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 Директиве 94/20/ЕС, и эта директива больше не является действующим документом. EUR-Lex указывает датой окончания её действия 31 октября 2014 года: Статья 19 Регламента (ЕС) № 661/2009 отменила её — в списке из сорока девяти директив — с 1 ноября 2014 года. Это постановление, в свою очередь, впоследствии тоже было отменено — статья 18 Регламента (ЕС) 2019/2144 отменяет его с даты применения этого постановления, которую статья 19 устанавливает как 6 июля 2022 года, а EUR-Lex указывает датой окончания действия 661/2009 5 июля 2022 года. Приложение I к Регламенту (ЕС) 2019/2144, перечень правил ООН, на который ссылается его статья 4(2), содержит позицию 55 — механические сцепные устройства составов транспортных средств, серия поправок 01, Официальный журнал ЕС L 153, 15.6.2018, с. 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 Правил ООН № 55 здесь не воспроизводится, потому что открыть его не удалось.

Пункт 1.3.7 приложения I делил седельно-сцепные устройства на Class G 50, стандартные седельно-сцепные устройства 50, и Class G 50-X, нестандартные седельно-сцепные устройства 50. Пункт 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 — пункт 8.1 приложения V связывал его с ISO 337, а пункт 4.8.2 приложения VI задавал цилиндрической части шкворня Class H 50 диаметр 50,8 мм — тот самый двухдюймовый шкворень в единицах, которыми реально пользуется мастерская.

Пункт 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. Пункт 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.

Пункт 2.1.18 приложения I 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

Пункт 2.1.19 приложения I 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. Пункт 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; остальные данные этого прицепа, включая ожидаемый им диапазон высоты сцепки, приведены на странице Krone Profi Liner.

Kögel сопоставляет тот же показатель не с одним значением, а с исполнением рамы: в модельном ряду Kögel Cargo 90-мм шея рамы рассчитана на технически допустимую нагрузку на седельно-сцепное устройство 12 000 кг как на двухосном, так и на трёхосном полуприцепе, 120-мм шея — на 15 000 кг на трёхосном Cargo P120, а та же 120-мм шея с более высоким рейтингом — на 18 000 кг на трёхосном Nordic P120; ступенчато меняется и нагрузка на осевой агрегат — с 18 000 кг на двухосном полуприцепе до 27 000 кг на каждом трёхосном.

Сопоставим это с тем, на что была рассчитана стандартная сцепка. Пункт 7.10.2 приложения V 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 Правила ООН № 55 требуют 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. Перевозка техники — вот где запас сужается: снятая с сайта Nooteboom брошюра для полуприцепа-тяжеловоза Nooteboom MCOS, сегодня открываемая только как архивная копия Internet Archive, указывала нагрузку на седельно-сцепное устройство 18,0 т для пяти из шести перечисленных типов и 14,0 т для шестого — MCOS-41-03(EB), — со сноской «Weights depending on version» («массы зависят от исполнения»). Запас сужается в двух местах: у плотно загруженных полуприцепов, сильно нагружающих шею рамы, 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. Не каждый производитель указывает диапазон одинаково: Schmitz Cargobull публикует для самосвального полуприцепа S.KI SOLID два диапазона — от 1 140 до 1 265 мм в гружёном состоянии и от 1 170 до 1 295 мм в порожнем, так что транспортное средство, которому нужно вписаться в оба, — это гружёное.

Регулировка происходит на тягаче. JOST выпускает JSK 37 C в четырёх высотах, H = 150, 185, 250 и 300 мм, а таблица 7 Директивы 94/20/ЕС 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. Пункт 2.5.1 приложения VII 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

Приложение V объясняло, почему подходящая по размеру сцепка всё же может оказаться неверной. Пункты 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. Пункт 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°. Пункт 7.5 требовал, чтобы запорный механизм фиксировал шкворень двумя способами принудительной (геометрической) фиксации, первый из которых срабатывал автоматически при сцепке. Пункт 4.6.2.2 приложения VI 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.

Чтение четырёх показателей для смешанного парка

Сама проверка короткая. Табличка 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 — несёт класс, D и U. Нагрузка на шкворень и диапазон высоты прицепа берутся из паспорта производителя, а высота седельно-сцепного устройства тягача — это измерение. Далее нагрузку на шкворень сверяют 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 семи 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. Пункт 1.6 приложения VI 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 стоянке — цифры для той сцепки, к которой она прикручена, а не для целого класса оборудования.