Седельно-сцепное устройство: виды, обслуживание, как работают ССУ тягача

Седельно-сцепное устройство используется для надежной фиксации полуприцепа в составе автопоезда. Рассмотрим далее в статье виды ССУ тягача, их назначение и особенности конструкции.

Что такое седельно-сцепное устройство

Седельно-сцепное устройства предназначены для крепления полуприцепа к тягачу. Элементы бывают нескольких видов, к деталям есть целый ряд требований. В статье разберем существующие варианты седельно-сцепных устройств, их особенности и актуальные цены на важный элемент грузовика.

Это сравнительно небольшая деталь, которая фиксирует прицепы к тягачам. Механизм ССУ должен быть крепким, так как принимает на себя часть веса фуры. Схема сцепки полуприцепов и тягачей зависит от модели грузовика.

В РФ и СНГ наиболее распространены еврофуры и тяжеловесы марок «Вольво», «ДАФ», «Ивеко», «МАН», «Мерседес», «Скания». Из отечественной грузовой спецтехники можно отметить автомобили «КАМАЗ», «Газель», «Чмзап» и «МАЗ». Большинство из них имеют схожую конструкцию крепления (всего их две). Ниже детально рассмотрим каждый тип седельно-сцепного устройства.

Виды седельно-сцепных устройств (ССУ)

Устройство седельного тягача и его деталей влияет на работу грузовика. От корректной сцепки зависит маневренность тяжеловеса, расходы топлива, устойчивое положение на дороге.

Сегодня существует 2 принципиально разных видов седельно-сцепных устройств:

1. шкворневое,
2. бесшкворневое.

На первый вид ССУ приходится основная часть продукции. Второй вариант седельно-сцепных устройств актуален для европейских производителей.

Шкворневые ССУ

Так называются седельно-сцепные устройства, которые имеют в «составе» шкворень («палец»), который устанавливается на прицепе. Когда выполняется сцепка, «палец» помещается в опорную плитку седельно-сцепного устройства, надежные захваты обеспечивают устойчивую фиксацию.

Механизмы шкворневого ССУ укомплектованы полуавтоматической системой регулировки, выносят нагрузки до 50 тыс. кг.

В большинстве седельно-сцепные устройства (свыше 95 %) имеют шкворневую конструкцию. В состав этого вида ССУ входят опорная плита (круг) с прорезью (устьем) в центральной части, устанавливаемая на тягаче, и шкворень, закрепленный на полуприцепе. При сцепке автопоезда шкворень входит в прорезь опорной плиты и фиксируется захватами (одним или несколькими), шарнирно закрепленными на пальцах. Так образуется сцепная пара.

Шкворневые ССУ обычно выполняются полуавтоматическими (сцепка звеньев автопоезда происходит автоматически, а подготовка к расцепке, т. е. разблокирование замковых устройств, – вручную). Чтобы предотвратить самопроизвольную расцепку, ставят не менее 2-х замковых устройств, действующих независимо, причем одно из них с ручным управлением. Полная масса автопоездов, оснащенных полуавтоматическими шкворневыми седельно-сцепными устройствами, достигает 100 т и более. Седельные устройства тягача могут выносить нагрузки от 3 до 50 т.

Этап фиксации шкворня ССУ в полуприцеп выполняют в следующем порядке: задним ходом, по траектории подгоняют тягач к полуприцепу. Перекатываясь, колесики, направляют прицеп к тягачу, и постепенно приподнимают полуприцеп, и катки опорного звена отходят от земли.

Важно: Когда автомобиль медленно двигается назад, шарнир опорного механизма ССУ выходит из 2-го крепежа (предварительно закреплен к стойкам). Во время подъема стоек опоры пружина (крепежа) растягивается. Запорные крюки присоединяются к работе направляющих роликов, в результате преобразуется движение крюков вокруг своей оси (в обратном направлении). Операция «движение» производится до тех пор, пока крюк не преодолеет сопротивление пружины и постепенно опустит фиксаторы вниз. Направляющие ролики плотно фиксируются крючками, создается прочный замок.

Бесшкворневые седельно-сцепные устройства

Бесшкворневые ССУ подходят для грузовиков небольших размеров и грузоподъемности (до 12 тысяч килограммов). Седельно-сцепные устройства используются для техники, перемещающей грузы в городской черте. Вместо шкворня на этих видах седельно-сцепных устройств выступают ролики, с помощью которых прицеп крепят к тягачу. Процесс сцепки-расцепки приходится регулировать водителю.

Бесшкворневое ССУ — устройство, совмещенное с седельно-сцепным механизмом и опорным звеном. Операция расцепки-фиксации элементов автопоезда и подключение электрических и тормозных магистралей делается автоматически. Кнопка, приводящая в действие автопоезд, находится в салоне водителя. Такие механизмы седельно-сцепного устройства монтируются в агрегаты, выполняющие грузоперевозки по городу на небольших расстояниях со сменой нескольких полуприцепов в день. Масса автопоезда, имеющего в технической конструкции автоматически работающий цепляющий элемент, составляет не более 25 тонн. Автомобиль же перевозит груз весом более 1-2 тонны.

Устройство ССУ

В состав седельно-сцепного устройства входит ряд элементов, каждый из которых играет свою роль в процессе сцепки. Совокупный вес сцепного устройства составляет 100–300 кг.

Управление седельно-сцепным устройством делят на полуавтоматическое и автоматическое. Во втором случае деталь сцепки снабжают датчиками, их показатели выводят на табло в водительской кабине.

Независимо от способа управления каждое седельно-сцепное устройство оборудовано основными деталями системы. Давайте рассмотрим их подробнее.

Элементы конструкции седельно-сцепного устройства

Ключевые элементы любого седельно-сцепного устройства следующие:

Механизм разъемно-сцепной

Эта деталь ССУ разделяет с грузовиком нагрузки при торможении и разгоне, отвечает за поворачивание фуры на дороге. Деталь может иметь один или два захвата. Большим спросом пользуются однозахватные модели – они с улучшенной безопасностью.

Плита опоры

Необходима для крепления «пальца». Плиты седельно-сцепных устройств могут быть цельными (литыми) или сварными. Первый вариант пользуется большим спросом: детали весят меньше, имеют повышенную жесткость.

Элементы крепежа

С помощью них элемент ССУ фиксируют на раме тягача. Это могут быть уголковые крепежи или же монтажные плитки. Размеры крепежей зависят от высоты седла конкретного седельного тягача.

Седельно-сцепные устройства последнего поколения служат 1,5–2 млн. км. Что соответствует сроку эксплуатации среднестатистического тягача.

Расположение ССУ

Значительное внимание уделяется расположению седельно-сцепного устройства относительно задней оси тягача или оси балансира задней тележки (смещению устройства), что необходимо для полного использования грузоподъемности шин тягача, а, следовательно, и автопоезда. Данное обстоятельство особенно актуально для оптимального распределения нагрузок по осям наиболее распространенных в эксплуатации трех-, четырех-, пяти- и шестиосных седельных автопоездов с учетом требований дорожного законодательства той или иной страны, во многих из которых нагрузки на оси автомобилей и прицепного состава могут быть разными. Исключением являются некоторые модели автовозов, где седельно-сцепные устройства, испытывающие незначительную вертикальную нагрузку, для размещения надстройки смещено на самый конец рамы тягача.

Монтаж седельно-сцепных устройств

Своевременный монтаж предотвратит быстрый износ плиты. Поэтому внешнюю поверхность сцепки покрывают пластичной смазкой. Известные бренды по производству ССУ Georg Fisher и Jost используют аналогичный подход к продлению срока эксплуатации седла. Если на опоре есть антифрикционные накладки из полимера, то их периодически заменяют на новые. Это гарантирует бесперебойное использование седла в течение 20 лет.

Важно: Чтобы избежать динамических нагрузок, в сцепке между опорной плитой и кронштейнами мастера ставят резиновые подкладки, препятствующие механическим повреждениям при нагрузках. По мере износа материал меняется на новый.

Чтобы установить седельно-сцепное устройство, требуется переместить устройство при помощи гидравлического или механического привода. Регулирование проводится из салона водителя. Затем устройство фиксируется сцепным механизмом.

В соответствии с распоряжением 94/20 ЕС, сцепка фиксируют по следующим правилам. На монтажную плиту необходимо закрепить не меньше 8 винтов М 16 с классом прочности – 8.8, которые должны плотно примыкать к поперечному и продольному валу ССУ. Рекомендуется пользоваться фиксирующими наборами компании JOST. При монтаже опорные стойки должны опираться на плиту. Для волнистых монтажных плит наряду с прилеганием в зоне резьбового соединения нужна опора в средней зоне.

Желательно опорные стройки фиксировать в продольном или поперечном положении, монтажную плиту – только в продольном, предварительно приваренными упорными металлическими листами. При этом надо использовать метод сварки, указанный изготовителем монтажной плиты или транспортного средства. Седельно-сцепное устройство, не имеющее в конструкции фланца, фиксируют корончатой гайкой со шплинтом, а устройство с фланцем — фиксируют к опорному листу заклепками.

От использования монтажной плиты на ССУ можно отказаться, если гарантируется, что моменты затяжки болтов правильны, и фрикционное соединение безупречно. Поэтому крепеж болтов нужно выполнять так, чтобы предписанные моменты затяжки или силы предварительного натяжения можно было обеспечить надолго. В области зажима болтов сцепки толщина слоя лакокрасочного покрытия должна составлять не более 120 мкм на деталь. Болтовые соединения следует защищать от самопроизвольного развинчивания.

Размеры сцепок

Некоторые размеры ССУ регламентированы законодательно. Это сделано для обеспечения безопасности дорожного движения, снижения риска резкого отсоединения груженых прицепов на трассах.

ГОСТы и международные стандарты подгоняют под рамки следующие параметры:

• Диаметры сопрягаемых частей «пальцев». Они равны двум или трем с половиной дюймам (50,8 или 89 миллиметров). Подбор детали зависит от массы грузовика. При значительных нагрузках устанавливают 89-миллиметровые шкворни.
• Радиус хвостовой части седельного тягача, радиус «носа» полуприцепа.
• Длина от отверстия сцепки для «пальца» до кабины тягача.
• Высота верхней части седельно-сцепного устройства под нагрузкой от уровня трассы.

Требования к размерам седельно-сцепных устройств прописаны в стандартах ISО337, ISО3842, ISО1726 и ISО4086.

К числу стандартизируемых размеров сцепки относятся: расстояние от оси отверстия ССУ под сцепной шкворень до задней стенки кабины или до устанавливаемых за ней узлов и агрегатов тягача; радиус габарита задней части тягача; расстояние от сцепного шкворня до ближайшей части механизма опорного устройства полуприцепа; радиус габарита передней части полуприцепа; высота верхней плоскости ССУ тягача под номинальной нагрузкой от уровня дороги. Все эти размеры оговорены также стандартом ISO 1726. Целый ряд параметров устанавливает стандарт ISO 4086.

Степени свободы седельно-сцепного устройства

Для обеспечения маневренности сцепные устройства изготавливают с 2 или 3 степенями свободы. Большинству седельно-сцепных устройств присваивают три степени.

Под степенью свободы подразумевают возможность ССУ двигаться в нескольких направлениях: назад и вперед, вправо и влево, а также вокруг вертикальной оси «пальца». Углы наклона стандартизированы, продольные и поперечные плоскости имеют 11 и 3 градусов наклона соответственно.

Бывают в комплектациях сцепки исключения. Для техники, которой предстоит ехать по бездорожью, устанавливают угол наклона в 7 градусов. Такой же параметр подбирают для грузовиков, перевозящих тяжелые товары. Делается это для снижения скручивающих моментов.

Угол поперечного наклона в 3 градуса подбирают для дорог с качественным покрытием. Большие показатели сцепки приводят к снижению устойчивости фуры, ее «разболтанности».

Полуавтоматические шкворневые сцепные устройства производят с двумя и тремя степенями свободы. В первом случае обеспечивается возможность продольного качания полуприцепа относительно тягача на определенный угол β и поворот полуприцепа вокруг оси сцепного шкворня в горизонтальной плоскости на угол не менее ±90°. Большинство седельных тягачей общетранспортного назначения, эксплуатирующиеся преимущественно на дорогах с усовершенствованным покрытием, оснащено ССУ с двумя степенями свободы. По сравнению с трехстепенными сцепками эти устройства повышают устойчивость автопоезда в движении, имеют меньшую массу и пониженную габаритную высоту.

Седельно-сцепные устройства с тремя степенями свободы оборудованы второй, но уже продольной осью, которая дополнительно обеспечивает возможность поперечного качания полуприцепа относительно тягача в каждую сторону на угол α до 15° включительно. При этом поперечная и продольная оси могут находиться на разной высоте или на одной в так называемом карданном шарнире. Такие технические решения в конструкции сцепок используются для автопоездов, эксплуатируемых на бездорожье или предназначенных для перевозки тяжеловесных неделимых грузов, а также для транспортных средств, в состав которых входят низкорамные полуприцепы и прицепы особо жесткой на кручение конструкции (например, короткобазные полуприцепы, полуприцепы-самосвалы, полуприцепы-цистерны несущих конструкций и т. п.).

Система безопасности

Для контроля качества сцепления тягача с полуприцепом производители устанавливают на седельно-сцепные устройства дополнительные элементы. Чаще всего ССУ оборудуют сенсорной системой. Датчики фиксируют заданные расстояния, вся информация подается на монитор, установленный в водительской кабине.

Инструкция по управлению седельно-сцепным устройством

Корректная работа седельно-сцепного устройства зависит от действий механика и водителя. Для того чтобы устройство функционировало стабильно, не вышло из строя раньше времени, следует соблюдать прописанные в документах на деталь правила. Шоферу важно обеспечить правильную сцепку и расцепку тягача с «хвостом», а также проводить профилактические мероприятия.

Сцепка: как производится

Сцепка тягача с полуприцепом происходит в автоматическом режиме. По завершении водитель убеждается, что планка встала в вертикальное положение. Это свидетельствует об успешном креплении. Перед отправлением в путь шофер проверяет состояние крепежных элементов сцепки, пружинки, защелки.

Для повышения удобства управления ССУ фирма Georg Fisher предлагает электронную сенсорную систему безопасности RECCOS, два датчика которой непрерывно контролируют надежность и правильность сцепки, а еще один фиксирует расстояние между плитой полуприцепа и седельно-сцепным устройством. Происходящие процессы, в том числе неполадки, в виде звуковых сигналов и изображений на специальной информационной панели отображаются в кабине автомобиля. Водитель, не покидая рабочего места, может следить за всем процессом сцепки, которая осуществляется быстрее и надежнее, чем в традиционных конструкциях.

Аналогичная сенсорная система SKS есть и в производственной программе компании Jost. Один из датчиков, входящих в ее состав, контролирует положение замка разъемно-сцепного механизма, второй датчик следит за положением шкворня, третий фиксирует высоту ССУ. Функциональные возможности SKS повышаются благодаря наличию в ССУ пневмопривода (пневматический цилиндр) расцепки ССУ с дистанционным управлением из кабины тягача, где установлен информационный дисплей.

Еще более «продвинутой» является электронная система комфортной сцепки KKS этой же фирмы. Три сенсорных датчика следят за состоянием седельно-сцепного устройства, они определяют его высоту с автоматическим включением системы при осуществлении сцепки, контролируют положение шкворня и замка. Пневмопривод по команде водителя открывает замок для разъединения ССУ.

Установку нужной высоты расположения шкворня при сцепке автоматически обеспечивают опорные устройства полуприцепа, снабженные собственным электроприводом. Рукоятка для ручного управления есть в комплекте как страховочное средство. Шкворень ССУ оборудован поворотным клином с находящимся в нем разъемом для седла, через который передается сигнал управления между тягачом и полуприцепом.

Пульт дистанционного управления и контроля сцепки расположен непосредственно перед водителем. Как результат исключается ручной труд при обслуживании ССУ, сокращается время сцепки, расцепки, а также износ механизмов, повышается безопасность эксплуатации за счет снижения вероятности неправильной сцепки, улучшается контроль состояния всех элементов системы.

Обычно при работе с шкворневыми седельно-сцепными устройствами после сцепки тягача с полуприцепом водитель должен соединить их тормозные и электрические коммуникации. На седельно-сцепных устройствах, созданных специалистами фирмы Тоussaint & Heβ, коммуникации с помощью переходных элементов соединяются в процессе сцепки. По его завершении водителю из кабины остается только запереть седельно-сцепное устройство для дальнейшего движения автопоезда.

Как устранить зазоры при сцепке

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 сцепки изнашиваются.

По возможности выбора зазоров, возникающих в результате износа в седельно-сцепном устройстве, 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 ССУ 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 брендов York и Jost износ деталей компенсируется при поджимании запорных клиньев к сцепному шкворню вручную с помощью винтового механизма или автоматически посредством пружины.

Для снижения износа подшипников опорных плит сцепки компания York использует 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 седельно-сцепные устройства 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.

Техническое обслуживание ССУ

За седельно-сцепным устройством, как и за другими деталями фуры, нужно тщательно ухаживать.

Минимум раз в неделю прицеп отсоединяют, чистят, смазывают плитку седла, механизмы запора и «палец». Механики рекомендуют использовать густые смазки. Важно следить за сохранностью механизма сцепки (отсутствием трещин, коррозии, вмятин), проверять плотную затяжку болтов.

Опорная часть седла ССУ очищается от старой смазки минимум раз в год.

Контроль состояния «пятого колеса» проводится минимум 2- 3 раза в месяц. Частый осмотр продлит эксплуатационные свойства седельно-сцепного устройства. Поэтому необходимо:

• Оценить надежность пружин крепления захватов к запорному кулаку.
• Периодически плиту нужно обрабатывать маслом.

Регулировка седла на тягаче – одно из условий поддержания работоспособности механизма. Во время перевозок седло быстро изнашивается. Правильную работу плиты ССУ определить визуально невозможно, поэтому нужно знать некоторые причины и перечень частых поломок узлов грузовика. Характерный признак для проведения регулировки – появление стука при остановке и движения автопоезда.

Важно: Регулировка выполняется быстро: нужно снять седло и при необходимости поменять резинки и втулки; тщательно промыть почистить место клина от грязи и засохшего масла.

Как увеличить эксплуатационный ресурс седельно-сцепного устройства тягача

Для продления срока эксплуатации и машины, и сцепки необходимо ежедневно соблюдать правила:

• Перед движением после сцепления в прицеп удостовериться в плотной фиксации шкворня.
• На поверхности седла перед сцеплением всегда должна быть смазка.
• Покупать для обработки седельно-сцепного устройства качественные смазочные вещества.
• Один раз в 5 дней нужно проводить профилактику ССУ: отсоединить прицеп, почистить и смазать плитку, палец и системы запора. Использовать в обработке только густые, вязкие смазки.
• Периодически нужно контролировать состояние механизмов и узлов (искать коррозии, вмятины и трещины); болты сцепки должны быть прочно натянуты.
• Опорная часть седла очищается от старой смазки минимум раз в год.

К преждевременному износу и повреждениям деталей седельно-сцепного устройства 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 ССУ 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.

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) седельно-сцепного устройства на 300…900 мм, впрочем, бывают модели и с ходом до 1850 мм.

Своевременное техническое обслуживание ССУ — основной фактор, продлевающий срок эксплуатации, как самого седельно-сцепного устройства, так и автопоезда.

Ранее мы писали о том, что такое автопоезд и какие виды автопоездов бывают.