RU2791699C1

RU2791699C1 - High-capacity road train

Info

Publication number: RU2791699C1
Application number: RU2022131964A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Лытов; Евгений Владимирович Сухоруков; Денис Викторович Цирик
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2023-03-13

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: high-capacity road train consists of a truck-tractor and a semi-trailer-heavy truck with a cargo platform, the fifth-wheel coupling device of which is made with the possibility of moving in the longitudinal direction due to the gearing. A metal base plate is fixed on the frame of the truck-tractor, in which strain gauge sensors are installed on the sides to control the loading of the fifth wheel, frame and axles of the truck-tractor. Above the base plate is a sliding metal plate with a fifth-wheel coupling. A toothed rack is located along the base plate in the middle. The sliding plate in the front and rear parts has two gearboxes with gear wheels interacting with the rack. Limit switches are installed at the ends of the rack. All electrical elements of the circuit are connected via cables to a modulator and a control unit located in the cab of the truck-tractor with a monitor that displays current information from sensors.

EFFECT: increasing the efficiency of using truck-tractors as part of road trains with high-capacity semi-trailer-heavy trucks of different connecting dimensions and weights.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкциях автомобилей-тягачей седельных, используемых совместно с полуприцепами-тяжеловозами. The invention relates to the field of transport engineering and can be used in the design of truck tractors used in conjunction with heavy semi-trailers.

Известна конструкция большегрузного автопоезда (патент РФ №2659126 С1, МПК B62D 53/04), состоящая из автомобиля-тягача и полуприцепа. Рама полуприцепа имеет уступ, к которому присоединяется опорный лист со шкворнем, шарнирно связанным с седельно-сцепным устройством автомобиля-тягача. В опорном листе уступа полуприцепа выполнен сквозной паз с подвижно размещенным шкворнем, подпружиненным винтовыми цилиндрическими пружинами. На уступе рамы закреплен корпус гидроцилиндра, а его шток шарнирно присоединен к шкворню. Гидроцилиндр трубопроводами соединен с гидрораспределителем, закрепленным на раме автомобиля-тягача, и его золотник с помощью зубьев связан с ответными зубьями, выполненными на шкворне, при этом сам гидрораспределитель подключен к гидростанции, расположенной на автомобиле-тягаче. При маневрировании автомобиля-тягача и полуприцепа за счет возможности перемещения полуприцепа в продольной его плоскости обеспечивается повышение надежности ходовых частей и рамы автомобиля-тягача.A well-known design of a heavy-duty train (RF patent No. 2659126 C1, IPC B62D 53/04), consisting of a tractor and a semi-trailer. The semi-trailer frame has a ledge, to which a base plate with a kingpin is attached, pivotally connected to the fifth wheel of the tractor vehicle. In the base sheet of the ledge of the semi-trailer, a through groove is made with a movably placed pivot, spring-loaded with helical coil springs. The body of the hydraulic cylinder is fixed on the ledge of the frame, and its rod is pivotally attached to the king pin. The hydraulic cylinder is connected by pipelines to the hydraulic distributor mounted on the frame of the tractor vehicle, and its spool is connected by means of teeth to the reciprocal teeth made on the pivot, while the hydraulic distributor itself is connected to the hydraulic station located on the tractor vehicle. When maneuvering a tractor vehicle and a semi-trailer, due to the possibility of moving the semi-trailer in its longitudinal plane, the reliability of the chassis and frame of the tractor vehicle is increased.

Несмотря на достигнутую эффективность предложенного технического решения, оно имеет некоторые недостатки. При использовании автомобиля-тягача с различными по присоединительным размерам и массам полуприцепами, в том числе с изогнутой (гусачной) частью рамы полуприцепа, учитывается только радиус передней части автомобиля-тягача, а внутренний радиус передней части полуприцепа, наличие изогнутой части рамы и масса, приходящаяся на колеса автомобиля-тягача через седельно-сцепное устройство, от полуприцепа, не учитываются.Despite the achieved efficiency of the proposed technical solution, it has some disadvantages. When using a tractor vehicle with semi-trailers of various connecting dimensions and weights, including those with a curved (catcher) part of the semi-trailer frame, only the radius of the front part of the tractor vehicle is taken into account, and the inner radius of the front part of the semi-trailer, the presence of a curved part of the frame and the mass attributable to to the wheels of a tractor vehicle through a fifth wheel coupling, from a semi-trailer, are not taken into account.

Таким образом, данное конструктивное решение имеет ограниченный характер применения, одна модель автомобиля-тягача сцепляется с ограниченным количеством полуприцепов, подходящих только по присоединительным параметрам. Кроме того, не предусмотрен контроль распределения нагрузки на колеса автомобиля-тягача, приходящейся от полуприцепа, что при динамичном криволинейном движении автопоезда может негативно сказаться на ресурсе колесного движителя и безопасности маневрирования автопоезда в целом, особенно на меняющихся углах профиля дороги.Thus, this design solution has a limited application, one model of a tractor vehicle is coupled to a limited number of semi-trailers that are suitable only for connecting parameters. In addition, there is no control over the distribution of the load on the wheels of the tractor car from the semi-trailer, which, with dynamic curvilinear movement of the road train, can adversely affect the resource of the wheel mover and the safety of maneuvering the road train as a whole, especially at changing corners of the road profile.

Также известна конструкция большегрузного автопоезда (патент РФ №2214338 С1, МКП B62D 53/04), принятая в качестве прототипа, которая состоит из автомобиля-тягача и полуприцепа. На раме автомобиля-тягача установлены зубчатые рейки, взаимодействующие с зубчатыми секторами, установленными на дополнительном корпусе, к которому крепится седельно-сцепное устройство. При маневрировании большегрузного автопоезда за счет перемещения зубчатых реек происходит линейное перемещение полуприцепа вдоль рамы седельного тягача, позволяющее увеличивать зазор между кабиной автомобиля-тягача и передней торцевой частью полуприцепа, исключая контакт между ними. Данное конструктивное решение также имеет ограниченный характер применения, так как одна модель автомобиля-тягача может сцепляться с ограниченным количеством полуприцепов, подходящих по присоединительным размерам. Кроме того, конструкцией не предусмотрен контроль распределения нагрузки на раму автомобиля-тягача, приходящейся через седельно-сцепное устройство от полуприцепа, что может сказаться на надежности колесного движителя автомобиля-тягача и иметь небезопасный характер использования при динамичном маневрировании.Also known is the design of a heavy-duty train (RF patent No. 2214338 C1, MCP B62D 53/04), adopted as a prototype, which consists of a tractor and a semi-trailer. Gear racks are installed on the frame of the vehicle-tractor, interacting with gear sectors mounted on an additional body, to which the fifth wheel coupling is attached. When maneuvering a heavy-duty road train, due to the movement of the gear racks, the semi-trailer moves linearly along the frame of the truck tractor, which makes it possible to increase the gap between the cab of the truck-tractor and the front end of the semi-trailer, excluding contact between them. This constructive solution also has a limited application, since one model of a tractor car can be coupled with a limited number of semi-trailers that are suitable in terms of connecting dimensions. In addition, the design does not provide for control of the load distribution on the frame of the tractor vehicle, which comes through the fifth wheel coupling from the semi-trailer, which can affect the reliability of the wheel mover of the tractor vehicle and be unsafe for use during dynamic maneuvering.

В патентах РФ №2659126 С1 и №2214338 С1 в составе автопоездов используются полуприцепы с практически ровной грузовой платформой, без изгибающейся рамы, использование полуприцепов с высоким изгибом рамы в составе автопоездов с предложенными авторами патентов техническими решениями будет иметь малоэффективный характер.In the patents of the Russian Federation No. 2659126 C1 and No. 2214338 C1, semi-trailers with an almost flat loading platform, without a bending frame, are used as part of road trains;

Задачей изобретения является повышение эффективности использования автомобилей-тягачей седельных в составе автопоездов с различными по присоединительным размерам и массам полуприцепами-тяжеловозами, где функция кинематической совместимости автомобилей-тягачей седельных с колесной формулой 6×6 и 8×8 и полуприцепов-тяжеловозов в различных классах грузоподъемности является важной.The objective of the invention is to increase the efficiency of the use of truck tractors as part of road trains with different connecting dimensions and weights of semi-trailers-heavy trucks, where the kinematic compatibility function of truck tractors with a wheel arrangement of 6 × 6 and 8 × 8 and semi-trailers-heavy trucks in various load classes is important.

Актуальность изобретения обусловлена необходимостью сцепки большинства имеющихся и вновь разрабатываемых автомобилей-тягачей седельных (с различными колесными базами и количеством осей) с имеющимися и вновь разрабатываемыми полуприцепами-тяжеловозами в различных классах грузоподъемности с учетом присоединительных размеров, обеспечивающих допустимую кинематическую совместимость, а также допустимых контролируемых нагрузок, приходящихся на шасси автомобилей-тягачей седельных от полуприцепов через седельно-сцепные устройства.The relevance of the invention is due to the need to couple the majority of existing and newly developed truck tractors (with different wheelbases and the number of axles) with existing and newly developed heavy-duty semi-trailers in various load classes, taking into account the connecting dimensions that provide permissible kinematic compatibility, as well as permissible controlled loads falling on the chassis of truck tractors from semi-trailers through fifth wheel couplings.

На фиг. 1 приведен общий типовой вид автомобиля-тягача седельного с полуприцепом-тяжеловозом (вид сбоку), на фиг. 2 - общий вид автомобиля-тягача седельного с допустимыми присоединительными размерами (вид сверху), на фиг. 3 - общий вид полуприцепа-тяжеловоза с допустимыми присоединительными размерами (вид сверху), на фиг. 4 - схема автомобиля-тягача седельного с системой контроля нагрузки, приходящейся на раму и оси, и системой перемещения платформы в продольном (осевом) направлении (вид сверху), на фиг. 5 - общий вид седельно-сцепного устройства с системой контроля нагрузки приходящейся на раму и оси и системой перемещения платформы (вид сзади), на фиг. 6 - общий вид седельно-сцепного устройства с системой контроля нагрузки, приходящейся на раму и оси (вид сбоку).In FIG. 1 shows a general typical view of a truck tractor with a heavy-duty semi-trailer (side view), in Fig. 2 is a general view of a truck tractor with permissible connecting dimensions (top view), in Fig. 3 is a general view of a semi-trailer-heavy truck with permissible connecting dimensions (top view), in Fig. 4 is a diagram of a truck tractor with a load control system for the frame and axles, and a system for moving the platform in the longitudinal (axial) direction (top view), in Fig. 5 is a general view of a fifth wheel coupling with a load control system for the frame and axles and a platform movement system (rear view), in Fig. 6 is a general view of a fifth wheel coupling with a load control system for the frame and axles (side view).

Автопоезд (фиг. 1) состоит из автомобиля-тягача седельного 1 и полуприцепа-тяжеловоза с грузовой платформой 2, изогнутой рамой (гусачной частью) 3 и грузовой площадкой 4. Автомобиль-тягач седельный и полуприцеп-тяжеловоз предназначены для перевозки объектов, например, гусеничных машин 5.The road train (Fig. 1) consists of a truck tractor 1 and a heavy semi-trailer with a loading platform 2, a curved frame (caterpillar part) 3 and a loading platform 4. cars 5.

Автомобиль-тягач седельный из состава автопоезда имеет следующие допустимые присоединительные размеры (фиг. 2): внутренний радиус передней части R₁, то есть расстояние ближайшей (противоположной) точки автомобиля-тягача седельного до передней (гусачной) части полуприцепа, и радиус габарита задней части R₂, то есть расстояние от центра седельно-сцепного устройства до крайней точки задней части автомобиля-тягача седельного.The truck-tractor from the composition of the road train has the following permissible connecting dimensions (Fig. 2): the inner radius of the front part R ₁ , that is, the distance of the nearest (opposite) point of the truck-tractor to the front (catcher) part of the semi-trailer, and the radius of the rear part R ₂ , that is, the distance from the center of the fifth wheel coupling to the extreme point of the rear of the truck tractor.

Полуприцеп-тяжеловоз имеет следующие допустимые присоединительные размеры (фиг. 3): радиус габарита передней части R₃, то есть расстояние от шкворня до крайней (передней) части полуприцепа, и внутренний радиус R₄, то есть расстояние от шкворня до близлежащей части механизма опорного устройства полуприцепа, ступеньки.The semi-trailer-heavy truck has the following permissible connecting dimensions (Fig. 3): the radius of the clearance of the front part R ₃ , that is, the distance from the king pin to the extreme (front) part of the semi-trailer, and the inner radius R ₄ , that is, the distance from the king pin to the nearby part of the support mechanism semi-trailer devices, steps.

На раме 6 с поперечинами 7 (фиг. 4 и 5) автомобиля-тягача седельного закреплена металлическая плита-основание 8, в которой установлены тензометрические датчики 9. Над металлической плитой-основанием 8 установлена скользящая металлическая плита 10, на которой закреплено седельно-сцепное устройство 11 под шкворень 21 (фиг. 6) опорной плиты полуприцепа-тяжеловоза. В боковинах скользящей плиты 10 расположены сквозные цилиндрические отверстия 12 (фиг. 4), соосные с глухими, идентичными по проходному сечению, отверстиями в плите-основании 8 (фиг. 5), в которых установлены стопорные пальцы с электромагнитными замками «отпирания - запирания» 13 (фиг. 5 и 6). Посередине плиты-основания 8, вдоль всей ее длины выполнена канавка с прямозубчатой рейкой 14 (фиг. 4 и 5). В передней и задней частях скользящей плиты 10, соосно рейке 14, установлены редукторы 15 (фиг. 4-6) с зубчатыми колесами, которые приводятся в действие электромоторами 16 с датчиками размыкания контактов цепи 17 (фиг 4 и 6). На концах рейки 14 установлены концевые выключатели 18. Все электрические элементы схемы (электромоторы с датчиками размыкания контактов цепи) через электрическую связь (кабели) подключены к преобразователю напряжения (модулятору) 19 и блоку управления 20 (фиг. 4).On the frame 6 with crossbars 7 (Fig. 4 and 5) of the truck tractor, a metal base plate 8 is fixed, in which strain gauge sensors 9 are installed. A sliding metal plate 10 is installed above the metal base plate 8, on which the fifth wheel coupling is fixed 11 under the king pin 21 (Fig. 6) of the base plate of the semi-trailer-heavy truck. In the sidewalls of the sliding plate 10 there are through cylindrical holes 12 (Fig. 4), coaxial with deaf, identical in flow section, holes in the base plate 8 (Fig. 5), in which locking fingers with electromagnetic locks "unlocking - locking" are installed 13 (FIGS. 5 and 6). In the middle of the base plate 8, along its entire length, a groove with a straight-toothed rack 14 is made (Fig. 4 and 5). In the front and rear parts of the sliding plate 10, coaxially with the rail 14, gearboxes 15 (Fig. 4-6) with gears are installed, which are driven by electric motors 16 with sensors for opening circuit contacts 17 (Fig. 4 and 6). Limit switches 18 are installed at the ends of the rail 14. All electrical elements of the circuit (electric motors with circuit contact opening sensors) are connected via electrical connection (cables) to the voltage converter (modulator) 19 and the control unit 20 (Fig. 4).

С целью соблюдения присоединительных размеров R₃ и R₄ полуприцепа-тяжеловоза и рационального распределения массы полуприцепа, приходящейся на раму и оси седельного автомобиля-тягача через седельно-сцепное устройство, конструкцией автомобиля-тягача седельного предусмотрено наличие седельно-сцепного устройства с системой контроля нагрузки в виде тензометрических датчиков 9, установленных в плите-основании 8 по четыре штуки с левой и правой сторон таким образом, что при перемещении скользящей плиты 10, производится постоянный контроль нагрузки во избежание превышения значений, установленных заводом-изготовителем автомобиля-тягача седельного.In order to comply with the connecting dimensions R ₃ and R ₄ of the semi-trailer-heavy truck and the rational distribution of the mass of the semi-trailer falling on the frame and axles of the truck tractor through the fifth wheel coupling, the design of the truck tractor provides for the presence of a fifth wheel coupling with a load control system in in the form of strain gauge sensors 9 installed in the base plate 8, four pieces on the left and right sides in such a way that when the sliding plate 10 moves, the load is constantly monitored in order to avoid exceeding the values set by the manufacturer of the truck tractor.

При проведении сцепки автомобиля-тягача седельного и полуприцепа-тяжеловоза, с целью их совместного использования с учетом соблюдения присоединительных размеров R₁, R₂, R₃ и R₄ и недопущения повреждения их конструкции, водителем через блок управления 20 подается сигнал на «отпирание» электромагнитных замков 13 со стопорными пальцами, и включается управление электромоторами 16 привода редукторов 15. В открытом положении электромагнитные замки 13 не препятствуют взаимному перемещению плиты-основания 8 и скользящей плиты 10.When coupling a truck-tractor truck and a heavy-duty semi-trailer, in order to use them together, taking into account the observance of the connecting dimensions R ₁ , R ₂ , R ₃ and R ₄ and preventing damage to their structure, the driver sends a signal to "unlock" through the control unit 20 electromagnetic locks 13 with locking fingers, and the control of the electric motors 16 of the gearbox drive 15 is switched on. In the open position, the electromagnetic locks 13 do not interfere with the mutual movement of the base plate 8 and the sliding plate 10.

При передаче крутящего момента от электромоторов 16 через редукторы 15, зубчатые колеса которых находятся в зацеплении с рейкой 14, происходит продольное осевое перемещение скользящей плиты 10 вперед или назад в пределах, ограниченных длинной опорной плиты-основания 8, а также датчиками размыкания контактов цепи 17 и концевыми выключателями 18.When transmitting torque from electric motors 16 through gearboxes 15, the gears of which are engaged with the rack 14, there is a longitudinal axial movement of the sliding plate 10 forward or backward within the limits limited by the long base plate-base 8, as well as by the sensors for opening the contacts of the circuit 17 and limit switches 18.

Установив скользящую плиту 10 с седельно-сцепным устройством 11 на достаточном для сцепки и эксплуатации с полуприцепом-тяжеловозом расстояниями L₂ и L₃ (фиг. 1), водителем через блок управления 20 подается сигнал на «запирание» электромагнитных замков 13, стопорные пальцы которых входят в отверстия 12 плиты-основания 8.Having installed the sliding plate 10 with the fifth wheel coupling device 11 at distances L ₂ and L ₃ sufficient for coupling and operation with a semi-trailer-heavy truck (Fig. 1), the driver sends a signal through the control unit 20 to “lock” the electromagnetic locks 13, the locking fingers of which enter the holes 12 of the base plate 8.

В ходе погрузки объектов транспортировки на полуприцеп-тяжеловоз за счет тензометрических датчиков 9 и блока управления, водителем контролируется нагруженность седельно-сцепного устройства, рамы и осей автомобиля-тягача седельного. Алгоритмы работы системы контроля нагрузки, приходящейся на раму и оси автомобиля-тягача седельного, и системы управления перемещением и фиксации скользящей плиты 10 обеспечиваются модулятором 19.During the loading of transportation objects onto a semi-trailer-heavy truck due to strain gauges 9 and the control unit, the driver controls the loading of the fifth wheel coupling, frame and axles of the truck tractor. The algorithms of the system for controlling the load on the frame and axles of the truck tractor, and the system for controlling the movement and fixation of the sliding plate 10 are provided by the modulator 19.

Модулятор передает принятые сигналы через электрические связи на монитор блока управления, установленного в кабине, в виде цифровых и схематичных данных о положении скользящей плиты 10 и нагрузке на седельно-сцепное устройство, раму и оси автомобиля-тягача седельного.The modulator transmits the received signals via electrical connections to the monitor of the control unit installed in the cab, in the form of digital and schematic data on the position of the sliding plate 10 and the load on the fifth wheel coupling, frame and axles of the truck tractor.

Дополнительно, с целью повышения универсальности конструкции, система перемещения скользящей плиты в продольном направлении и механизмы фиксации (электромагнитные замки 13 со стопорными пальцами) могут приводиться в действие силами двух человек в ручном режиме.Additionally, in order to increase the versatility of the design, the system for moving the sliding plate in the longitudinal direction and the locking mechanisms (electromagnetic locks 13 with locking fingers) can be operated by two people in manual mode.

В данном случае блок управления 20 переводится в режим «контроль», на электродвигатели 16 и электромагниты замков 13 напряжение не подается. Стопорные пальцы переводятся в открытое положение за кольца и шплинтуются. На корпусах редукторов 15 предусмотрены внешние механизмы привода с отсоединяемыми приводными ручками 22, при вращении которых приводятся в действие редукторы и скользящая плита 10 перемещается вперед или назад, данные о ее положении и нагрузках через модулятор подаются на блок управления. Стопорные пальцы электромагнитных замков 13 переводятся в закрытое положение в обратной последовательности.In this case, the control unit 20 is switched to the "control" mode, the electric motors 16 and the electromagnets of the locks 13 are not energized. The locking fingers are moved to the open position by the rings and are cottered. On the gearbox housings 15, external drive mechanisms are provided with detachable drive handles 22, during the rotation of which the gearboxes are activated and the sliding plate 10 moves forward or backward, data on its position and loads are fed to the control unit through the modulator. The locking pins of the electromagnetic locks 13 are moved to the closed position in reverse order.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого технического решения в сравнении с известными конструкциями очевидно, так как повышение кинематической совместимости между транспортными средствами (автомобилями-тягачами седельными и полуприцепами-тяжеловозами с изогнутыми частями рам) обеспечивает сокращение затрат на содержание парка автопоездов седельных за счет возможности сцепки разных моделей автомобилей-тягачей седельных с большим количеством моделей полуприцепов-тяжеловозов с изогнутой рамой (гусачной частью), а устройства контроля распределения нагрузки на раму и оси автомобилей-тягачей седельных позволяет повысить ресурс рамы, элементов подвески и колесного движителя автомобилей-тягачей седельных.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with known designs is obvious, since the increase in kinematic compatibility between vehicles (tractor trucks and semi-trailers with curved frame parts) reduces the cost of maintaining a fleet of truck trains due to the possibility of coupling different models truck tractors with a large number of models of semi-trailers-heavy trucks with a curved frame (tracked part), and control devices for the distribution of load on the frame and axles of truck tractors can increase the resource of the frame, suspension elements and wheel propulsion of truck tractors.

Claims

A heavy-duty road train consisting of a truck-tractor and a semi-trailer-heavy truck with a cargo platform, the fifth wheel-coupling device of which is made with the possibility of moving in the longitudinal direction due to the gear, characterized in that a metal base plate is fixed on the frame of the truck-tractor, in which strain gauges are installed on the sides to control the loading of the fifth wheel, frame and axles of the fifth wheel tractor, above the base plate there is a sliding metal plate with a fifth wheel coupling, in the sidewalls of which there are through cylindrical holes for electromagnetic locks with locking fingers , coaxial with blind holes in the base plate, along the base plate in the middle there is a gear rack, the sliding plate in the front and rear parts has two gearboxes with gear wheels interacting with the rack, the gearboxes have an electric drive with circuit contact opening sensors, as well as a manual drive using removable handles, limit switches are installed at the ends of the rail, all electrical circuit elements are connected via cables to a modulator and a control unit located in the cab of a truck tractor, with a monitor that displays current information from sensors in the plate - based on the load on the fifth wheel coupling, the frame and axles of the truck tractor and the location of the sliding plate with the fifth wheel coupling device, the locking fingers of the electromagnetic locks are made with the possibility of manual unlocking and locking.