11 декабря 2017г.  в №12 журнала «Бюллетень транспортной информации», рекомендованном ВАК РФ, опубликована статья Сливинского Е.В., Корчагина В.А.  и Ризаевой Ю.Н. соответственно под названием «К модернизации тягово–сцепных устройств для легковесных автопоездов». Содержание статьи базируется на проводимой ЕГУ им. И.А. Бунина совместно с ЛГТУ НИР (кафедра «Управление автотранспортом») на тему «Разработка организационных и технических мероприятий по повышению эксплуатационной надёжности и эффективности использования автотранспортных средств».

      В большинстве своем конструкции прицепов представляют собой сварную стальную раму, состоящую из двух лонжеронов и поперечин. В средней части рамы приварены кронштейны для крепления подвески колес и амортизаторов. К передним концам лонжеронов присоединено замковое устройство, на раме установлен цельнометаллический кузов с тентом. Для того, чтобы легковой автомобиль мог буксировать прицеп, он оборудуется стандартным тяговым сцепным устройством по ОСТ37.001.096–77, выполненном в виде шара, взаимосвязанного с замковым устройством прицепа (см. рис.) Важнейшим показателем тягово-сцепного устройства автомобиля является способность выдерживать горизонтальные и вертикальные динамические нагрузки, передаваемые со стороны замкового устройства прицепа. В практике распространены самые разнообразные варианты конструкций замковых устройств, причем наибольшее распространение получили устройства с фиксацией шаровой головки при помощи клина.

Для сцепки прицепа с автомобилем, снабжённым таким устройством, предварительно удаляют шплинт из отверстия фиксатора и рычага. Затем подают вверх до отказа фиксатор и отводят в крайнее переднее положение рычаг. Такое действие рычага способствует передвижению в заднее положение клина, освобождая отверстие шарового гнезда. Затем, удерживая рычаг в крайнем верхнем положении, надевают замковое устройство на шаровую головку буксирного устройства и переводят рычаг в первоначальное положение. После этого опускают фиксатор в нижнее положение до совмещения отверстий в нем и рычаге и шплинтуют их шплинтом.

Анализируя вышеописанную операцию по сцепу автомобиля с прицепом видно, что она во-первых трудоемка, требует ряда последовательных согласованных операций и самое главное то, что все описанные детали устройства в итоге шплинтуются вручную.

           Анализ многочисленных библиографических источников, а также отечественных и зарубежных патентов (SU1659235, RU2032553, DE3824028, US3909033, EP1236590, EP0481765 и др.) позволил разработать перспективное сцепное устройство для таких автопоездов, которое признано изобретением (RU2547958).

     Расчёт на прочность указанных деталей для грузопассажирского автомобиля повышенной проходимости ВАЗ-2121 «НИВА»  транспортирующего одноосный прицеп модели МАЗ-8111  полной массой 300 кг показал, что усилие в сцепе в данном случае можно принять равным Р_т=226,3 кгс, а при торможении Р_тор=144,9 кгс. Видно, что наибольшим значением силы, приложенной к сцепному устройству автопоезда, является значение ее в момент трогания с места и равное Р_Т = 226,3 кгс. В этом случае напряжения смятия составляют  s_см =12 МПа, что значительно ниже допускаемых значений 130 МПа.

  Для установления  геометрических размеров винтовой  цилиндрической пружины сжатия 7, а также считая, что она должна препятствовать продольному перемещению пальцу фиксатора 5 в том случае, когда происходит резкое торможение автопоезда и усилие приложенное к ней от пальца фиксатора достигает значенияР_тор=144,9 кгс что может привести к расцепу звеньев автопоезда воспользуемся ГОСТ 1377-86 и выберем пружину со следующими характеристиками: наружный диаметр пружины D₁ = 52,0 мм, средний диаметр D = 45,0 мм, диаметр витка d = 7,0 мм, t= 14,0 мм, число витков 9 шт., свободная длина пружины l₀ = 137,0 мм,  длина в сжатом состоянии l₃ = 74,0 мм, усилие сжатия 170,0 кг, материал проволока Ст60С2 по ГОСТ 8560-78.

    Для автоматизации расчётов применительно к различным конструкциям автопоездов, грузоподъёмность которых лежит в пределах 160 – 500 кг предусмотренных ГОСТ разработана программа для ЭВМ с использованием языка Delphi, с помощью которой для ряда грузоподъёмностей рассчитаны и подобраны соответствующие рациональные геометрические и кинематические параметры узлов и деталей предложенного устройства,

         Результаты исследования рекомендуются к внедрению автотранспортным предприятиям, как Липецкой области РФ, так и другим регионам Российской Федерации, эксплуатирующим легковесные автомобильные поезда, а так же научным и производственным подразделениям автомобильной промышленности, как в нашей стране, так и за рубежом, проектирующим и выпускающим подобную технику.