Сцепные устройства автомобильных поездов

Связь между звеньями автопоезда осуществляется с помощью сцепных устройств, которые воспринимают силы взаимодействия, обусловленные относительными продольными и поперечными перемещениями звеньев. Сцепные устройства должны обеспечивать надежное соединение тягача с прицепным звеном, возможность их относительного перемещения, плавность передачи усилий от тягача к прицепному звену, а также возможность быстрой сцепки и расцепки.

В зависимости от компоновки автопоезда сцепные устройства выполняют в виде тягово-сцепных устройств для прицепных автопоездов или в виде опорно-сцепных устройств для седельных автопоездов.

Существуют два типа тягово-сцепных устройств: тяговый крюк-петля и тяговая вилка-петля. Наиболее широкое распространение получили устройства первого типа. Они состоят из тягового крюка, установленного на тягаче, и жесткого дышла со сцепной петлей, связанного с прицепом.

Тяговый крюк, как правило, монтируют на задней поперечине рамы 7. Однако на некоторых ТС он может размещаться и на передних бамперах рамы. Тяговый крюк включает в себя собственно крюк 4, накидную защелку 6 и предохранительный замок с запорным шплинтом 5. Предохранительный замок и шплинт предотвращают самопроизвольную расцепку автопоезда во время движения. На переднем конце стержня 3 крюка, установленного во втулке 8, навинчена гайка 10, которая вместе с втулкой обеспечивает правильное продольное перемещение крюка. Внутрь корпуса 1 вставлен резиновый упругий элемент 2, обжимаемый шайбами 9 и имеющий форму гиперболоида. При сжатии он выпучивается и заполняет пространство в корпусе. В других конструкциях тяговых крюков в качестве упругих элементов используют кольцевые, винтовые цилиндрические или конические пружины.

В качестве опорно-сцепного устройства седельных автопоездов наиболее широко применяется полуавтоматическое устройство с фиксацией сцепки шкворнем. На раме тягача установлена плита 2 с шарнирно закрепленным на ней опорным кругом 3, имеющим устье 4. Опорный круг может качаться в продольной и поперечной плоскостях. Для ослабления поперечных колебаний и последующей стабилизации полуприцепа в нормальном положении служат две цилиндрические пружины 5. В центре опорного круга на пальцах 7 шарнирно закреплены захваты 6 шкворня, имеющие скосы в передней части. Скосы в задней части захватов совпадают со скосами устья опорного круга.

Рис. Полуавтоматическое опорно-сцепное устройство с фиксацией сцепки шкворнем

В передней части захваты имеют фасонные вырезы, в которые вдвигается замок 9. В замке имеется стержень, на который надеты пружина 10 и рычаг 8 замка, а также продольный вырез, в который входит направляющий палец, закрепленный в нижней части опорного круга. Когда полуприцеп сцеплен с тягачом, захваты 6 сведены и охватывают шкворень полуприцепа. В этом случае расцепка невозможна, так как замок препятствует повороту захватов на пальцах.

Расцепка автопоезда осуществляется отводом в сторону планки 1 предохранителя и перемещением замка вперед при помощи рычага — пружина 10 сжимается. Защелка 11 упирается в выступ замка и удерживает его в переднем положении. При расцепке, когда тягач движется вперед, шкворень полуприцепа свободно выходит наружу, раздвигая в стороны захваты. Замок после расцепки возвращается в первоначальное положение и блокирует захваты.

Перед сцепкой автопоезда замок при помощи рычага перемещается вперед, освобождая захваты. Тягач подается назад, и шкворень полуприцепа, попадая в устье опорного круга, нажимает на внутренние скосы захватов, раздвигает и устанавливает их в рабочее положение. После этого замок автоматически возвращается назад я задирает сцепное устройство. Затем опускают планку 7, предупреждая тем самым возможность осевого перемещения замка и, следовательно, расцепку автопоезда в пути.

Цилиндрический шкворень полуприцепа в нижней части имеет фланец, препятствующий выходу шкворня из замка при относительных вертикальных перемещениях звеньев автопоезда.

ВОПРОС 1. Сцепные устройства

Лекция 3. СЦЕПНЫЕ УСТРОЙСТВА АВТОПОЕЗДОВ. ПРИЦЕПНОЙ СОСТАВ

Сцепные устройства автопоездов предназначены для соединения автомобиля-тягача с прицепным составом, передачи тягового усилия, а у седельно-сцепного устройства и для передачи значительной вертикальной нагрузки от полуприцепа на тягач.

Общие требования к сцепным устройствам:

– обеспечение соответствующей типу устройств гибкости автопоезда;

– возможность быстрой и безопасной сцепки и расцепки;

– амортизация нагрузок в сцепном устройстве при движении автопоезда;

– уменьшение этих нагрузок и придание им благоприятного характера.

Сцепное устройство прицепа изображено на рисунке 3.1. и имеет треугольную форму с разнесенными шарнирами для перемещения конца дышла с петлей в вертикальной плоскости. Для фиксации дышла в положении для движения по прямой устроен стопор, а для удержания в горизонтальном положении – лебедочный механизм с тросом, оборудованным крюком.

Рис. 3.1.Сцепное устройство прицепа: 1 – дышло; 2 – сцепная петля; 3 – палец; 4 – кронштейн; 5 – стопор; 6 – механизм лебедки; 7 – трос; 8 – крюк

1. Тягово-сцепные устройства состоят из разьемно-сцепного, аморти­зационно-поглощающего механизмов и деталей крепления.

По международному стандарту ISО 1102-75 тягово-сцепное устройство шкворневого типа должно обеспечивать в вертикальной плоскости угол гибкости не менее ±20°, в горизонтальной – не менее ±75°, вокруг продольной оси сцепного устройства – не менее ±25°.

Основным классификационным признаком тягово-сцепных устройств является конструкция основной сопрягаемой пары. Различают:

– крюковые – пара крюк-петля;

– шкворневые – пара шкворень-петля;

– шаровые – пара шар-петля.

Дополнительный признак – тип упругого элемента амортизационно-поглощающего механизма:

– витые цилиндрические пружины;

Наиболее распространены в нашей стране крюковые устройства с упругим резиновым элементом, изображенным на рисунке 3.2.

Рис. 3.2.Тягово-сцепное устройство автомобиля тягача КамАЗ-5320: 1 – масленка; 2 – крюк; 3 – ось защелки крюка; 4 – собачка защелки; 5 – ось собачки; 6 – защел­ка; 7 – гайка; 8 – цепочка шплинта; 9 – упругий элемент; 10 – гайка крюка; 11 – шплинт; 12 – защитный кожух; 13, 14 – шайбы; 15 – корпус; 16 – крышка корпуса

Защелка, стопорящаяся собачкой, препятствует самоотпиранию крюка, а резиновый элемент предварительно сжат и имеет нелинейную характерис­тику, поэтому его жесткость когда автопоезд трогается с места относительно невелика, а при движении возрастает, т. е. оптимизирует нагрузку при работе крюка.

Недостатком крюковых устройств является быстрый износ зева крюка, что приводит к его поломке и появлению поперечных колебаний автопоезда.

Шкворневые полуавтоматические тягово-сцепные устройства при снижении гибкости автопоезда значительно упрощают и делают безопасной процесс сцепки и расцепки автопоезда, обеспечивают беззазорную сцепку или очень малый зазор. При вхождении петли прицепа в вилку шкворень автоматически опускается, фиксируя сцепку (петля приподнимает шкворень и спускает затвор). Шкворень фиксируется предохранителем.

Размеры тяговых крюков стандартизованы: пять типоразмеров в зависимости от полной массы буксируемого прицепа (не более):

Тяговые крюки и сцепные петли отковывают из сталей 40, 45 и др. Твердости сопрягаемых поверхностей: у тягового крюка не менее 45 HRC_Э, а у петли 35 HRC_Э.

Диаметр шкворня и отверстия сцепной петли – 50 мм.

2. Седельно-сцепные устройства состоят из разъемно-сцепного механизма, обеспечивающего гибкость автопоезда и деталей крепления.

Основной классификационный признак седельно-сцепных устройств –конструкция сопряженной пары. Различают:

Шкворневые устройства бывают:

– не обеспечивающие устранение зазора;

– обеспечивающие устранение зазора с ручной или автоматической его регулировкой.

Наиболее широко распространено двухзахватное, полуавтоматическое, без устранения зазора седельно-сцепное устройство, показанное на рис. 3.3.

На подрамнике тягача закреплены два кронштейна, в проушины которых с резинометаллическими втулками входят две оси седла. Втулки обеспечивают амортизацию и поворот седла в поперечном направлении до 3°. Поворот седла в продольной плоскости свободен.

Два захвата установлены на осях и фиксируются запорным кулаком со штоком и пружиной, защелкой с пружиной, а также предохранительной планкой.

Горизонтальная гибкость автопоезда обеспечивается возможностью поворота шкворня в захватах.

Рис. 3.3.Седельно-сцепное устройство автомобиля-тягача. КамАЗ-5410: 1 – ось предохранительной планки; 2 – предохранительная планка; 3 – кронштейн; 4 – седло; 5, 9, 10 – масленки; 6 – ось шарнира; 7, 16 – пружины; 8 – ось захвата; 11, 13 – захваты; 12 – шплинт; 14 – рычаг; 15 – запорный кулак; 17 – защелка.

Горизонтальная гибкость автопоезда обеспечивается возможностью поворота шкворня в захватах.

При сцепке шкворень, после входа в захваты, закрывает их, а кулак, войдя в пазы захватов, фиксирует соединение.

При расцепке необходимо вывести кулак из пазов захватов, которые свободно раскрываются и «выпускают» шкворень.

За рубежом широко распространены однозахватные седельно-сцепные устройства с косой прорезью на захвате для удержания шкворня. Захват поворачивается на оси и в закрытом положении фиксируется от поворота запорным кулаком.

Расчет тягово-сцепного прибора сводят к расчету тяговых крюков и вилок.

Диаметр тягового стержня рассчитывают, исходя из максимальных нагрузок (вес автомобиля) и допустимых напряжений, рог тягового крюка, имеющий форму кривого бруса, рассчитывают по напряжениям в наиболее опасном сечении (несколько ниже зева крюка), возникающими при действии изгибающего момента и растяжения.

При работе седельно-сцепного устройства возникают силы, направлен­ные на смятие опорной площади под замок (поверхность захвата, взаимодействующей с запорным кулаком). Другой расчет – на срез пальцев (осей) захватов. Расчеты подробно излагаются во втором учебном вопросе.

Тягово-сцепные устройства автопоездов

Независимо от типов автопоездов тягово-сцепные устройства должны обеспечивать:

— надежное соединение автомобиля-тягача с прицепом или полуприцепом;

— возможность относительного их перемещения;

— плавность передачи усилий от автомобиля-тягача к прицепу при трогании с места;

— возможность быстрой сцепки и расцепки.

Автомобильное тягово-сцепное устройство (ТСУ) можно представить как совокупность трех элементов:

Тягово-сцепные устройства автомобилей-тягачей. Главным классификационным признаком узла является конструкция основной сопрягаемой пары.

По этому параметру буксирные приборы делятся на

— крюковые (пара: крюк — петля);

— шкворневые (шкворень — петля);

— шаровые (шар — петля).

Дополнительным классификационным признаком служит тип упругого элемента. Для снижения динамических нагрузок могут применяться цилиндрические или кольцевые пружины, а также резиновые демпферы. В грузовом автотранспорте получили распространение крюковые и шкворневые устройства. На автомобилях производства Украины и России, а также в США, Англии и Франции, применяются соединения типа «крюк петля». Соединение «шкворень — петля» применяется в Чехословакии, ГДР и ФРГ.

Рисунок 4.2 — Тягово-сцепное устройство типа крюк-петля:

1 — колпак гайки крюка; 2 — корпус; 3 — болт; 4 — шплинт; 5 — упругий элемент; 6 — гайка; 7 — пружинная шайба; 8 — болт крепления собачки; 9 — собачка защелки; 10 — пружина собачки; 11 — цепь шплинта защелки; 12 — ось собачки; 13 — гайка крепления защелки; 14 — защелка крюка; 15 — крюк; 16 — масленка; 17 — палец защелки; 18 — грязеотражатель крюка; 19 — крышка корпуса; 20 — задний фланец; 21 — передний фланец; 22 — гайка — крюка; 23 — масленка.

Кронштейны опор силового агрегата, опор кабины и передней подвески соединены с деталями рамы заклепками и болтами с гайками.

Тягово-сцепное устройство автомобилей КамАЗ 5320, 55102 типа крюк-петля, установлено в задней поперечине рамы. Стебель буксирного крюка 15 вставлен в массивный цилиндрический корпус 2, с одной стороны закрытый защитным колпаком 1, а с другой — крышкой 19 корпуса. Резиновый упругий элемент 5 расположен между двумя опорными фланцами 20 и 21. Наличие резинового упругого элемента смягчает ударные нагрузки при трогании автомобиля с прицепом с места и при движении по неровной дороге. На пальце 17 установлена защелка 14 крюка, застопоренная собачкой 9 и шплинтом с цепью 11; это не дает возможности дышлу прицепа выйти из зацепления с крюком.

Тягово-сцепное устройство автомобиля КамАЗ 53212 типа шкворень-петля (рис. 3), представляет собой V-образный ловитель 15, который закреплен на задней поперечине с помощью упругого фланца 11 и корончатой гайки 12. Амортизация осуществляется двумя резиновыми буферами 14, расположенными с обеих сторон задней поперечины 10 рамы.

На ловителе закреплен исполнительный механизм с предохранителем 4 саморасцепки. В направляющей полости корпуса 6 находится шкворень 5, который фиксируется в крайнем верхнем положении рычагом 7, закрепленным на оси 8.

При ударе сцепной петли дышла прицепа по шкворню последний поднимается и освобождает рычаг, который под действием пружин возвращается в нижнее положение и опускает шкворень в отверстие сцепной петли. Предохранитель саморасцепки при этом выходит из фиксированного положения и запирает шкворень.

Рисунок 4.3 Тягово-сцепное устройство типа шкворень-петля :

1 — рукоятка; 2 — пружина; 3 — контргайка; 4 — предохранитель саморасцепки; 5 — шкворень; 6 — корпус исполнительного механизма; 7 — рычаг; 8 — ось рычага; 9 — передний фланец; 10 — задняя поперечина рамы; 11 — упорный фланец; 12 — гайка; 13 — задний фланец; 14 — резиновый буфер; 15 — ловитель.

В целях повышения безопасности и ускорения процесса сцепки автомобиля с прицепом за границей все шире применяют полуавтоматические тягово-сцепные устройства.

Двухосные и многоосные прицепы имеют устройства для поворота передней оси. Шарнирное соединение между автомобилем и прицепом и наличие поворотной передней оси прицепа обеспечивают поворот автомобиля и прицепа без скольжения колес, а также относительное перемещение автомобиля и прицепа в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

В зависимости от способа передачи горизонтальных усилий поворотные устройства делятся на шкворневые и бесшкворневые.

Наиболее распространенным в настоящее время является шкворневое поворотное устройство, которое имеет ряд недостатков, в том числе громоздкости конструкции и большие сопротивления троганию при повороте.

Бесшкворневое поворотное устройство, применяемое на большинстве новых моделей двухосных прицепов, не имеет этих недостатков. На раме прицепа закрепляется внутренняя обойма, а на раме поворотной оси прицепа — наружная обойма. Между ними помещены стальные, шарики. Разборка поворотного устройства и его смазка осуществляются через пробки.

Тягово-сцепные устройства автопоездов-роспусков. В зависимости от вида сцепки с автомобилем-тягачом прицепные агрегаты для длинномерных грузов делятся на прицепы-роспуски, полуприцепы-роспуски и длиннобазные прицепы-роспуски с передней подкатной тележкой. Прицепы-роспуски буксируются автомобилями, имеющими вместо платформ коники, полуприцепы-роспуски — седельными автомобилями-тягачами, а длиннобазные прицепы — балластными автомобилями-тягачами. При этом прицепы и полуприцепы-роспуски в зависимости от грузоподъемности могут иметь от одной до трех осей.

Прицепы — и полуприцепы-роспуски состоят из рамы, дышла с петлей или шкворнем (полуприцеп), оси (осей) с колесами, коника и подвески. Некоторые конструкции роспусков оборудуют системой управления колес. Дышла прицепов-роспусков оканчиваются петлей и соединяются с автомобилем-тягачом при помощи крюка. В передней части полуприцепа-роспуска имеется шкворень и соединения его с седлом автомобиля-тягача. Величина нагрузки на прицеп или полуприцеп-роспуск (при данной массе груза) изменяется в зависимости от длины дышла и величины свесов груза с коников. Конструкции коников прицепа-роспуска и тягового автомобиля-тягача одинаковы. Они состоят из поперечной поворотной балки и вертикальных откидывающихся стоек.

Тягово-сцепные и опорные устройства седельных автомобилей-тягачей. Наиболее распространенное сцепное устройство седельных автомобилей — тягачей и полуприцепов состоит из седла, расположенного на раме автомобиля, и поворотного шкворня на полуприцепе.

Для обеспечения взаимного перемещения автомобиля-тягача и полуприцепа современные опорно-сцепные устройства на автомобиле-тягаче имеют две оси качения (поперечную и продольную) и жестко закрепленный на полуприцепе шкворень. Такое полуавтоматическое опорно-сцепное устройство с двумя осями качания (рис.4.3) имеет следующее устройство. На раме автомобиля-тягача со смещением относительно задней оси (внутрь базы на 50-150 мм) установлена плита 8 с шарнирно закрепленным на ней опорным кругом 4, имеющим устье 19. Опорный круг, закрепленный на балансире 2 может качаться на оси 3 в продольной, а на оси 7 в поперечной плоскостях. Для амортизации качания круга в поперечной плоскости имеются две цилиндрические пружины 6 и ограничители 5. В центре опорного круга укреплены захваты 18 шкворня, шарнирно закрепленные на пальцах 17 и имеющие скосы в передней части. Скосы в задней части захватов совпадают со скосами: устья опорного круга. В передней части захваты имеют фасонные вырезы, в которые вдвигается замок 15. Замок имеет стержень 13 на который надеты пружина 14 и рычаг 16 замка. В замке имеется продольный вырез, в который входит направляющий палец 12. закрепленный в нижней части опорного круга. Когда полуприцеп соединен с автомобилем-тягачом, захваты 18 сведены и охватывают поворотный шкворень полуприцепа. При этом расцепка невозможна вследствие того, что замок 15 препятствует повороту захватов на пальцах 17.

Отцепка полуприцепа осуществляется путем отвода в сторону планки 1 предохранителя и перемещения замка 15 вперед при помощи рычага 16. При этом пружина 14 сжимается. Имеющаяся в замке защелка 11, оттягиваемая пружиной 10, упирается в выступ замка и удерживает его в переднем положении.

Рисунок 4.4- Полуавтоматическое опорно-сцепное устройство седельных автомобилей-тягачей

1. Классификация автопоездов и их преимущества

2. Автомобили-тягачи и тяговые свойства автопоездов

3. Тягово-сцепные устройства автомобилей-тягачей

4. Тягово-сцепные устройства автопоездов-роспусков

5. Тягово-сцепные и опорные устройства седельных автомобилей-тягачей