Седлать тягачи! (Часть 2)
Седельно-сцепное устройство (ССУ)

Устранение зазоров

При эксплуатации ССУ подвергаются воздействию вертикальных нагрузок, тяговых усилий и изгибающих моментов, действующих в плоскости, перпендикулярной продольной оси автопоезда. Вертикальные нагрузки воспринимаются опорными плитами и кронштейнами, тяговые усилия – деталями разъемно-сцепного механизма и сцепным шкворнем, моменты – опорными кронштейнами. В результате воздействия нагрузок детали изнашиваются.

По возможности выбора зазоров, возникающих в результате износа в разъемно-сцепном механизме, ССУ можно разделить на конструкции с легко заменяемыми деталями и устройства с выбором зазоров ручным или автоматическим способом. Сцепной шкворень-захват (захваты) разъемно-сцепного механизма, опорная плита и подшипники опорных кронштейнов в наибольшей степени подвержены износу, величина которого зависит в первую очередь от условий эксплуатации автопоезда и конструкции полуприцепа. Износ вышеупомянутых деталей увеличивается при эксплуатации автопоездов на извилистых дорогах с большим количеством поворотов, на проселочных дорогах, при работе с полуприцепами-цистернами, самосвальными установками и полуприцепами-тяжеловозами.

Устранить люфт, возникающий вследствие износа, можно разными способами. В некоторых седельно-сцепных устройствах фирм Rockinger и Georg Fisher зазор между сцепным шкворнем и соприкасающимся с ним полукольцом опорной плиты устраняют, поворачивая эксцентриковый палец, установленный в опорной плите, или заменив изношенное полукольцо. В ССУ компаний York и Jost износ деталей компенсируется при поджимании запорных клиньев к сцепному шкворню вручную с помощью винтового механизма или автоматически посредством пружины. Для уменьшения износа подшипников опорных плит компания York применяет на некоторых моделях сайлентблоки из неопрена. Фирма Jost в своих изделиях наряду со стальным использует легкосъемное пластиковое полукольцо («подковку»), которое крепится к опорной плите стальным фланцем, и смазку захвата, работающую от централизованной системы смазки тягача. Наряду с этим ССУ компании Jost могут оснащаться автоматической системой подачи смазки к замковому механизму, смонтированной на опорной плите, а цапфы карданного шарнира седельного устройства с тремя степенями свободы для уменьшения износа снабжают антифрикционными износостойкими втулками.

Износ опорной плиты ССУ снижается, если на внешнюю поверхность седла нанести пластичную смазку, для оптимального распределения которой во многих конструкциях сделаны подводящие канавки. Для механизации этого процесса, например, компании Georg Fisher и Jost применяют централизованную систему смазки. Другой способ решения этой проблемы – установка на опорной плите антифрикционных накладок из полимерных материалов, которые по мере износа заменяют новыми.

К преждевременному износу и повреждениям деталей ССУ приводят и динамические нагрузки. Для их гашения изготовители применяют в конструкции ССУ упругие элементы, обычно резиновые. Их устанавливают между опорной плитой и опорными кронштейнами либо между опорными кронштейнами и рамой тягача (фирмы Jost, Georg Fisher, Fruehauf). По мере старения резины эти элементы заменяют. Используются и упругие элементы из пластмасс. Такие элементы обеспечивают возможность незначительного, до ±1,5°…3°, качания тягача и полуприцепа в поперечной вертикальной плоскости, что практически не сказывается на курсовой устойчивости автопоезда.

С этой же целью компании Jost и Georg Fisher используют резиновые элементы как для того, чтобы погасить динамические нагрузки, так и чтобы обеспечивались необходимые углы продольного и поперечного качания опорной плиты, а следовательно, полуприцепа. В конструкции вместо металлических поворотных цапф, допускающих качание опорной плиты только вдоль шасси тягача, предусмотрены резиновые втулки, закрепленные на опорной плите. Втулки помимо продольных допускают поперечные перемещения плиты относительно ее кронштейнов на угол ±1,5°. Такая конструкция предохраняет раму тягача и от скручивающих моментов. ССУ с резиновыми упругими элементами рекомендуют устанавливать на седельных тягачах, работающих с полуприцепами-цистернами, которым присуща большая жесткость на кручение.

Подвижное в подвижном

При эксплуатации порой возникает необходимость переместить седельно-сцепное устройство в горизонтальной или вертикальной плоскости. В первом случае удается оптимально распределить нагрузки по осям и сократить общую длину автопоезда, например, при его перевозке на пароме, или добиться выполнения требований соответствующих национальных норм. Последнее особенно актуально для транспортных компаний США, поскольку нагрузки на оси (тележки) автотранспортных средств определяются законодательством отдельных штатов. Меняя горизонтальное расположение ССУ относительно рамы тягача, можно, перераспределив нагрузки по осям тягача, уложиться в законодательные ограничения разных штатов. При эксплуатации большегрузного автопоезда в тяжелых дорожных условиях (на затяжных подъемах, на участках дорог с пониженным коэффициентом сцепления и т. п.) возникает потребность увеличить сцепную массу тягача, этого легко достичь, если приблизить ССУ к ведущей оси грузовика.

Переместить ССУ вдоль рамы автомобиля можно посредством механического, пневматического или гидравлического привода. Управление гидравликой и пневматикой обычно производится из кабины тягача. Механические и пневматические устройства могут работать только без нагрузки, т. е. при отцепленном полуприцепе, а гидравлические работают и с прицепом. Большинство конструкций обеспечивает максимальное перемещение (ход) ССУ на 300…900 мм, впрочем, бывают модели и с ходом до 1850 мм.

Передвижные ССУ с ручным приводом перемещения выпускают многие европейские и американские изготовители. Конструктивно они выполнены в виде рамы, на которой имеются направляющие с зубчатыми планками и суппорт с установленным на нем ССУ. Запорная ручка посредством системы подпружиненных тяг и рычагов фиксирует или разблокирует передвижение ССУ. Бывают и другие варианты исполнения. Механизмы перемещения монтируют на вспомогательной раме тягача.

ССУ, перемещающиеся в вертикальной плоскости, т. е. меняющие положение относительно рамы тягача по высоте, находят широкое применение на тягачах, используемых во дворах складских помещений, на погрузочно-разгрузочных площадках фирм, занимающихся смешанными (автомобильно-железнодорожными и автомобильно-водными) перевозками, в морских портах (тягачи типа rо-rо и терминальные тягачи), и в случаях, когда необходимо быстрое переместить полуприцепы на небольшое расстояние с одного места на другое. При этом особое значение приобретает экономия времени на сцепку полуприцепа с тягачом. Дело в том, что для этой процедуры необходимо, чтобы высота опорного листа полуприцепа соответствовала высоте седельно-сцепного устройства. Однако за рубежом высота ССУ, неподвижно закрепленных на раме тягачей, колеблется в пределах 1050…1650 мм (в России – до 1970 мм). Чтобы сцепить тягач с полуприцепом, обычно надо поднять или опустить переднюю часть полуприцепа, что обеспечивается подъемными механизмами опорных устройств. Если в течение рабочей смены тягач работает с полуприцепами разных типов, то операции по регулированию высоты опорного листа полуприцепа занимают много времени и требуют значительных затрат ручного труда. Тягачи, оборудованные подъемными ССУ, позволяют водителю установить их на требуемую высоту, не выходя из кабины, и дают другие преимущества. В частности, полуприцепы, предназначенные для работы с такими тягачами, могут быть оборудованы опорными устройствами простейшей конструкции; сцепка тягача с полуприцепом не требует затрат ручного труда и занимает меньше времени; при маневрировании на складских площадках отпадает необходимость в подъеме опорных устройств полуприцепа, поскольку вместо этого достаточно поднять с помощью ССУ переднюю часть полуприцепа на 200…250 мм и провести необходимый маневр.

Не оставили без внимания автостроители Европы и США седельно-сцепные устройства с вертикальным подъемом. Механизм вертикального перемещения ССУ снабжается пневматическими или гидравлическими приводом и работает от компрессора или гидравлического насоса, получающего энергию от двигателя тягача или от электродвигателя, питаемого аккумуляторными батареями. Пневматические (в некоторых случаях пневмоподушки) и гидравлические цилиндры подъема (опускания), число которых обычно не превышает двух, располагают вдоль рамы тягача либо под разными углами к ней. Силовые элементы воздействуют на балансир (раму), на свободном конце которого установлено ССУ. Большинство подобных конструкций обеспечивают высоту подъема до 400 мм, время подъема на такую высоту не превышает 10…12 с.

Несколько иначе обстоит дело, когда речь идет о портовых тягачах. Седло, установленное на консольной раме, с помощью двух телескопических гидроцилиндров одно- или двустороннего действия перемещается вверх на расстояние от 1000 до 1800 мм или больше в зависимости от пожеланий заказчика. Кроме продольного наклона седло в ряде случаев может иметь и поперечный наклон ±10º, его величина ограничивается гидроклапаном.

Рекордсменом в этой области стала компания Bartlett Trailer, лидер по выпуску подъемных ССУ в США. Ее изделия достигают 6-метровой высоты подъема. Интерес представляет и техническое исполнение. На раме тягача закреплены две стойки, образующие дополнительную раму, на которой шарнирно на оси 11 (рис 1) смонтированы дугообразные рычаги. Для придания конструкции жесткости они соединены раскосами. На конце дугообразных рычагов на оси 8 установлено седельно-сцепное устройство. Подъем ССУ осуществляется установленным на раме тягача телескопическим гидроцилиндром, верхний конец которого прикреплен к траверсам. Управление гидравлическим приводом подъема полностью автоматизировано с использованием сжатого воздуха или разрежения. Модели фирмы Bartlett Trailer с повышенной высотой подъема успешно справляются с трансформацией обычных полуприцепов в самосвальные. Установив такие устройства на тягач, можно легко поднять и разгрузить полуприцеп с зерном, углем и т. п. При эксплуатации короткобазных и среднебазных полуприцепов, используя механизмы, аналогичные упомянутой выше модели, получают углы опрокидывания полуприцепа в пределах 45°. Это обеспечивает разгрузку большинства сыпучих грузов. О распространенности подъемных устройств свидетельствует тот факт, что только в США несколько фирм выпускают обширную гамму тягачей, оснащенных такими изделиями.

Бесшкворневые устройства

Автоматические роликовые (бесшкворневые) устройства, представляющие собой конструкции, в которых в одном агрегате объединено седельно-сцепное и опорное устройства, распространены мало. В этих механизмах поднятие-опускание опорных устройств синхронизировано с процессом сцепки-расцепки. Процесс сцепки-расцепки звеньев автопоезда и соединение тормозных и электрических магистралей осуществляется без выхода водителя из кабины. Автоматические бесшкворневые ССУ устанавливают, как правило, на тягачах, выполняющих внутригородские перевозки на небольшие расстояния со сменой в течение рабочего дня нескольких полуприцепов. Полная масса автопоезда с роликовым ССУ обычно не превышает 25 т, а их грузоподъемность чаще всего находится в пределах 3…12 т. Автоматические бесшкворневые устройства выпускают английские, французские и немецкие фирмы.

Для примера опишем работу одного из таких устройств. На тягаче установлены направляющие, посередине между ними расположены изогнутая планка, два запора крюка и фиксаторы 6 запорных крюков (рис. 2). На полуприцепе смонтированы поворотный стол, направляющие ролики и катки опорного устройства. Процесс сцепки происходит следующим образом. Тягач задним ходом подают под полуприцеп. Направляющие ролики, перекатываясь по направляющим тягача, поднимают полуприцеп, благодаря чему в определенный момент катки опорного устройства отрываются от земли. В процессе дальнейшего перемещения автомобиля задним ходом шарнир опорного устройства изогнутой планкой выталкивается из фиксатора 2, прикрепленного к опорным стойкам. При последующем поднятии опорных стоек пружина 13 запорного механизма опорного устройства растягивается. Верхние части запорных крюков упираются в направляющие ролики и, вращаясь вокруг осей, поворачиваются против часовой стрелки, пока передняя часть запорного крюка, преодолев сопротивление пружины 3, не повернет вниз фиксаторы 6. В это время направляющие ролики уже окажутся захваченными крюками, которые в таком положении заперты фиксаторами 6. Автопоезд готов к движению. Прибыв к месту назначения водитель, используя выведенную в кабину тягу, освобождает эти фиксаторы и подает тягач вперед. Направляющие ролики полуприцепа скатываются по направляющим тягача, пружина 13, сжимаясь, поворачивает рычаги, которые опускают стойки в вертикальное положение, при этом шарнир попадает в фиксатор 2. По такой схеме работает большинство автоматических бесшкворневых устройств.

На российском рынке среди зарубежных изготовителей наиболее заметное место занимают компании Jost и Georg Fisher, встречаются также изделия фирм Fontaine Truck Equipment, ASF, Fruehauf.