Контроль давления и температуры в шинах. На что стоит обратить внимание?

Собирая мнения производителей датчиков давления и температуры в шинах о работе этих систем, мы выявили ряд спорных моментов. Колебания каких показателей всё-таки опасно «проморгать»? Какие системы предпочесть — внешнего или внутреннего исполнения? Что делать с «человеческим фактором»?

Поэтому мы попросили независимого эксперта — инженера ПТО ЗАО «Стройсервис» Анну Квасову — «стать бесстрастно над белыми и красными» и поделиться своим опытом работы с системами контроля.

А опыт у Анны, нужно сказать, существенный: несколько лет назад она занималась написанием кандидатской диссертации о тепловых разрушениях шин, а сегодня работает на крупном угледобывающем предприятии.

В обязанности специалиста входит, в частности, анализ состояния шин на различной спецтехнике. Поэтому представляем вашему вниманию настоящий профессиональный взгляд изнутри.

— Анна, много ли на рынке сегодня производителей систем контроля давления и температуры в шинах?

— Немало, причём количество их растёт. Когда в 2012 году я начинала работать над диссертацией и делала литературный обзор темы, чаще других упоминалась PressurePro — эта система была на рынке первой или как минимум одной из первых. Помню, что подробно изучала в одном из научных журналов описание применения этих датчиков на технике разреза Виноградовского. Позже появились китайские производители. К ним присоединяются производители техники.

Скажем, собственную систему контроля разработал БЕЛАЗ — она очень близка к PressurePro, но всё-таки своя. Плюс производители шин, например, Michelin, Bridgestone, Triangle. То есть предложений на рынке достаточно.

— Среди упомянутых вами датчиков есть системы и внешнего, и внутреннего исполнения. Одинаковы ли они по функциональности?

— Знаете, я не раз спорила с производителями датчиков внешнего исполнения. Все они позиционируются как датчики давления и температуры.

Но давайте разберёмся: температуру чего может измерить внешний датчик? На этапе накручивания этого датчика на вентиль в него попадает воздух, и вот температуру воздушной камеры датчика таким образом измерить можно. Но температуру внутри шины — скорее всего, нет, поскольку нет циркуляции воздуха.

Представьте: одна сторона машины находится в тени, другая — на солнце, показатели будут совершенно разными. И коэффициент корреляции бесполезно пытаться вывести, слишком много факторов могут оказать влияние.

Но здесь есть нюанс: температуру в шине можно определить и без прямых измерений, по косвенным показателям. Между давлением и температурой, в частности, прямая зависимость: чем выше давление, тем выше температура.

Конечно же, внешние датчики для большого автопарка намного удобнее: их накрутил и поехал. На работы уходит час-полтора. Когда же мы говорим об установке внутренних датчиков, мы подразумеваем очень серьёзные работы — шину придётся разобрать.

Процесс займёт гораздо больше времени. К тому же датчик — это сложная система, он может и выйти из строя, а значит, понадобятся работы по демонтажу колеса.

— На какой же параметр стоит обращать внимание в первую очередь?

— Ключевой нормативный показатель эксплуатационной производительности шины — это ТКВЧ. И каждый производитель регламентирует именно его, указывая условия эксплуатации. И делятся шины на теплостойкие, стандартные и порезостойкие по этому принципу. Один показатель исключает другой: чем более шина порезостойкая, тем менее она теплостойкая. Каждый владелец техники, соответственно, выбирает «резину» под параметры своего производства.

ТКВЧ шины связан с температурой внутри неё. Если ТКВЧ превышается, скорее всего, температура внутри шины будет выше допустимой, вероятно возникновение тепловых разрушений. И на этапе выбора шин предприятие обязательно должно планировать будущее ТКВЧ. Скажем, на наших разрезах в основном эксплуатируются стандартные шины, но на одном из объектов самосвалы перемещаются на большие расстояния, поэтому мы приняли решение для этого разреза приобретать теплостойкие шины.

Если мы говорим о постоянном контроле давления и температуры, я бы выделила именно давление. Скажем, датчик сигнализирует: давление низкое. Значит, водителю нужно остановиться, выйти из кабины, осмотреть шину, от которой поступает сигнал, на предмет наличия механических повреждений, вызвавших утечку воздуха, и, в зависимости от ситуации, принять решение о подкачке этой шины или отправке в ремонт.

Если давление высокое, необходимо снизить нагрузку или скорость — стравливать «горячий» воздух, конечно, нежелательно.

А если превышена температура? В идеале нужно остановиться и остывать. Но кто же в условиях реального производства позволит так работать?

Датчики контроля температуры могут помочь, когда стоит задача выбрать подходящую шину с оптимальным составом резинотехнической смеси. Скажем, на предприятии не могут определиться: взять теплостойкую или стандартную «резину».

Возьмёшь теплостойкую — потеряешь на износе протектора: резина мягче, истирается она быстрее, зато теплоотвод лучше. И вот здесь можно воспользоваться данными с датчиков температуры. У нас сегодня уже есть договорённость с одним из производителей шин по оснащению одной единицы техники такой системой, чтобы отследить динамику колебаний температуры и подобрать наиболее подходящие шины под данные условия эксплуатации.

— Какие факторы могут вызвать изменение давления и, как следствие, температуры внутри шины?

— Резкое снижение давления — это, вероятнее всего, возникновение механического повреждения: пробой или порез шины. Были случаи, когда благодаря системе контроля давления удавалось спасти шину.

Например: водитель наехал на препятствие, повредил шину, система ему просигнализировала о понижении давления, он быстро приехал на ремонт. Ремонт шины получился быстрым и недорогим, потому что всё было сделано оперативно. К слову: в ремонтную зону самосвал приехал с давлением в повреждённой шине 5 бар — это очень низкий показатель. И визуально от колеса с давлением 7 бар оно ничем не отличается, так что без специальных замеров водитель ничего бы не заметил.

Пока самосвал не эксплуатируется, в шинах давление «холодное».

Машина начинает движение — давление вместе с температурой постепенно растёт, поскольку происходит деформация боковины, трение слоёв. Для радиальной шины норма — это повышение изначальных показателей на 15%, если в этот коридор мы укладываемся — значит, всё в порядке. Скажем, для шин Michelin 33.00R51 давление при эксплуатации должно быть в пределах 6,8–7,5 бар. Если давление под 8 бар, я понимаю, что за счёт коэффициента расширения воздуха выросла и температура, причём выросла выше допустимого. Скажем, буквально несколько часов назад мне позвонили с одного из наших разрезов: машины ходили на большое расстояние, нужно посмотреть, всё ли в порядке. Я выгружаю данные по давлению и вижу: на одной машине оно было немного превышено. Возможно, мы её и перегрели. Даю рекомендации: за конкретным самосвалом следить внимательнее, с остальными всё в порядке.

— А может ли температура в шине повыситься резко?

— Да, такое возможно. Например, когда происходит поражение самосвала электрическим током или молнией. Конструкция радиальных шин подразумевает наличие металлокорда — через него заряд уходит в землю. Температура внутри шины резко взлетает, повышается давление, и шину просто разрывает.

Или, скажем, проводят на самосвале сварочные работы, заземление сделали неправильно, а машина ведь с почвой контактирует через шины. И опять: заряд проходит, температура резко возрастает.
То есть такие случаи реальны, но это, скорее, что-то из ряда вон выходящее.

— А может ли получиться так, что шина на протяжении долгого времени будет эксплуатироваться с повышенной температурой?

— Да, конечно, это очень распространённая ситуация. В этом случае в шине начинаются тепловые разрушения: ухудшается адгезия между слоями резины и кордом, начинается расслоение. Бывает, что шину простукиваешь и даже слышишь глухой звук — под протектором пустота. Это значит, расслоение уже пошло.

— Вы упоминали, что есть возможность отследить состояние шин онлайн. Значит, на вашем предприятии датчики интегрированы с системой диспетчеризации?

— Да, это очень важный момент. На предприятии работает автоматическая система контроля, у специалистов есть к ней онлайн-допуск. Машины работают на разрезах — у нас их пять, а я со своего компьютера вижу, какое в данный момент давление в каждой шине.

Можно отследить динамику, построить график — если такая информация необходима. Вижу, например, что давление было низкое, а потом выправилось — значит, водитель подкачивает колесо. Я передаю информацию механикам: с колесом что-то не в порядке, обратите внимание. Таким образом, мы заметно повышаем культуру эксплуатации.

— Системы контроля давления и температуры в шинах — это однозначно не новинка на рынке. Но насколько они популярны на российских предприятиях? Знают ли наши промышленники о таких решениях и считают ли их возможностью оптимизации затрат?

— Знают о таких системах все, но не могу сказать, чтобы все их использовали. Многие говорят, что верят только своему манометру.

Но большое количество современных предприятий видят в подобных решениях возможность экономии. Одно могу сказать точно: внедрение систем контроля давления в шинах существенно повышает культуру эксплуатации техники. Последнее — также во многом заслуга систем диспетчеризации. Ведь одно дело, когда с системой работает один водитель: мало ли что там запищало, он сигнал проигнорировал и поехал дальше.

И совсем другое, когда за процессом со стороны наблюдает специалист. Скажем, недавно мы зафиксировали низкое давление в шинах одного из наших самосвалов. Информация уходит инженеру, тот с вопросом к водителю: почему он не реагирует на тревожные сигналы? Водитель ответственность на себя не берёт: дескать, некогда мне за шинами следить, у меня план. В результате бунтаря лишили премии. Сарафанное радио работает отлично, больше таких прецедентов у нас не возникало.

Или знаковая история с опытным образцом самосвала «Тонар-7501».

Машина грузоподъёмностью 60 т была представлена на выставке «Уголь России и майнинг» в 2018 г. — как импортозамещающая продукция. Там же к производителю обратились специалисты TYREMAN GROUP, предложили оборудовать самосвал датчиками контроля давления и системой онлайн-мониторинга. «Тонар» дал своё согласие. После выставки машина отправилась на один из наших разрезов на условиях аренды. Через несколько месяцев ко мне обратились представители TYREMAN GROUP с просьбой проанализировать эксплуатацию шин. И выяснилось, что давление регулярно повышается до 35%. Классическое объяснение — превышено ТКВЧ, рекомендация, соответственно, снизить скорость или нагрузку. Но я на всякий случай проверяю характеристики шин, которые на машине установлены.

И оказывается, что максимальная допустимая нагрузка на установленные шины составляет 7300 кг на колесо. А «Тонар-7501» характеризуется развесовкой по осям 8750 кг на колесо — в гружёном состоянии. То есть на самосвале были изначально установлены неподходящие колёса.

В результате шина работает в условиях повышенных нагрузок, в ней повышается давление, и температура становится выше допустимых значений. В итоге возникают тепловые разрушения, ресурс шин понижается. После этого совместно с заводом-производителем «Тонар» было принято решение устанавливать на эти самосвалы шины другого типоразмера.

В этом году мы уже приобрели данный самосвал в другой комплектации. Без датчиков давления я, признаться, и не знаю, как можно было заметить этот факт, а тут — пожалуйста, всё чётко и наглядно.

Уголь России и Майнинг 2019

Беседовала Кира Истратова