Седельно-сцепные устройства

Седельно-сцепное устройство, являясь основным компонентом, соединяющим тягач и полуприцеп, совершенствуется в соответствии с тенденциями мирового автостроения. Судя по новинкам в этой области, активное внедрение электроники и автоматики уже позволило существенно повысить безопасность, упростить обслуживание, а кроме того, сократить время, необходимое для сцепки-расцепки.

Можно предположить, что одно из первых седельно- сцепных устройств автопоезда появилось в конце XIX века. Именно тогда на известной автомобильному миру фирме De Dion-Bouton был придуман полуприцеп, который часть вертикальной нагрузки от собственной массы и массы перевозимого груза передавал на раму тягача — трицикла на паровом ходу.

В те далекие годы, разумеется, никто и не предполагал, что через столетие основное звено сцепки станет таким сложным: механика вступит в союз с пневматикой и даже электроникой. Сегодня тенденции мирового автомобилестроения кроме гарантированной надежности требуют от этого узла повышенной износостойкости и удобства в обслуживании.

Конструкция

Современное седельно-сцепное устройство (ССУ) включает в себя ряд важных компонентов. Это, прежде всего, опорная плита, разъемно-сцепной механизм, воспринимающий вместе с устройством крепления тяговые и тормозные усилия, а также узел обеспечения гибкости. Сцепная пара образуется после того, как шкворень, закрепленный на полуприцепе, войдет в прорезь опорной плиты и зафиксируется замковыми деталями, шарнирно закрепленными на пальцах.

В настоящее время применяется два вида разъемно-сцепных механизмов: одно- и двухзахватные. Первый распространен преимущественно среди продукции европейских производителей, таких, как Jost, Georg Fischer, Saf Holland, а второй встречается в продукции отечественного автомобилестроения (пример — седельный тягач ЗИЛ-442160). Их принципиальное различие заключается в том, что в двухзахватном механизме тяговые усилия воспринимаются только захватами и сопряженными с ними пальцами, а в однозахватном передаются еще и на массивный запорный кулак, при этом ответственная деталь подвержена лишь сжимающим усилиям. Как следствие — дополнительная надежность и безопасность конструкции.

Типы, основные размеры и технические требования, предъявляемые к ССУ, регламентируются международными и отечественными стандартами. Так, согласно нормативным документам, имеется две разновидности изделий. Пер­вая, тип 50, нас­троена под диаметр сцепного шкворня 50,8 мм (2”),а вторая, тип 90, — под 89 мм (3,5”). Применение той или другой группы зависит от вертикальной нагрузки, а также полной массы автопоезда и полуприцепа. К примеру, тип 50 используется, если полная масса по­луприцепа не выходит за пределы 55 т или вертикальная нагрузка не превышает 20 т, при большей массе применяют тип 90. Кстати, в некоторых изделиях зарубежных производителей предусмотрена возможность быстрой переналадки с одного типа шкворня на другой. Среди других важных параметров, влияющих на выбор ССУ, можно назвать конструктивную высоту, влияющую на вертикальный габарит, и приведенную нагрузку (т. н. значение D, измеряемое в кН), которая отражает прочностные характеристики узла.

Для гибкости сцепки ССУ должно иметь три степени свободы, обеспечивающие поворот полуприцепа вокруг вертикальной оси шкворня, качание в продольной плоскости вперед и назад (угол не менее 11°), а также поперечный наклон влево и вправо (не более 3°). Два из этих условий выполняются благодаря наличию поперечной оси и «мягко­сти» в точках крепления опорной плиты. Вместе с тем изготавливаются и специальные седельные устройства с увеличенным максимальным углом поперечного наклона. Расширение свободы достигается благодаря наличию дополнительной продольной оси. Получается некое подобие карданного шарнира, который обеспечивает уже другие возможности. К примеру, в седельном устройстве SK-HD 38.36 G максимальный угол на­клона в левую и правую сторону достигает 7°. Подобные технические решения обычно используются для автопоездов, эксплуатируемых на бездорожье, или для транспортных средств, предназначенных для перевозки тяжелых грузов, когда существует вероятность передачи на раму значительных скручивающих моментов. А существенным недостатком таких систем является снижение устойчивости автопоезда во время движения, поэтому для автопоездов, выезжающих на дорогу с качественным покрытием, качание полуприцепа вокруг оси ограничивается специальным упорами механизмом. В более сложных конструкциях применяются стабилизаторы.

Во всем мире изготовители грузовиков пытаются сделать основные узлы автомобилей более легкими, чтобы экономить топливо и повысить полезную нагрузку. Естественно, не остаются без внимания и вопросы снижения массы седельно-сцепных устройств.

Один из путей к этому — использование новых материалов и технологий. Взять, к примеру, опорные плиты. Они бывают литыми и штампованными. В первом случае материалом является шаровидный графит, а во втором — высокопрочная сталь. Но выбор сегодняшнего дня этими вариантами не ограничен. Так, компания SAF-Holland в сотрудничестве с фирмой Alcoa недавно выпустила в серию ССУ модели FWAL-E с опорной плитой из алюминиевого сплава. Легкое изделие предназначено для установки на тягачи с максимальной нагрузкой на сцепное устройство 20 т и показателем D, равным 150 кH. Снижение веса по сравнению с обычной конструкцией составляет приблизительно 30 кг, а еще благодаря полимерной накладке, закрепленной на опорной плите, изделие в течение всего срока эксплуатации не требует смазки.

Кстати, ни для кого не секрет что технология смазки напрямую связана с вопросами экологии. Разрабатывая новинки, конструкторы никогда не оставляли в стороне такую тему, как попадание в окружающую среду излишков смазочных материалов, в том числе и от таких «обильно обслуживаемых» узлов, как сцепные устройства. Поэтому там, где без смазки не обойтись, используются механизмы автоматической дозировки. Например, для высоконагруженных ССУ серии JSK 42 компания Jost предлагает новинку — Lube Tronic-5 Point. Запас материала хранится в специальном картридже и с определенными интервалами подается в несколько точек, расположенных на опорной плите и в замковом устройстве. За точностью дозировки следит электроника. Предусмотрено несколько режимов работы: для длинных дистанций с редкими расцепками или для тяжелых условий с высокими нагрузками. Емкости стандартного картриджа хватает на смазку в течение 12 месяцев.

С пультом в кабине

Среди тенденций, проявляющихся в последнее время можно выделить новинки, связанные с механизацией процесса сцепки-расцепки автопоезда и электронным контролем состояния ССУ. В качестве одного из подтверждений назовем сенсорную систему безопасности RECOSS, предлагаемую компанией Georg Fischer для дооснащения седельно-сцепных устройств SK-S 36.20. Система включает в себя три сенсора, расположенных непосредственно в ССУ, и сигнализатора, размещенного на рабочем месте водителя. Эта «тройка» способна не только непрерывно контролировать правильность взаимного положения замковых деталей, но и измерять расстояние между плитой полуприцепа и седлом тягача, обеспечивая тем самым правильность подвода и сцепки. К примеру, если в процессе соединения звеньев автопоезда седло и шкворень будут находиться на разной высоте, водитель услышит звуковой сигнал.

Аналогичная система есть и в арсенале компании Jost, причем в качестве новой опции фирма предлагает беспроводное соединение с сигнализатором по радиоканалу. Это значительно облегчает монтаж системы и дает возможность быстрого переноса кабинного блока в более удобное для оператора место. Функциональные возможности такой системы можно поднять на более высокий уровень за счет установки пневмопривода, который автоматически разблокирует сцепное устройство перед расцепкой (система Jost SKS).

Еще более «продвинутой» является электронная система комфортной сцепки Jost KKS. Она не только исключает ручное разъединение замкового механизма со шкворнем в момент расцепки, но и автоматизирует подключение пневмоэлектрических коммуникаций и вертикальное перемещение опор полуприцепа. На прошлогодней выставке коммерческого транспорта в Ганновере нам удалось ознакомиться с этой системой, осмотрев фирменный автопоезд.

Электронная часть нового сцепного узла в целом аналогична уже хорошо зарекомендовавшим себя сенсорным системам безопасности: два датчика контролируют захват, а третий — высоту седла в момент сцепки. Находящийся под опорной плитой механизм пневматической расцепки (укомплектованный на всякий случай привычным рычагом) также конструктивно близок к уже известным вариантам автоматизированных седел. А вот что касается универсального пневмоэлектрического разъема, аналогов ему пока не существует. О наличии такой системы в сцепке можно догадаться по конструкции шкворневого узла, который отчасти напоминает следящее устройство полуприцепа с управляемыми осями.

Представленный вариант разъема включает в себя два пневматических и двадцать два электрических контакта (пятнадцать из них служат для соединения цепей световой сигнализации и освещения, а оставшиеся семь относятся к системе ABS). В качестве опции предусмотрена возможность дополнительного расширения для кабеля электронной тормозной системы TEBS, камеры заднего вида и электропривода механизма опорного устройства. Автоматизированная вилка тягача смонтирована под плитой седла и, таким образом, дополнительно защищена от грязи и сыро­сти, а контактная группа прикрыта миниатюрным кожухом. Стыковочный узел полуприцепа, в свою очередь, представляет собой поворотный клин, шарнирно закрепленный в выточке у основания шкворня. Внутри клина находиться ответная часть разъема — розетка. Подсоединенные к ней кабели и трубопроводы не должны препятствовать свободному повороту клина относительно шкворня, поэтому в составе KKS имеется устройство, постоянно регулирующее их длину.

В процессе сцепки клин полуприцепа фиксируется в устье опорной плиты подобно сборке фрагмента в детской мозаике. Далее, получив сообщение о полной фиксации шкворня в захвате, автоматика перемещает вилку в сторону розетки, и пневмоэлектрическое соединение замыкается. Длительность процесса соединения с учетом срабатывания всех механизмов и окончательного контроля не превышает 3 секунд. После этого водителю остается, нажав соответствующую клавишу пульта управления, поднять опорные устройства и приготовиться к движению. В процессе работы за рулем также гарантированы постоянный мониторинг и немедленное сообщение о любых неполадках.

К слову, универсальность Jost KKS позволяет соединять звенья автопоезда в любых вариантах, например модернизированный тягач и обычный полуприцеп или наоборот — обычный тягач и полуприцеп с новым шкворневым узлом. При этом подключение электрических кабелей и воздушных шлангов будет выполнено по стандартной схеме.

Остается добавить, что по информации производителя новинка появится в широкой продаже после завершения эксплуатационных испытаний. Однако о точных сроках и приблизительной цене устройства пока не сообщается.

И еще. Судя по тенденциям на рынке автокомплектующих, это направление в дальнейшем будет развиваться. Подобные разработки вскоре появятся и в ассортименте других известных производителей.