сферичному увігнутому кожусі, діаметр сфери обраний так, що центр сфери розташований вище центру ваги напівпричепа. Що виникає в поворотах відцентрова сила прагне нахилити напівпричіп до внутрішній стороні віражу, т. Е. Підвищує його стійкість. Зчіпка оточена спеціальними прикріпленими до напівпричіпа обмежувачами для збереження його зчеплення з тягачем навіть при поломці шворня. Крім іншого описана конструкція розвантажує раму від скручують зусиль, так як при наїзді на дорожні нерівності напівпричіп може нахилятися в будь-яку сторону по відношенню до тягача.
управління зчіпкою
Все більша увага приділяється питанням автоматизації управління і безпеки при зчепленні-розчеплення тягача з напівпричепом. Найчастіше виробники, щоб полегшити роботу водія, випускають РСУ з пневматичними приводами для автоматичної розчеплення та електричним датчиком для дистанційного контролю за станом РСУ. Такі моделі з пружинно-пневматичним циліндром управління роз'ємно-зчіпним механізмом є в арсеналі компаній Fontaine Truck Equipment, ASF і Fruehauf.
Для підвищення зручності керування РСУ фірма Georg Fisher пропонує електронну сенсорну систему безпеки RECCOS, два датчика якої безперервно контролюють надійність і вірність зчіпки, а ще один фіксує відстань між плитою напівпричепа і сідельно-зчіпним пристроєм. Процеси, що відбуваються, в тому числі неполадки, у вигляді звукових сигналів і зображень на спеціальній інформаційній панелі відображаються в кабіні автомобіля. Водій, не залишаючи робочого місця, може стежити за всім процесом зчіпки, яка здійснюється швидше і надійніше, ніж в традиційних конструкціях.
Аналогічна сенсорна система SKS є і у виробничій програмі компанії Jost. Один з датчиків, що входять до її складу, контролює стан замку роз'ємно-зчіпного механізму, другий датчик стежить за становищем шкворня, третій фіксує висоту РСУ. Функціональні можливості SKS підвищуються завдяки наявності пневмопривода (пневматичний циліндр) розчеплення РСУ з дистанційним управлінням з кабіни тягача, де встановлений інформаційний дисплей.
Ще більш «просунутої» є електронна система комфортної зчіпки KKS цієї ж фірми. Три сенсорних датчика стежать за станом РСУ, вони визначають його висоту з автоматичним включенням системи при здійсненні зчіпки, контролюють стан шкворня і замку. Пневмопривод по команді водія відкриває замок для розчеплення РСУ. Установку потрібної висоти розташування шворня при зчепленні автоматично забезпечують опорні пристрої напівпричепа, забезпечені власним електроприводом. Рукоятка для ручного управління є в комплекті як страхувальний засіб. Шкворень оснащений поворотним клином з перебувають в ньому роз'ємом для сідла, через який передається сигнал управління між тягачем і напівпричепом. Пульт дистанційного керування і контролю виконуваних операцій розташований безпосередньо перед водієм. Як результат виключається ручна праця при обслуговуванні РСУ, скорочується час зчіпки, розчеплення, а також знос механізмів, підвищується безпека експлуатації за рахунок зниження ймовірності неправильної зчіпки, поліпшується контроль стану всіх елементів системи.
Зазвичай при роботі з шкворневі РСУ після зчеплення тягача з напівпричепом водій повинен з'єднати їх гальмівні і електричні комунікації. На сідельно-зчіпних пристроях, створених фахівцями фірми Тоussaint Heβ, комунікації за допомогою перехідних елементів з'єднуються в процесі зчіпки. По його завершенні водієві з кабіни залишається тільки замкнути сідельно-зчіпний пристрій для подальшого руху автопоїзда.
