Все могут тягачи


Эффективность перевозки дорожно-строительной и землеройно-транспортной техники с помощью прицепного состава во многом определяется типом и конструкцией буксирующих транспортных средств. Эту роль выполняют автомобили-тягачи, работающие с прицепами или полуприцепами.

Шарнирное соединение между звеньями автопоезда и возможность их быстрой сцепки и разъединения обеспечивают сцепные устройства. В прицепных автопоездах применяются тягово-сцепные устройства, рассчитанные на передачу больших продольных и незначительных вертикальных сил. По своему типу тягово-сцепные устройства разделяются на крюковые (крюк тягача и сцепная петля прицепа) и вилочные (шкворневая вилка с полуавтоматической сцепкой тягача и сцепная петля дышла). Первые отличаются простотой конструкции и изготовления, небольшой массой, но вместе с тем имеют значительные зазоры в соединении, что приводит к повышению динамических нагрузок и интенсивному изнашиванию деталей устройства. Вторые имеют малые зазоры соединений, обеспечивают быструю и безопасную сцепку или расцепку автопоезда, обладают значительным сроком службы, однако конструктивно сложнее и хуже приспособлены для обеспечения больших углов гибкости автопоезда. Тяговый крюк, как правило, монтируется на задней поперечине рамы тягача, но в необходимых случаях может размещаться и на переднем бампере.

На седельных автопоездах используются опорно-цепные устройства. Среди них наибольшее распространение нашли шкворневые конструкции с различными исполнениями разъемно-сцепного узла и несколькими вариантами механизма гибкости. При сцепке автопоезда шкворень входит в прорезь опорной плиты и фиксируется захватами, шарнирно закрепленными на пальцах. Сцепка звеньев автопоезда происходит автоматически, расцепка — вручную, разблокировкой замковых устройств. Нагрузка на седло может достигать 50 и более тонн. При необходимости тягач оснащается механизмом, с помощью которого опорно-сцепное устройство может перемещаться вдоль рамы.

При выборе того или иного типа транспортного средства учитывается ряд факторов. Например, габаритная длина седельного автопоезда на четверть короче такого же показателя прицепного автопоезда, что имеет значение при размещении его на стоянках, ограниченных по размеру стройплощадках и при управлении во время движения в колонне. Для седельного автопоезда характерно более полное использование сцепного веса, создаваемого грузом при реализации тяговых усилий. Движение автопоезда с полуприцепом задним ходом и совершаемое им маневрирование значительно проще, чем у прицепного аналога. Потребная мощность двигателя седельного тягача на 35–40 процентов меньше, чем для прицепного автопоезда, поскольку масса последнего на такую же величину больше. Рама нагруженного полуприцепа испытывает существенно меньшие крутящие моменты, чем рама прицепа, что позволяет использовать не только закрытые тонкие профили сечений, но и открытые. Применение седельного автопоезда более целесообразно при перевозке тяжеловесного строительного оборудования большой длины.

Вместе с тем нельзя не отметить, что седельный тягач привязан к данному полуприцепу, тогда как тягач-буксировщик может работать с несколькими основными прицепами и использоваться для других целей после его разъединения с прицепным звеном. Седельный тягач имеет ограниченную нагрузку на опорно-сцепное устройство, что может привести к перегрузке задней тележки полуприцепа или неправильной развесовке автопоезда. Устойчивость полуприцепов седельных автопоездов несколько ниже, чем буксируемых прицепов. Однако у седельных автопоездов полному опрокидыванию полуприцепов может препятствовать тягач, чего лишены прицепные системы. Поэтому принято считать, что оба типа по устойчивости являются равноценными.

Технико-экономические показатели автопоезда определяются его эксплуатационными качествами, которые, в свою очередь, обусловлены совершенством конструкции тягача и прицепного звена. При этом возможность реализации допустимых полных масс автопоезда диктуется тягово-сцепными свойствами тягача. Число ведущих колес автомобиля-тягача зависит от назначения автопоезда и условий его эксплуатации, в том числе от нагрузки на ведущий мост (тележку) и полной массы автопоезда.

Автопоезда для работы на дорогах с твердым покрытием (асфальтовых, бетонных, булыжных и щебеночно-гравийных, обслуживаемых государственными дорожными организациями) комплектуются неполноприводными тягачами с колесной формулой 4x2, 6x4, 8x4, 8x6, 10x4, 10x6 и прицепными звеньями, рассчитанными на относительно небольшие динамические нагрузки. Поэтому они имеют высокие показатели эффективности, такие как коэффициент прицепной нагрузки (коэффициент сцепного веса), удельная грузоподъемность и производительность автопоезда.

В свою очередь, автопоезда, эксплуатирующиеся в тяжелых дорожных условиях — на грунтовых дорогах различной структуры и влажности и при резко меняющемся рельефе местности — комплектуются полноприводными тягачами с колесными формулами 4x4, 6x6, 8x8, 10x10, а также прицепными звеньями повышенной проходимости с увеличенной прочностью и улучшенной устойчивостью. Впрочем, полноприводные тягачи с успехом работают и на дорогах общего назначения.

Значительная часть дорожно-строительной техники транспортируется автопоездами полной массой 52–56 т с габаритной длиной и шириной 24 и 2,5 м соответственно. При этом нагрузка на колесную ось составляет 10–11,5 т. Удельная мощность, динамические качества и маневренность таких автопоездов позволяет им двигаться в общем автотранспортном потоке. Следует отметить, что для транспортировки грузов массой до 30 т не требуется применения специальных автомобилей-тягачей, т.е. могут использоваться обычные серийные модели. Как раз этим обстоятельством и объясняется весьма острая конкуренция среди компаний-изготовителей в данном секторе.



Автопоезда, работающие с прицепным составом грузоподъемностью от 50 до 100 и свыше 100 т, комплектуются специальными автомобилями-тягачами, конструкция которых имеет значительные отличия от базовых образцов. Кроме того, в большинстве случаев подобные автопоезда имеют осевую нагрузку от 15 до 40 т, увеличенное количество колес и осей, а также габариты превышающие регламентированные значения. Вполне понятно, что такие транспортные средства обладают пониженными маневренными и скоростными качествами. Для их передвижения необходимо разрешение соответствующей дорожной службы.

Количество тягачей, необходимых для буксирования тяжеловозной прицепной техники, зависит от их тяговых возможностей, массы груза и конкретных условий перевозки. Тягачи могут располагаться как впереди, так и позади тяжеловоза, т.е. использоваться в качестве толкачей, а на спусках — в качестве тормозных звеньев. Вместе с тем наличие нескольких тягачей существенно увеличивает габаритные размеры автопоезда. При этом значительно усложняется согласование действий водителей, несмотря на наличие радиотелефонной связи между ними и оператором, управляющим прицепным составом. Например, при трогании автопоезда с места, особенно на подъеме и в зимних условиях, когда возможно примерзание шин к поверхности дороги, а часто — накладок тормозных колодок к барабанам.

Полуприцепы, как правило, буксирует один седельный тягач, нагрузка на опорно-сцепное устройство которого достигает 30–40 процентов от всей массы автопоезда. В случае необходимости используется второй тягач (толкач), расположенный сзади. Для буксировки прицепов-тяжеловозов применяются балластные тягачи, на шасси которых для увеличения сцепления колес с дорогой и лучшей реализации тяговых усилий, создаваемых моторио-трансмиссионной установкой, размещается дополнительный груз-балласт. Сегодня мировой рынок автомобильной техники, используемой для перевозки различной дорожно-строительной и землеройно-транспортной техники, отличается большим разнообразием моделей и конструктивных решений. Наиболее сильными игроками в этой области среди европейских производителей являются компании «DaimlerChrysler», «rVECO», «Renault», «Scania», «Volvo», «MAN», «DAF». В Северной Америке главенствующее положение занимают Freighdiner, Kenworth, Peterbilt, International, Mack, Sterling, американское отделение Volvo. На азиатском континенте лидирующие позиции удерживают Hino, Isuzu, Mitsubishi, Nissan Diesel, Hyundai, Daewoo. Среди прочих можно отметить изделия фирм «Oshkosh», «Nicolas», «Astra», «Titan», «ERF», «Foden», «Tatra», «Western Star». В странах Содружества тягачи различных классов выпускают УралАЗ, КамАЗ, ЗИЛ, КЗКТ, БЗКТ, IVECO-УралАЗ, МАЗ, MAS-MAN, M3KT, КрАЗ.

Нельзя не сказать о фирмах-производителях комплектующих, продукция которых (двигатели, трансмиссии, элементы ходовой части, электронные устройства, электроаппаратура, специальное оборудование и т.д.) по кооперации поставляется практически всем изготовителям автомобилей.

В настоящее время автомобили-тягачи выполняются по трем основным компоновочным схемам — с кабиной, расположенной за двигателем (капотная компоновка), с кабиной над двигателем (бескапотная компоновка), с кабиной перед двигателем. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. Полукапотная компоновка применяется преимущественно на малотоннажных грузовиках. В Европе и Азии подавляющее большинство тягачей имеют бескапотную компоновку. За океаном в связи с менее жесткими габаритными ограничениями значительно чаще грузовики выполняются с капотной компоновкой. Однако имеются примеры расположения двигателя над кабиной и позади нее. В России и СНГ нашли применение компоновочные решения всех трех схем.

Техническое совершенство тягачей и их эксплуатационные характеристики во многом определяются типом и конструкцией силовых установок. Номинальную мощность двигателя устанавливают из условия обеспечения требуемых скоростей движения при заданной полной массе автопоезда, а число и расположение цилиндров выбирают с учетом достижения оптимальных показателей по массе двигателей, их габаритных размеров и компоновки моторного отсека.

Сейчас около 70 процентов всех тягачей мощностью до 500 л.с. оснащаются рядными 6-цилиндровыми дизелями. Остальные двигатели представляют V-образные б-, 8-, 10-, 12-цилиндровые агрегаты. По количеству моделей рядные 6-цилиндровые дизели почти вдвое превышают все V-образные. В России же рядные 6-цилиндровые дизели находятся в стадии разработки и испытаний.

В настоящее время около 90 процентов дизелей грузовиков оборудованы турбонаддувом и значительная их часть имеет тенденцию расширения охлаждаемого и наддувочного воздуха, что в совокупности значительно повышает не только форсировку двигателя, но и его экологические и технико-экономические показатели. Применение дополнительной силовой турбины, как например на дизеле фирмы «Scania», еще больше улучшает эти характеристики.

Чтобы снизить расход топлива и токсичность отработавших газов, современные дизели оснащаются системой непосредственного впрыска топлива, индивидуальными насос-форсунками, электронными системами управления рабочими процессами и диагностики важнейших элементов двигателя. Довольно активно используется система рециркуляции отработавших газов. Все новые грузовики, выпускаемые в Европе, теперь соответствуют стандарту Euro-3. He менее жесткие экологические нормы приняты и в США.

Многолитровые двигатели тягачей, тяжеловесных автопоездов, работающих в сложных эксплуатационных условиях, снабжаются радиаторами системы жидкостного охлаждения увеличенной площади либо дополнительными радиаторами, устанавливаются более мощные охладители (теплообменники, радиаторы) наддувочного воздуха и масляной системы.

Диапазон мощностных показателей дизельных двигателей, монтируемых на седельные и балластные тягачи, очень широк. Самыми распространенными силовыми установками являются дизели компаний «Cummins», «Detroit Diesel», «Caterpillar», «DaimlerChrysler», «IVECO», «Volvo», «Deutz», «MAN», «Renault», «Scania». Крупнейшими отечественными изготовителями являются ярославский Автодизель и КамАЗ.

На отдельных образцах устанавливаются силовые установки мощностью 800–850 л. с.

Трансмиссии современных тягачей призваны обеспечить наиболее полное использование энергетических возможностей двигателей. Данное утверждение в первую очередь относится к коробкам передач. Среди них наиболее популярными являются механические ступенчатые агрегаты. В зависимости от класса тягача коробки передач могут насчитывать от 5 до 18 ступеней. Их переключение осуществляется водителем либо с использованием сервомеханизмов. Полуавтоматические трансмиссии снабжены сцеплением или коробкой передач с автоматическим управлением или сервопереключением. В автоматизированных трансмиссиях имеется автоматически управляемое сцепление, автоматически переключаемая коробка передач и устройство автоматического регулирования топливоподачи двигателя в процессе переключения передач. Автоматические коробки передач включают блокируемый гидротрансформатор, как правило, 3–6-ступенчатую механическую (планетарную) коробку передач, гидронасос и систему управления. Переход с одной ступени на другую в этом случае происходит без участия водителя, с помощью специального механизма (в зависимости от скорости или сопротивления движения тягача и от частоты вращения коленчатого вала двигателя). Преимуществом такого типа трансмиссии является плавное изменение передаточного отношения и работа без разрыва силового потока от двигателя к колесам при переключении ступеней. К недостаткам можно отнести сложность конструкции и несколько больший расход топлива (обычно на 3–7 процентов) по сравнению с механическими аналогами. Оптимизация работы гидромеханической и механической трансмиссий и улучшение технико-экономических показателей автомобиля достигается внедрением программируемых микропроцессорных систем управления, которые все шире используются в последние десятилетия.

Автомобили-тягачи оснащаются различными типами подвески. Наиболее распространенными являются зависимая рессорная для передней (передних) оси и рессорно-балансирная для установки на задние мосты. Чаще всего используются полуэллиптические или параболические рессоры. В качестве упругих элементов находят применение также стальные торсионы. Они часто используются как стабилизаторы поперечной устойчивости в комбинации с другими типами подвески. На некоторых большегрузных тягачах задние мосты подвешены только с помощью балансиров. Пружинные подвески на тягачах используются крайне редко. Принадлежностью некоторых полноприводных тягачей, работающих в сложных дорожных условиях, являются независимые подвески. На ряде моделей передняя независимая подвеска сочетается с зависимой задней.

Лучшей плавностью хода и устойчивостью движения на поворотах обладает пневматическая подвеска, которая, помимо всего, способна изменять свою упругую характеристику и положение рамы относительно дороги в определенном интервале. Таким образом значительно облегчается процесс сцепки (расцепки) седельного тягача с полуприцепами. Оптимальные результаты достигаются, когда управление упругими элементами осуществляет электронная система. Высоких эксплуатационных характеристик позволяет добиться регулируемая гидропневматическая подвеска.

В последнее время, наряду с барабанными, достаточно широко используются дисковые тормозные механизмы, которые устанавливаются на всех колесах. Все чаще для контроля за работой и состоянием тормозов устанавливается электронная система, которая совмещает в себе функции антиблокировочного и противобуксовочного устройств. На дорогах с переменным рельефом хорошим подспорьем является моторный тормоз-замедлитель. Его функции дополняет трансмиссионный тормоз, встроенный в коробку передач.

Полноприводные тягачи, используемые для работы в тяжелых дорожных условиях и бездорожье, отличаются наличием усиленной несущей рамы, блокируемой трансмиссии, двухступенчатой раздаточной коробки с понижающей передачей, односкатных колес на всех осях, широкопрофильных шин увеличенного диаметра с хорошо развитым рисунком протектора, системы регулирования давления воздуха в шинах, энергоемкой (в ряде случаев независимой) подвески с большими вертикальными ходами и стабилизаторами поперечной устойчивости, седельным устройством с более значительными, чем у дорожных моделей, углами перемещения. Увеличены также дорожный просвет, продольный и поперечный радиусы проходимости.

Количество управляемых колес у тягачей зависит от числа осей и расположения их по базе. На большегрузных моделях в связи с увеличенными нагрузками на управляемые колеса и для повышения надежности применяются двухконтурные системы. Их применение, прежде всего, вызвано на тех автомобилях, где усилие на рулевое колесо, в случае выхода из строя гидроусилителя, превышает 600 Н. Эти системы характеризуются гидравлической избыточностью. Работа каждого контура контролируется с помощью индикатора расхода. Насос каждого контура имеет разные приводы — обычно от двигателя и от устройства, работа которого зависит от скорости движения тягача, например от коробки передач. В соответствии с этим, если двигатель или один из контуров рулевого управления выходит из строя, остается возможность управления автомобилем с помощью исправного контура. Еще большей степенью надежности обладает трехконтурная система, в которой один насос приводится от двигателя, а оставшиеся два — от коробки передач. Иногда устанавливают резервный гидронасос с автономным приводом.

Для погрузки (разгрузки) некоторых видов строительно-дорожной техники на платформу прицепного звена тягачи оборудуются тросовой лебедкой или насосом, который питает гидравлическую лебедку, установленную на прицепном составе. Нередко автомобили оснащаются дополнительным источником электроэнергии или системой автономного электроснабжения, которые обеспечивают привод электрогидростанции находящейся на прицепной технике.

Тягачи последнего поколения оснащаются бортовой информационно-управляющей системой. Она информирует водителя о режимах функционирования агрегатов и систем автомобиля. Все данные выводятся на жидкокристаллический дисплей. Кроме этого, обеспечивается автоматическая защита агрегатов и систем для предотвращения аварийных режимов эксплуатации, а следовательно, для исключения отказов.

Огромное внимание уделяется вопросам повышения эффективности работы водителя. Кабины тягачей имеют продуманную планировку, тщательно проработанную эргономику рабочего места водителя; во внутренней отделке применяются современные высококачественные материалы, используются системы обеспечивающие создание оптимального микроклимата (отопление, вентиляция, кондиционирование), снижение вибрационных и звуковых нагрузок.