Прицеп — несамоходное транспортное средство, соединяемое с тягачом тягово-сцепным устройством, передающим тяговые (толкающие) и управляющие усилия, которые возникают в результате взаимодействия звеньев автопоезда.

Полуприцеп — несамоходное транспортное средство, соединяемое с тягачом опорно-сцепным устройством, передающим тяговые и управляющие усилия и воспринимающим вертикальные усилия от части массы полуприцепа.

Роспуск или прицеп-роспуск — несамоходное транспортное средство, соединяемое с тягачом тягово-сцепным устройством, которое передает тяговые и управляющие усилия, а также грузом, нагружающим тягач частью своей массы.

Таким образом, принципиальные различия между прицепами, полуприцепами и роспусками заключаются в характеристике сцепки их с тягачом и обусловленных этой характеристикой усилиях, возникающих между тягачом и прицепным звеном.

По типу прицепного звена автопоезда с полуприцепами называют седельными, а автопоезда с прицепами или роспусками — прицепными.

Некоторые автопоезда могут выполняться с ведущими (активными) колесами. При этом они оборудуются постоянно или временно включаемым приводом для передачи крутящего момента к колесам прицепного звена от трансмиссии тягача (ввиду некоторых конструктивных трудностей передачи мощности к колесам прицепного звена такими приводами оборудуют седельные автопоезда) .

Прицепные транспортные средства могут быть приспособлены для перевозки грузов (грузовые прицепы и полуприцепы) или закрепленного на них оборудования. Наиболее распространены грузовые прицепы и полуприцепы. Они, в свою очередь, подразделяются на прицепы и полуприцепы, предназначенные для перевозки различных делимых грузов (обычно оборудуются бортовыми платформами), строго определенных грузов (мука, цемент, строительные конструкции и др.) и тяжелых неделимых грузов (в составе автопоездов-тяжеловозов).

Прицепы и полуприцепы, удовлетворяющие требованиям государственных и отраслевых стандартов и нормам транспортного законодательства, относятся к прицепным транспортным средствам общего назначения.

К прицепным транспортным средствам специального назначения относятся прицепы и полуприцепы, предназначенные для монтажа важного и ответственного оборудования, перевозка которого, как правило, не может быть обеспечена с соблюдением всех норм транспортного законодательства. По решению компетентных органов для прицепов и полуприцепов этой группы допускаются исключения из норм государственных и отраслевых стандартов.

Автопоезда, предназначаемые для эксплуатации в различных дорожных условиях, можно подразделить на три группы: автопоезда для эксплуатации в обычных, трудных и особо трудных дорожных условиях.

Автопоезда, предназначенные для эксплуатации в обычных дорожных условиях, могут использоваться на асфальтовых, бетонных, булыжных, щебеночно-гравийных и других искусственных дорогах, обслуживаемых государственной дорожной службой. Устройство и характеристика таких дорог регламентированы специальными нормами и правилами.

Автомобильные поезда этой группы комплектуются из неполноприводных тягачей с колесной формулой 4×2 или 6X4 и прицепов (полуприцепов), рассчитанных на относительно небольшие динамические нагрузки при движении по ровным автомобильным дорогам. Благодаря этому такие показатели эффективности, как отношение массы прицепного звена к массе тягача (коэффициент прицепной нагрузки) и отношение грузоподъемности к массе автопоезда в снаряженном состоянии (удельная грузоподъемность), у этих автопоездов относительно велики. Производительность этих автопоездов, оцениваемая как произведение грузоподъемности на среднюю скорость движения, в указанных дорожных условиях эксплуатации также высока.

Автомобильные поезда, предназначенные для эксплуатации в трудных дорожных условиях, могут использоваться помимо упомянутых дорог на грунтовых дорогах, сопротивление движению по которым значительно выше и может значительно изменяться в зависимости от рельефа местности, погоды, структуры и влажности грунта, интенсивности движения, состояния дорог и других причин.

Опыт использования автопоездов этой группы свидетельствует, что они могут эксплуатироваться на грунтовых дорогах в любое время года, кроме периодов осенней и весенней распутицы.

Комплектуются эти автопоезда из полноприводных автомобилей (4×4; 6X6; 8X8) или седельных тягачей на их базе и соответствующих прицепов (полуприцепов) к ним. От автопоездов первой группы они отличаются не только лучшей проходимостью, но также повышенной прочностью и надежностью.

Указанные автопоезда уступают автопоездам первой группы в удельной грузоподъемности и производительности при использовании на автомобильных дорогах общей сети СССР, и все же благодаря более широким возможностям использования экономическая эффективность их применения в смешанных дорожных условиях оказывается более высокой.

Автомобильные поезда, предназначенные для эксплуатации в особо трудных дорожных условиях, могут использоваться в любых дорожных условиях, доступных для колесных машин. К этой группе относятся седельные автопоезда с приводом к колесам полуприцепов от трансмиссии тягача, проходимость которых находится на уровне проходимости одиночных автомобилей со всеми ведущими колесами.

Согласно действовавшему до 1 апреля 1979 г. ГОСТ 9314—59 автомобили и автопоезда в зависимости от нагрузки, осевой массы и полной массы, передаваемой на дорогу, подразделяются на две группы: А и Б. Значения осевых нагрузок для обеих групп приведены в табл. 1. Допустимая полная масса автопоезда с пятью и менее осями определяется как сумма численных значений предельных осевых нагрузок. Для шестиосного автопоезда (и при большем числе осей) полная масса не должна превышать 52 т для группы А и 34 т для группы Б.

Автопоезда группы А предназначены для эксплуатации на автомобильных дорогах первой и второй категорий общей сети СССР, имеющих усовершенствованные капитальные покрытия, а также на автомобильных дорогах других типов, рассчитанных на нагрузки от этих автопоездов. Автопоезда группы Б предназначены для эксплуатации на всех автомобильных дорогах общей сети СССР.

Таблица 1

В связи с жесткими ограничениями полной массы автопоездов с шестью и более осями автомобильные поезда большой грузоподъемности (исключая тяжеловозы) бывают обычно пятиосными в виде трехосного тягача и двухосного прицепа (полуприцепа).

Из табл. 1 следует, что полная масса пятиосного автопоезда законодательно ограничена 50 т для группы А и 30 т для группы Б. Фактически полная масса любого автопоезда никогда не достигает предельных по осевым нагрузкам величин: передняя ось тягача всегда остается недогруженной. Уменьшение нагрузки на переднюю ось тягача (до 60—70% от разрешенной стандартом величины) связано с необходимостью обеспечить достаточную легкость управления и устойчивость автомобиля при торможении.

Для неполноприводных тягачей увеличение нагрузки на переднюю ось ведет к значительному ухудшению проходимости. Однако и для полноприводных тягачей возникают трудности [9] при реализации допустимой стандартом нагрузки на переднюю ось. Прежде всего необходимо смещать вперед платформу или седельно-сцепное устройство, а следовательно, силовой агрегат и кабину водителя, что усложняет конструкцию переднего моста и подвески. При такой компоновке требуются определенные конструктивные решения для обеспечения необходимых углов поворота управляемых колес (в частности, увеличенное пространство между колесами и рамой в передней части автомобиля), что не всегда выполнимо.

При большом расстоянии между осями тележки трехосного тягача и осями тележки двухосного полуприцепа затрудняется поворот и увеличивается износ шин. Это расстояние обычно меньше 2,5 м, и предельная нагрузка на тележку уменьшается до 11 тс для автопоездов группы Б и до 18 тс — для автопоездов группы А. Поэтому полная масса пятиосного автопоезда, выполненного с соблюдением ограничений по массе, практически не превышает 25— 27 т для автопоездов группы Б и 43—44 т — для автопоездов группы А.

По этим же соображениям грузоподъемность автопоездов при достигнутом уровне материалоемкости конструкции также ограничена: у пятиосного автопоезда группы Б она не превышает 15—16 т, а группы А — 25—26 т.

ГОСТ 9314—59 вводит для автопоездов и определенные габаритные ограничения. Наибольший габарит автомобилей и автопоездов установлен в форме прямоугольника шириной 2,5 м и высотой 3,8 м.

Полная длина автопоезда с одним прицепным звеном не должна превышать 20 м. При большем количестве прицепных звеньев она может быть увеличена до 24 м.

Рис. 2. Верхнее очертание железно дорожного габарита 02-Т

Так, габаритная ширина (2,5 м) установлена исходя из ГОСТ 9314—59 не распространяется на автопоезда сцс: циального назначения и предназначенные для перевозки тяжеловесных неделимых грузов (автопоезда-тяжеловозы). Однако при разработке и использовании этих автопоездов тре бования стандарта по возможности учитываются, поскольку они продиктованы условиями безопасной и эффективной эксплуатации автопоездов, возможностями транспортирования тягачей и прицепов (полуприцепов) различными видами условия безопасного массового движения транспорта на автомобильных дорогах. Габаритная высота ограничена размером проезда под искусственными сооружениями и линиями электропередач. Ограничение осевой нагрузки обеспечивает сохранность дорожного покрытия и увеличение срока службы дороги.

Предельные габаритные ограничения для автопоездов-тяжеловозов и специальных автопоездов вытекают из допустимых условий транспортирования их железнодорожным, водным или воздушным транспортом. Обычно габаритные и другие транспортные ограничения предъявляются к автопоезду этого типа исходя из условий транспортирования его в расцепленном или нерасцепленном состоянии железнодорожным транспортом. Для осуществления перевозки по железной дороге контур любого груза, машины, оборудования, установленных на железнодорожный подвижной состав, должен вписываться в определенные габариты. Наиболее жестким по ограничениям габаритом согласно ГОСТ 9238—73 является габарит 02-Т, верхнее очертание которого показано на рис. 2. Он является предельным расчетным габаритом для тяжелых и специальных автопоездов. Для определения предельных поперечных очертаний автопоезда высота железнодорожной платформы от уровня верха головки рельса принимается равной 1300 мм.

Важным условием эффективного использования автопоездов является взаимосцепляемость, под которой понимается возмож-иость сцепки автомобилей с различными прицепами (седельных тягачей — с различными полуприцепами).

Взаимосцспляемость существенно расширяет возможности использования прицепов и полуприцепов различных типов. Для ее обеспечения к конструкции и расположению тягово-сцепных устройств прицепных автопоездов и опорно-сцепных устройств * седельных автопоездов предъявляются определенные общие требования. В СССР эти требования регламентированы ГОСТ 2349—75 (к конструкции тягово-сцепных устройств) и ГОСТ 12105—74 и 12017—74 (к конструкции седельно-сцепных устройств).

Согласно ГОСТ 2349—75 тягово-сцепным устройством для отечественных автомобилей, колесных и гусеничных тягачей и тракторов является тяговый крюк, а для прицепов — сцепная петля и дышло. Стандартом предусмотрено пять типоразмеров тяговых крюков тягачей в зависимости от полной массы буксируемого прицепа.

Таблица 2

Как видно из табл. 2, при установке крюка определенного типоразмера на автомобиль, эксплуатируемый по грунтовым дорогам и местности, прицепная нагрузка на него снижается в 1,8— 2 раза по сравнению с автомобилями, эксплуатируемыми на дорогах общей сети.

Конструкция тягового крюка и сцепной петли должна обеспечивать выполнение размеров, показанных на рис. 3.

В Советском Союзе на седельных автопоездах применяются опорно-сцепные устройства, в которых нагрузки от полуприцепа воспринимаются на тягаче опорным седлом, а сцепка осуществляется фиксацией цилиндрического шкворня полуприцепа в седле тягача специальными захватами. Устройства этого типа (называемые седельно-сцепными) получили преобладающее распространение и в большинстве зарубежных стран.

Диаметр прутка сцепной петли для четырех первых, наиболее массовых типоразмеров крюков одинаков. Одинаковыми для всех типоразмеров приняты и диаметры сцепной петли.

Рис. 3. Размеры тяговых крюков (а) и сцепных петель (б) по ГОСТ 2349-75

Как видно, размеры D, Dn, и d крюков и петель кроме особо оговоренных случаев обеспечивают полную взаимосцепляемость прицепов и тягачей. При этом номинальный начальный радиальный зазор в тягово-сцепном устройстве для первых четырех типоразмеров составляет 6 мм, а для пятого — 7 мм.

Величина этого зазора является очень важным эксплуатационным параметром. Увеличение зазора по мере эксплуатации крюка и петли приводит к прогрессивному увеличению динамических нагрузок в тягово-сцепном устройстве и сокращению срока службы механизма. Чрезмерное уменьшение этого зазора также нежелательно, поскольку при этом ухудшаются условия сцепки, особенно при взаимном перекосе тягача и прицепа (например, на неровном грунте).

Установка тяговых крюков на автомобили также стандартизована. ГОСТ 2349—75 определяет форму опорной плиты крюка, количество и диаметр крепежных отверстий, их расположение. Соответствующие присоединительные размеры для каждого из четырех первых типоразмеров крюков установлены одинаковыми. Это позволяет при необходимости переставлять тяговый крюк с одного автомобиля на другой той же группы по допустимой полной массе буксируемого прицепа. Эти размеры приняты международной организацией ИСО и, следовательно, допускают также групповую взаимозаменяемость крюков отечественных и иностранных автомобилей.

Возможности взаимосцепляемости тягачей и прицепов определяются, кроме того, высотой тягово-сцепных устройств над поверхностью дороги. Эта величина также регламентирована ГОСТ 2349—75.

Таблица 3

Для автомобилей со всеми ведущими колесами стандарт допускает увеличение высоты расположения тягового крюка (по требованию заказчика).

Во всех случаях при сцепке прицепа с тягачом полная масса прицепа не должна превышать установленного техническими условиями и инструкцией по эксплуатации тягача предела.

Рис. 4. Номинальные размеры сцепного шкворня, захватов и отверстия разъемно-сцепного механизма по ГОСТ 12017—74 (размеры в скобках — для полуприцепов массой свыше 40 т)

Для обеспечения взаимосцепляемости отечественных тягачей и полуприцепов ГОСТ 12017—74 регламентирует единые размеры сцепного шкворня и захватов разъемно-сцепного механизма седла.

В соответствии с требованиями стандарта из условия обеспечения прочности деталей седельно-сцепного устройства при буксировке полуприцепов различной массы введены две соответственные группы размеров. Диаметр D сцепного шкворня для полуприцепов полной массой до 40 т составляет 50,8 мм±0,1 мм. Для полуприцепов полной массой более 40 и до 100 т номинальный размер диаметров увеличен до 89 мм (с теми же допусками). Таким образом, в обоих случаях в сцепном шарнире гарантирован необходимый начальный зазор 0,1—0,5 мм. Принятые номинальные размеры диаметров регламентированы также стандартами многих зарубежных стран, что обеспечивает взаимосцепляемость тягачей и полуприцепов этих стран с отечественными полуприцепами и тягачами.

Рис. 5. Присоединительные размеры седельных тягачей и полуприцепов

Необходимым условием для нормальной сцепки и движения автопоезда в сцепленном состоянии в заданных условиях является отсутствие других контактов между тягачом и полуприцепом, кроме контакта в шарнирах седелыю-сцепного устройства, поскольку они могут привести к поломке или нарушению нормальной работы автопоезда.

Для создания соответствующего гарантированного пространства между передней частью полуприцепа и кабиной (или другими деталями) тягача, а также между задней частью тягача и близлежащими узлами полуприцепа ГОСТ 12105—74 устанавливает так называемые присоединительные размеры (рис. 5):
г — расстояние от оси отверстия под шкворень седельно-сцепного устройства до задней стенки кабины или до ближайших точек установленных за ней узлов и агрегатов;
Г1 — радиус габарита задней части тягача;
г2 — расстояние от шкворня до близлежащей части механизма опорного устройства полуприцепа;
г3 — радиус габарита передней части полуприцепа;
h — высота опорной поверхности седла над нижним краем плиты наката;
Н — высота опорной поверхности седла над поверхностью дороги.

На рис. 5 показана также Нлг — высота опорного листа полуприцепа (над поверхностью дороги при горизонтальном положении полуприцепа).

Конкретные наибольшие или наименьшие значения размеров стандартом установлены в зависимости от числа задних осей тягача или полуприцепа и от допустимой нагрузки на седло (табл. 4).

Таблица 4

Примечания:
1. В числителе приведены размеры для двухосных тягачей (одноосных полуприцепов), в знаменателе — для тягачей и полуприцепов с большим числом осей.
2. В скобках даны размеры для полноприводных тягачей и полуприцепов к ним.

Разность радиусов г—г3 определяет передний зазор между тягачом и полуприцепом одной и той же группы по седельной нагрузке, а разность г2—— задний зазор. Основное назначение зазоров — обеспечить взаимное перемещение тягача и полуприцепа относительно осей шарниров седельно-сцепного устройства.

Для нормальной эксплуатации автопоезда необходимо, чтобы передний и задний зазоры были не менее 80—150 мм. Меньшие значения необходимы для автопоездов, эксплуатирующихся в обычных дорожных условиях, большие — для автопоездов, предназначенных для эксплуатации в трудных дорожных условиях. Стандарт предусматривает эти зазоры для каждой группы по седельной нагрузке, за исключением двух случаев: для допускаемых нагрузок 4000—6500 и 8 500—10 000 кгс сцепка трехосных седельных тягачей с одноосными полуприцепами невозможна.

При этом условии сцепка автопоезда обеспечивается скольжением передней части полуприцепа по наклонной плоскости плиты тягача при подаче тягача назад. Величина Нл на полуприцепах регулируется выдвижными опорами опорного устройства. В горизонтальном положении полуприцепа значение этой высоты (Нлг) считается номинальным. Величина Нлг стандартом не регламентируется, ее значения указываются в технических документах и литературе по прицепному составу.

Для полноприводных тягачей значения И и h стандартом не регламентированы и, как правило, существенно отличаются от приведенных в нем. Действительные значения высоты И для отечественных полноприводных и неполноприводных тягачей.

Из ранее сказанного ясно, что при значительной разности высот поверхностей седла тягача и опорного листа полуприцепа сцепка автопоезда может быть затруднена или невозможна. Однако использование тягачей и полуприцепов в этом случае затрудняется не только условиями сцепки, но и условиями движения сцепленного автопоезда.

Нормальное движение автопоезда по различным дорогам обеспечивается наличием так называемых углов гибкости, обеспечивающих относительное перемещение звеньев автопоезда в трех плоскостях.

Вертикальные углы гибкости (углы, обеспечивающие относительное угловое перемещение тягача и полуприцепа в вертикальной продольной плоскости, 01 и 02, рис. 20, а) в значительной степени зависят от соотношения высот Н и Нлг. Минимальные значения этих углов (±8°) предусмотрены стандартом.

При углах 0, меньших 6°, эксплуатация автопоезда практически неосуществима. Уменьшение 02 часто имеет место при сцепке полноприводного седельного тягача с полуприцепом, предназначенным для эксплуатации в обычных дорожных условиях.

Проведенный анализ взацмосцепляемости тягачей и прицепов (полуприцепов) показывает, что взаимосцепляемость прицепных автопоездов значительно шире, чем взаимосцепляемость седельных автопоездов. Практически любой прицеп может быть сцеплен с любым тягачом, если они имеют стандартные тягово-сцепные устройства.

Таблица 5

Взаимосцепляемость седельных автопоездов в значительной степени ограничена. Для оценки сцепляемостн полуприцепа с произвольно выбранным тягачом необходимо предварительно установить соответствие диаметра D шкворня диаметру d отверстия захвата седельно-сцепного устройства и присоединительных размеров тягача и прицепа. Соответствие присоединительных размеров достаточно точно можно определить графическим способом— «сцепкой» вычерченных в одном масштабе продольных контуров тягача и полуприцепа.

Следует иметь в виду, что сцепляемость прицепа (полуприцепа)— лишь одно из условий возможности буксирования тягачом выбранного прицепного звена. Кроме него должны быть выполнены еще два условия:
— полная масса прицепного звена не должна превышать установленной для тягача полной массы штатного прицепа (полуприцепа);
— напряжение бортовой электрической сети тягача и прицепного звена должно быть одинаковым.

В настоящее время все полуприцепы к полноприводным тягачам, а также прицепы грузоподъемностью 6 т и выше (к тягачам типа КрАЗ-255Б и более высокой грузоподъемности) имеют бортовую электросеть напряжением 24В; все остальные прицепы — напряжением 12В. Поскольку на прицепных звеньях потребителями электроэнергии являются приборы освещения и световой сигнализации, для выполнения последнего условия достаточно при необходимости на прицепном звене установить автомобильные электролампы, соответствующие напряжению бортовой электросети тягача.

При разработке прицепа (полуприцепа) для постоянной эксплуатации с конкретным тягачом наряду с выполнением всех требований транспортного законодательства учитываются параметры тягача и прицепного звена, обеспечивающие автопоезду наибольшую производительность и эффективность использования в заданных условиях эксплуатации.