Шкворень и седельно-сцепное устройство: что делает тягач и полуприцеп совместимыми

Тягач и полуприцеп, купленные у разных продавцов, — это две половины одной машины, и то, сложится ли из них работающая комбинация, решают четыре показателя. Ни один из них не является полной массой. Три из них выбиты на металле, а четвёртый измеряется рулеткой.

Это класс сцепного устройства, D-значение в килоньютонах, вертикальная нагрузка U в тоннах и высота сцепки в миллиметрах. Комбинация может быть законной по массе, иметь корректно оформленные таблички с обеих сторон — и всё равно оказаться неверной парой, потому что четвёртый показатель выходит за пределы диапазона, для которого построен полуприцеп.

Откуда берутся буквенные обозначения классов

Классификация, которой все продолжают пользоваться, была записана в Directive 94/20/EC, и эта директива больше не является действующим документом. EUR-Lex указывает датой окончания её действия 31 октября 2014 года: Article 19 Regulation (EC) No 661/2009 отменил её — в списке из сорока девяти директив — с 1 ноября 2014 года. Это постановление, в свою очередь, впоследствии тоже было отменено — Article 18 Regulation (EU) 2019/2144 отменяет его с даты применения этого постановления, которую Article 19 устанавливает как 6 июля 2022 года, а EUR-Lex указывает датой окончания действия 661/2009 5 июля 2022 года. Annex I к Regulation (EU) 2019/2144, перечень правил ООН, на который ссылается его Article 4(2), содержит позицию 55 — механические сцепные устройства составов транспортных средств, серия поправок 01, OJ L 153, 15.6.2018, p. 179 — применительно к категориям транспортных средств M, N и O. Именно туда перешли эти требования. Ничто ниже не является утверждением о действующем праве в области официального утверждения типа: определения приведены по отменённой директиве, потому что её консолидированный текст от 1 июля 2013 года доступен для просмотра, а действующий текст UN Regulation No 55 здесь не воспроизводится, потому что открыть его не удалось.

Annex I, Section 1.3.7 делил седельно-сцепные устройства на Class G 50, стандартные седельно-сцепные устройства 50, и Class G 50-X, нестандартные седельно-сцепные устройства 50. Section 1.3.8 делал то же самое со стороны полуприцепа: Class H охватывал шкворни, и единственным перечисленным в нём классом был H 50-X — нестандартный. Сам Class H 50 был описан в другом месте — Annex V 8.1 связывал его с ISO 337, а Annex VI 4.8.2 задавал цилиндрической части шкворня Class H 50 диаметр 50,8 мм — тот самый двухдюймовый шкворень в единицах, которыми реально пользуется мастерская.

Section 2.1.11 объяснял, что именно давало слово standard: стандартные сцепные устройства соответствовали стандартным размерам и стандартным характеристическим значениям, заданным в директиве, и были взаимозаменяемы в пределах своего класса, независимо от типа и производителя. Section 2.1.12 определял нестандартные классы как устройства классов от A до J, которые не подпадали под эту классификацию, но при этом могли соединяться со стандартными устройствами соответствующих классов. Взаимозаменяемость в пределах смешанного парка была заложена изначально — при заданном размере и для заданной нагрузки.

Буквенные обозначения классов пережили этот переход без изменений, поэтому именно их до сих пор читают на самом устройстве. JOST описывает свою JSK 37 C как подходящую для 2-дюймовых шкворней (класс G50) согласно ECE R55-01, DIN 74080 и ISO 337, а также для направляющих клиньев согласно ECE R55-01 и DIN 74085; каждый вариант в таблице этого паспорта несёт номер официального утверждения E1 55R-01 0116.

D-значение — это формула, а не паспортный показатель

D выглядит как показатель прочности. На деле это результат расчёта для одной конкретной пары транспортных средств — а это совершенно другое дело.

Annex I 2.1.18 определял D-значение как теоретическую эталонную силу для горизонтальной силы между тягачом и прицепом, принимаемую за основу горизонтальных нагрузок в динамических испытаниях. Для седельно-сцепных устройств на седельных тягачах и транспортных средствах сопоставимого типа D в килоньютонах равно g, умноженному на 0,6 · T · R, делённому на T + R − U. Символы были определены в том же разделе: T — технически допустимая максимальная масса тягача в тоннах, R — технически допустимая максимальная масса полуприцепа в тоннах, U — вертикальная нагрузка на седельно-сцепное устройство в тоннах, а g — ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с². JOST публикует ту же формулу в собственном каталоге.

Подставим реальные цифры. Возьмём условный тягач, зарегистрированный на 18 тонн — масса тягача взята нами; 39 тонн и 12 тонн ниже взяты у Krone — под 39-тонным полуприцепом, передающим 12 тонн на седельно-сцепное устройство: формула даёт 91,8 кН. Если вместо этого принять массу тягача равной 26 тоннам, тот же прицеп даёт 112,6 кН. Оба результата — наши собственные вычисления, отсутствующие в обоих документах, как и обе массы тягача, использованные в них.

Форма формулы важнее любого из двух ответов. По мере роста R значение D приближается к 0,6 · g · T и на этом останавливается — 105,9 кН для 18-тонного тягача, 153,0 кН для 26-тонного, снова наши собственные вычисления на основе принятых нами же масс. Именно допустимая масса самого тягача, а не полуприцепа, задаёт потолок для горизонтальной эталонной силы. Сопоставив эти два потолка со 150 кН, на которые отменённая директива требовала испытывать стандартное сцепное устройство, получаем главный вывод: более лёгкий тягач не может достичь этого показателя ни с каким полуприцепом, а более тяжёлый — превышает его. D становится актуальным вопросом по мере роста массы тягача, а не массы полуприцепа. Какая масса тягача применяется, зависит от колёсной формулы и от того, как были оформлены показатели полной массы.

V-значение относится совсем к другому транспортному средству

Annex I 2.1.19 определял V-значение как теоретическую эталонную силу для амплитуды вертикальной силы между тягачом и прицепами с центральной осью массой более 3,5 тонны. Оно рассчитывалось из эквивалентного вертикального ускорения — 1,8 м/с² при пневматической подвеске или её эквиваленте, иначе 2,4 м/с² — длины грузовой площадки прицепа и теоретической длины дышла.

Каждый из этих терминов относится к сцепке с дышлом. Section 2.1.20 определял прицеп с центральной осью как прицеп, чьи оси расположены настолько близко к его центру тяжести, что на тягач передаётся лишь небольшая вертикальная нагрузка, не превышающая 10 % максимальной массы прицепа или 1 000 кг — смотря что меньше. Полуприцеп делает противоположное: он намеренно передаёт тягачу многие тонны. V — не параметр полуприцепа, и указывать его в спецификации полуприцепа — не ошибка округления, а ошибка категории.

U — показатель, от которого реально зависит покупка

Решение определяется данными производителя, а не какой-либо директивой. Krone публикует для Profi Liner SDP 27 eLB50-CS нагрузку на седельно-сцепное устройство 12 000 кг, нагрузку на ось 27 000 кг, допустимую полную массу 39 000 кг, снаряжённую массу 5 940 кг и технически возможную грузоподъёмность около 33 060 кг. Из этой таблицы вытекают две проверки на непротиворечивость, и это наши расчёты: 12 000 плюс 27 000 дают 39 000 кг полной массы, а 39 000 минус 5 940 кг снаряжённой массы дают 33 060 кг грузоподъёмности. Именно 12 тонн — тот показатель, который нужно взять с собой в разговор о сцепке, потому что именно его прицеп передаёт тягачу при полной загрузке.

Сопоставим это с тем, на что была рассчитана стандартная сцепка. Annex V 7.10.2 требовал, чтобы стандартные седельно-сцепные устройства были пригодны и испытаны на D-значение 150 кН и значение U 20 тонн. Что производят производители сегодня — отдельный вопрос, и эта страница может сообщить лишь о двух случаях, которые были изучены: табличка SAF-Holland, сфотографированная вверху, гласит D=150 KN, U=20 Ton, Class G50, а таблицы выбора JOST для JSK 37 C и JSK 37 CW указывают D-значение 152 кН и нагрузку U 20 т для каждого номера заказа в обеих линейках. Два продукта — ещё не система, и то, что UN Regulation No 55 требует сегодня от стандартного сцепного устройства, здесь не приводится.

Нагрузка на шкворень в 12 тонн под 20-тонной сцепкой оставляет широкий запас, и для обычной европейской работы это и есть весь ответ. Он сужается в двух местах: у плотных грузов, сильно нагружающих горловину, и у тягачей, чья собственная регистрация не может принять 12 тонн через седельно-сцепное устройство без превышения предела ведущей оси. Что из двух срабатывает первым — U сцепки или ось под ней — определяется регистрацией тягача, а не тем, что написано на самой сцепке.

Диапазон высоты — показатель, который измеряют последним

Krone указывает высоту седельно-сцепного устройства SDP 27 без нагрузки не как одно значение, а как диапазон: от 1 050 до 1 200 мм. Если читать это как требование к тягачу, а не как свойство прицепа, это самая полезная строка в паспорте, потому что тягач, чья седельно-сцепная высота выходит за пределы этого диапазона, — неподходящий тягач, что бы ни было написано на табличках. Слишком низко — и прицеп опускается носом вниз; слишком высоко — и площадка идёт носом вверх, что в первую очередь проявляется как внутренняя высота, которую кузов прицепа больше не обеспечивает.

Регулировка происходит на тягаче. JOST выпускает JSK 37 C в четырёх высотах, H = 150, 185, 250 и 300 мм, а Table 7 94/20/EC делила стандартные седельно-сцепные устройства на шесть размеров, от G 50-1 до G 50-6, по размеру H, задаваемому диапазонами от 140–159 мм до 240–260 мм. Сопоставление высот продукции с диапазонами директивы — наше собственное сравнение, а не JOST: 150 мм попадает в первый диапазон, 185 мм — в третий, 250 мм — в шестой, тогда как версия 300 мм оказывается выше верхнего диапазона 240–260 мм, вне любого размера, установленного директивой. Отменённая таблица размеров и действующий модельный ряд больше не описывают одно и то же поле. Annex VII 2.5.1 ограничивал то, как должна была собираться конструкция: сцепки Class G 50 не должны были монтироваться непосредственно на раму транспортного средства, если производитель транспортного средства этого не разрешал, и должны были крепиться к раме посредством монтажной плиты, следуя инструкциям по установке производителя транспортного средства или сцепного устройства. Высота — это решение, принимаемое совместно рамой, монтажной плитой и сцепкой, и оно не зависит от кабины над ним: кабина решает, кто поведёт грузовик, рама решает, с чем он может сцепиться.

Что сцепка обязана позволять прицепу

Annex V объяснял, почему подходящая по размеру сцепка всё же может оказаться неверной. Sections 7.4.1 и 7.4.2 задавали минимальную свободу движения при застёгнутом шкворне: ±90° вокруг вертикальной оси — при этом 7.4.1 прямо указывал, что это не относится к седельно-сцепным устройствам с принудительным рулевым управлением, — и одновременно ±12° вокруг горизонтальной оси, поперечной направлению движения, угол, о котором директива отмечала, что он не обязательно охватывает движение по бездорожью. Section 7.4.3 был скорее потолком, чем полом, — допускался поворот вокруг продольной оси до ±3°, а полностью качающемуся седельно-сцепному устройству разрешалось превышать это значение при условии, что его запорный механизм мог ограничить поворот обратно до ±3°. Section 7.5 требовал, чтобы запорный механизм фиксировал шкворень двумя независимыми способами, первый из которых срабатывал автоматически при сцепке. Annex VI 4.6.2.2 затем задавал испытание, описывающее именно тот отказ, которого реально боятся: для стандартных седельно-сцепных устройств Class G 50, а также для сопоставимых сцепок под тот же диаметр шкворня, при подъёмной силе g · 2,5 · U не должно было происходить отделения шкворня от сцепки. Запас прочности заложен в испытании, а не написан на табличке.

Покупка и эксплуатация смешанного парка

Для покупателя подержанной техники последовательность коротка. Прочитайте табличку сцепного устройства — JOST размещает её сбоку на плите сцепки и указывает, что данные о допустимой нагрузке для его сцепок приведены на табличке или в каталоге продукции, — и зафиксируйте класс, D и U. Возьмите нагрузку на шкворень и диапазон высоты прицепа из паспорта производителя, а не со слов продавца, и измерьте седельно-сцепную высоту тягача. Затем сверьте нагрузку на шкворень с U и с собственной осевой регистрацией тягача, что для трёхосного тягача — совсем другой разговор, чем для двухосного: именно поэтому Scania S-series продаётся в шести колёсных формулах, а не в одной.

Для автопарка те же четыре показателя превращаются в таблицу. Наименьшее U среди сцепок и наибольшую нагрузку на шкворень среди прицепов нужно сравнивать, а не усреднять, а самое узкое пересечение диапазонов высоты и есть реальная взаимозаменяемость парка. Annex VI 1.6 подчёркивал главное: характеристические значения D, S, V и U, на которых основывались испытания, должны были браться из заявки производителя на официальное утверждение типа. Это были заявленные значения, специфичные для одного конкретного устройства, и именно это до сих пор фиксирует табличка на дворе — цифры для той сцепки, к которой она прикручена, а не для целого класса оборудования.