Когда тянуть, а когда и толкать (Часть 1)
Конструкции тягово-сцепных устройств

В автопоездах для шарнирного соединения тягача и прицепа и возможности их быстрой сцепки-расцепки, а также передачи вертикальной и продольной нагрузок используются тягово-сцепные устройства различной конструкции.

Выпуском тягово-сцепных устройств (ТСУ) занимается значительное число компаний-изготовителей, среди которых самые известные Jost, Rockinger (c 2001 г. входит в состав Jost. – Прим. ред.), Ringfeder (с 1997 г. входит в состав VBG – Прим. ред.), Helmut Buer GmbH & Co. KG (Германия), Georg Fisher (Швейцария), Coder Ture (Франция), V. Orlandi (Италия), VBG (Швеция), York (Великобритания), Fontaine Truck Equipment, SAF-Holland, Utility Trailer (США) и др. В этот список надо добавить и российских производителей.

Тягово-сцепные устройства рассчитаны на передачу больших продольных и незначительных вертикальных сил, которые не должны превышать 10…15 кН. Это является их главной функциональной особенностью. Такие механизмы должны быть высоконадежными, обеспечивать соответствующие углы складывания автопоезда, возможность быстрой и безопасной сцепки-расцепки, амортизацию динамических нагрузок во время движения автопоезда. Принципиально ТСУ состоят из разъемно-сцепного и амортизационно-поглощающего механизмов, а также элементов крепления. Понятно, что конструктивное исполнение тягово-сцепных устройств существенно влияет на такие важнейшие эксплуатационные качества автопоезда, как управляемость, курсовая устойчивость, маневренность, плавность хода, проходимость, надежность и безопасность.

По типу разъемно-сцепного механизма ТСУ подразделяют на три основных типа: крюковые (пара крюк–петля), вилочные или шкворневые (пара шкворень–петля) и шаровые (пара шар–полусфера). Другие разновидности значительного распространения в коммерческом автотранспорте не нашли, а потому не рассматриваются.

ТСУ шарового типа

Тягово-сцепные устройства типа шар–полусфера (шар–петля) нередко, хотя и несколько ошибочно называют фаркопами. Они служат для буксировки транспортным средством караванов и легких прицепов полной массой до 3,5 т. Конструктивно такие механизмы выполнены в виде одноосных прицепов или прицепов со сдвоенной или трехосной центрально расположенной тележкой. Обычно в роли тягачей выступают легковые автомобили, пикапы, микроавтобусы и малотоннажные грузовики. Все требования к ТСУ этого типа изложены в стандарте ISO 1103 и соответствующих отечественных ГОСТ 28248–89, ГОСТ 30600–97 и ОСТ 37.001.096–84.

На автомобиле-тягаче устанавливается сцепной шар (ГОСТ 28248 предусматривает единственный диаметр шара – 50 мм), а на дышле буксируемого прицепа монтируется ответная сцепная головка (сфера). Важным моментом для всей конструкции ТСУ является крепление его к таким элементам кузова или рамы тягача, которые выдержат необходимое число циклов нагружений периодическими нагрузками и предельные статические нагрузки. Следовательно, достаточная несущая способность ТСУ определяется правильным выбором его конструктивных размеров, т. е. соответствием прочности устройства нагрузкам, воздействующим на него в процессе эксплуатации. ТСУ шарового типа согласно требованиям стандартов должны испытываться на усталостную прочность конструкции. Помимо механического соединения тягово-сцепное устройство обеспечивает электрическое соединение электрооборудования тягового автомобиля с оборудованием буксируемого прицепа.

Буксируемые прицепы делятся на легкие и тяжелые – разрешенной максимальной массой соответственно не более 750 и свыше 750 кг. По типу шара и креплению ТСУ шарового типа различаются по исполнениям – А, В, С, F, G, H и N. Малотоннажные «Соболи», «ГАЗели» и «Бычки» в большинстве случаев комплектуют ТСУ типа F грузоподъемностью до 2 т, оснащенным кованым шаром с двумя крепежными отверстиями.

ТСУ крюкового типа

В нашей стране устройства типа «крюк–петля» ввиду далеко не оптимальных дорожных условий применяют наиболее широко. Такие ТСУ отличаются простотой конструкции, легкостью в изготовлении, относительно малой массой и большими углами гибкости. Последнее обстоятельство делает их незаменимыми при движении автопоездов в тяжелых дорожных условиях и на местности с разнообразным рельефом. Описанная конструкция подразумевает наличие больших зазоров (до 10 мм) в соединении крюк–петля для облегчения сцепки-расцепки. Эти зазоры приводят к повышению динамических нагрузок и интенсивному изнашиванию деталей устройства (сопряженной пары), а также являются причиной выхода сцепки (крюка и петли дышла) из строя. Конструкция крюковых устройств предусматривает, как правило, ручную сцепку-расцепку звеньев автопоезда.

Типоразмер крюковых ТСУ выбирается в зависимости от полной массы прицепа. Основные параметры регламентируются международными стандартами ISО 1102, ISО 3584 и ISО 8755 либо национальными нормативными документами. Устройства «крюк–петля» выпускают под внутренний диаметр петли 76, 85 и 95 мм. Диаметр прутка петли первого типоразмера составляет 42 мм, двух остальных – по 50 мм. Сцепка тягачей и прицепов, оборудованных тягово-сцепными устройствами различной размерности, обеспечивается заменой соответствующих элементов этих механизмов или установкой переходных устройств. Масса ТСУ крюкового типа обычно не превышает 30 кг.

На практике устройство «крюк–петля» позволяет осуществлять поворот сцепной петли вокруг горизонтальной продольной оси крюка на 360°, поворот в вертикальной плоскости на ±45°, поворот в горизонтальной плоскости на ±90°. Существуют ручные и полуавтоматические конструкции крюковых сцепок. Последние получили меньшее распространение из-за большой сложности и увеличенной массы.

В России действует ГОСТ 2349–75. В зависимости от типоразмера ТСУ регламентируются высота установки над опорной поверхностью и присоединительные размеры. Для крюковых сцепок типоразмеров от 0 до 3 геометрические параметры сопрягаемых поверхностей зева крюка и петли одинаковые (диаметр прутка петли 42 мм). Типоразмер 4 предусматривает применение петли из прутка диаметром 45 мм. Согласно отечественному стандарту крюковые устройства должны обеспечивать углы гибкости относительно поперечной оси, проходящей через зев крюка, не менее ±40°, относительно вертикальной оси ±55° (для автомобилей общетранспортного назначения высокой проходимости не менее ±62°) и продольной оси ±15°. Крюк должен свободно вращаться вокруг своей продольной оси, а по заказу потребителя он может снабжаться стопорными устройствами, позволяющими фиксировать его при отцепленном прицепе. Конструкция замка должна исключать возможность саморасцепки автопоезда при движении, а также иметь не менее двух предохранительных механизмов, действующих независимо один от другого, причем хотя бы один из них не должен быть под действием сил, появляющихся во время движения транспортного средства.

Для первых четырех категорий типоразмеров принят один размер зева, равный 48 мм, размер губки – 74 мм, что позволяет при комплектации автопоездов использовать широкую номенклатуру тягачей и прицепного состава. В пятой группе размер зева составляет 52 мм, тогда как геометрия губки остается такой же.

Стандартное соединение крюкового типа, снабженное двусторонней амортизацией, состоит из тягового крюка, установленного на тягаче, и жесткого дышла со сцепной петлей, связанного с прицепом. Тяговый крюк обычно монтируют на задней поперечине рамы, однако на некоторых автомобилях он может не менее эффективно выполнять свою функцию, будучи расположен на переднем бампере (поперечине) рамы или на задней поперечине прицепа (полуприцепа) для буксировки второго прицепа. Система «крюк–петля» состоит из собственно крюка, накидной защелки, предохранительного замка с запорным шплинтом. Наличие предохранительного замка и шплинта предотвращают самопроизвольную расцепку автопоезда во время движения. На переднем конце стержня крюка, установленного во втулке, навинчена гайка, которая со втулкой обеспечивает правильное продольное перемещение крюка. Внутри корпуса вставлен резиновый упругий элемент в форме гиперболоида, обжимаемый шайбами. При сжатии он изменяет форму таким образом, что заполняет пространство в корпусе. В других конструкциях тяговых крюков в качестве упругих элементов используются кольцевые, винтовые цилиндрические или конические пружины.

В процессе эксплуатации гайку нельзя использовать для регулировки осевого перемещения крюка, так как ее навертывание-свертывание приводит к увеличению осевого перемещения крюка. При появлении усадки резинового буфера устанавливают дополнительные кольцевые прокладки между фланцами и резиновым буфером. Применение сцепной петли прицепов с меньшим сечением увеличивает износ и сокращает срок службы ТСУ, а также задней поперечины рамы автомобиля.

Несмотря на присущие сцепным устройствам типа «крюк–петля» недостаткам, все ведущие изготовители такого рода продукции продолжают их совершенствовать и выпускать. Крюковые устройства отличаются большим разнообразием исполнений как самого крюка, так и замка. Для осуществления беззазорной сцепки ряд фирм разработали специальные конструкции ТСУ типа «крюк–петля», в которых зазор может выбираться автоматически с помощью конических роликов (фирма Coder Ture) либо с помощью пружин или пневматических устройств по принципу «беззазорный крюк» или «беззазорная петля» (фирма Utility Trailer). Аналогичные системы для крюковых ТСУ выпускают компании V. Orlandi и SAF-Holland. Они оснащены пневмоприводом, автоматически выбирающим зазор в замке устройства. В качестве силового элемента используется пневматическая камера с подвижным штоком, смонтированная с тыльной стороны задней поперечины рамы. Тем не менее беззазорные сцепки не нашли широкого применения по причине значительного усложнения конструкции и обслуживания, а также увеличения собственной массы (до 60 кг).

Сцепное устройство для легкового прицепа от А до V

Когда речь заходит о прицепах, начинающие автомобилисты уверенно обсуждают вопросы грузоподъёмности и манёвренности. Но вопросы тягово-сцепного устройства ставят в тупик только из-за определения понятия. То ли это сцепное устройство для легкового прицепа, то ли сцепная головка прицепа, а может дышло – это фаркоп?!

Выгода приобретения фирменного фаркопа для машины понятна. Что же такое ТСУ (тягово-сцепное устройство) или фаркоп – это крюк с металлическим шаром, торчащий ниже бампера, для накидывания на него сцепной головки, установленной на конце прямого или V-образного дышла прицепа. Когда возникает нужда перевозки груза, непомещающегося в салон или багажник, выбор прицепа сопровождается вопросами о фаркопе. Ведь в зависимости от крепления рассчитывается допустимая нагрузка на раму автомобиля. Конечно же, таблицы масс имеются в сертификатах и на обратной стороне капота. Но что делать, если сцепное не установлено?

Определённо:

• Искать подходящую или родную марку;
• При отсутствии изготавливать на заказ или самостоятельно.

Что представляет собой тягово-сцепное устройство

На практике в России прижились два вида ТСУ:

«Петля-скоба». Такое устройство представляет собой скобу. А на дышле прицепа имеется петля в виде кольца, которое помещается в скобу. Фиксация происходит с помощью увесистого металлического пальца, продетого сквозь кольцо, находящееся в скобе. Трактора и их собратья оснащены таким ТСУ. На грузовых авто «ЗИЛ», «ГАЗ» возможно защёлкивание скобы без пальца. Аналогичные фаркопы – это конструкции специального назначения. Такая система предназначена для повышенной сопротивляемости и прочности в условиях малой проходимости дорог. Главным минусом являются ударные перегрузки, которые приводят к износу устройства.

Достоинством данной конструкции является возможность оснащения прицепа тормозной системой, которая будет работать по средствам передачи механических колебаний через шар в сцепную головку и обеспечивать нивелирование скоростных перепадов на дороге: тормозит автомобиль, прицеп по инерции давит рычагом на шар, включаются тормоза.

Самодельные ТСУ стараются вписаться в конкретные особенности назначения. Иначе возможен запрет на эксплуатацию. На рынке же встречается много моделей. Все они различаются:

• По весовой классификации;
• По конструкции;
• Способу крепления;
• Особенностям крепления электрики.

Виды фаркопов

Буксировка с нестандартными значениями может привести к плохим последствиям. Поэтому классификация фаркопов начинается с весовой нагрузки. Соответствие своей группе обеспечит долгую жизнеспособность.

Выделяют 3 категории:

1. Для легковых авто с допустимый массой прицепа 1,5 т;
2. Для универсалов, минивэнов с аналогичным значением до 2,5 т;
3. Для микроавтобусов, внедорожников до 3,5 т.

Европейская конструкция. Отличием от отечественных является размер шара, который маркируется дюймами:

• 1- 7/8 равен 47,6 мм;
• 2 равен 50, 8 мм;
• 2-5/16 – 58,7 мм.

Американская конструкция. Это немного другая история. Имеют форму четырёхугольной шахты, в которую вставляется дышловый наконечник с запором в виде крюковидной рукоятки.

Способ крепления предполагает три типа устройств:

1. Несъёмный. Полностью сварная конструкция.
2. Условно-съёмный. Возможен демонтаж прицепного крюка, зафиксированного на болты.
3. Съёмный. Имеется защёлка, позволяющая быстро сложить крюк.

Классификация фаркопов:

• «А»—съёмный на 2-х болтах (нагрузка не более 150 кг при полной массе прицепа до 1,5 т);
• «В»— съемный на гайке;
• «С»—съемный/складной на эксцентрике;
• «BMA»— складной класса «люкс»;
• «Е»—американский стандарт (до 1,5 т);
• «Н»—несъемный;
• «FC»—легкий (до 750 кг);
• «GC»—съёмный на 4-х болтах;
• «F»—кованный съёмный на 2-х болтах. Имеет вертикальную регулировку;
• «G»—аналог «F» на 4-х болтах;
• «V»—аналог «F» нерегулируемый.

Тягово-сцепное устройство – это место встречи автомобильной электрики и прицепной. На фаркопе как правило монтируется розетка с 7, 13 или 15 контактами, а проводка прицепа предполагает аналогичную вилку. Бывает, вилка и розетка оказываются с различным вариантом контактов. Заблаговременный выбор прицепа с нужной распиновкой исключит проблему. Но если такое случилось, на помощь приходит переходник.
Производители фаркопов, предлагая свою продукцию массовому потребителю, несут ответственность за качество материала и сопротивляемость элементов в сборке, проверить которую можно лишь в заводских условиях. Требования ОСТ 37.001.299 регламентируют характеристики. Кустарные же фаркопы живут и удачно маскируются под оригинальные образцы. Хорошо, если мастеру известна формула распределения веса относительно кузова автомобиля и установки точек крепежа, но никто не гарантирует надёжность металла.

Как установить фаркоп

ТСУ крепится к раме или кузову автомобиля. Бампер обычно снимается и его роль достаётся основной балке прицепного. В отдельных вариантах приходится сверлить лонжерон и устанавливать закладные пластины. Но установка родного фаркопа – дело нехитрое. Если производитель авто предусмотрел места монтажа, отверстия и прочие элементы для установки фаркопа, а также имеется документ (как правило, это сертификат при покупке) с характеристиками оригинального устройства, то самостоятельный монтаж вполне законен и логичен. Сервис предложит определённую цену. Это окупится в том случае, если предполагается сверление дополнительных отверстий или установка не родного фаркопа, но подходящего по характеристикам. Сервис выдаст письменное заключение о соответствии нормам.

Состояние шара и самого ТСУ требует постоянной проверки на наличие:

• Раскрученных, сорванных гаек или болтов (гровер предотвратит раскручивание, но не срыв);
• Смазки шара;
• Чистоты розетки;
• Сварных швов.

Шар испытывает критические нагрузки, подвержен износу. Замерять диаметр надо каждые 1-1,5 тысяч км пробега.

Производители тягово сцепных устройств

Напоследок можно привести список известных производителей ТСУ:

• Bosal – 200 образцов для легковушек и грузовиков из Бельгии;
• Brink – лидирующая позиция из Голландии;
• VFM – российское объединение под флагом фирмы Bosal;
• Westfalia – крупная немецкая фирма. Более 800 наименований;
• Aragon – испанский лидер;
• HiddenHitch – североамериканская компания;
• AvtoS – российская компания производит прицепы и фаркопы;
• BALTEX – отечественная компания из Санкт-Петербурга.

Видеообзор фаркопов Bosal

Когда картина ясна, не стоит тратить понапрасну время и изобретать то, что уже есть в наилучшем варианте. Здравый подход к решению перевозки груза и грамотному монтажу фаркопа обязательно приведёт к успеху. А любители изобретений должны как минимум ориентироваться на обладателей золотых рук.