День шахтёра 2020
отмечаем здесь

И снова о крупногабаритных шинах: надо уметь крутиться

крупногабаритная шина

Обсуждая с конструкторами завода «БЕЛАЗ» их самосвал-рекордсмен грузоподъёмностью 450 тонн, мы интересуемся у специалистов: какие технические ограничения существуют для дальнейшего «роста» таких машин?

Оказалось, что мощной преградой является грузоподъёмность существующих крупногабаритных шин. И если на свет появится самосвал ещё больших размеров, не факт, что в мире найдутся колёса, на которые его можно было бы «поставить».

Это подтверждает и менеджер по развитию бизнеса MICHELIN в Восточной Европе Юрий Антипов. По его словам, производство шин для таких «карьерников» вообще под силу не всем компаниям.

Огромные R63 имеют наружный диаметр около 4 м — им необходимо выдерживать нагрузку более 100 тонн. И всего несколько компаний в мире владеют технологиями, позволяющими создать покрышку, которая не перегревалась бы в плечевой зоне и не расслаивалась при работе. Камень преткновения здесь — адгезия резины к металлокорду, и MICHELIN с гордостью отмечает, что компания для себя нашла решение этой задачи.

крупногабаритные шины самосвала

«Сверхкрупногабаритные шины сегодня, можно сказать, «в тренде».

Ряд предприятий сегодня приобретают самосвалы большей грузоподъёмности. Поэтому, в частности, топовые китайские бренды ускоренно осваивают технологию производства СКГШ. И у некоторых уже получается», — говорит начальник отдела продаж ООО «ЕРТ-Групп» Евгения Фёдорова.

Вообще-то колесу как человеческому изобретению уже несколько тысяч лет. Традиционно его приводят в пример системы, где просто нечего совершенствовать. Однако для шин это утверждение всё же не совсем справедливо.

Пускай эта отрасль довольно консервативна, однако и здесь возможны свои усовершенствования — особенно когда речь идёт о шинах для спецтехники. Особенно потому, что такие машины, в частности те, что работают на угольных карьерах, — приобретение недешёвое. Здесь стоимость покрышки может доходить до нескольких миллионов, и принципиально, чтобы в этих непростых условиях шина проходила как можно дольше.

«Основной фактор, заставляющий производителей совершенствовать шины, — рыночная конкуренция, все прочие вторичны. Недропользователи всё чаще подходят к выбору шины с позиции её ресурса: считают, во сколько рублей им обойдётся каждый пройденный километр или моточас работы техники», — комментирует директор ООО «ЕРТ-Групп» Василий Ракитин.

Революция в производстве карьерных шин возможна?

Давайте посмотрим, какие же возможности модернизации открывает такой несложный с виду элемент, как грузовая шина.

Все азы, как ни крути, заложены ещё отцами-основателями. Сама по себе шина существенно моложе важнейшего изобретения человечества — колеса: покрышкам как идее всего два века.

крупногабаритная шина

«Первые шины были вовсе не для автомобилей. Некое подобие современной цельнолитой шины сделали для карет после того, как Чарльз Гудиер нашёл способ получения резины из каучука.

Следующие шины были можно сравнить с современной пневмошиной — их сделал Джон Бойд Данлоп для велосипеда своего сына из… накачанного воздухом куска садового шланга. И только в 1890 году Кингстон Уэлтч адаптировал идею пневматических шин под использование на автомобилях, чем воспользовались братья Мишлен, впервые представив их публике спустя 5 лет. Изобретение шин, накачанных воздухом, я бы назвала революционным этапом в этой отрасли», — отмечает Евгения Фёдорова.

«За всю историю производства шин самым революционным был момент выпуска шин с радиальной конструкцией каркаса. Если не считать вообще переход на пневматические шины», — считает генеральный директор ООО «ТК Раут» Юрий Воронков.

Если так, то можно говорить, что на рынке наметилась революция. X-Tweel, созданная MICHELIN, — это даже не совсем шина, а полноценное колесо. Фишка в том, что конструкция безвоздушная. Это значит, что её невозможно проколоть.

«Внешнее упругое кольцо с протектором шины X-Tweel крепится полиуретановыми мембранами к металлическому диску, который прикручивается болтами непосредственно к машине. Эти мембраны отлично амортизируют все неровности дороги, они очень прочные.

Плоский и прочный слой под протектором обеспечивает полное прилегание протектора к дороге и, как следствие, лучшую передачу крутящего момента. Изношенный протектор можно восстановить холодным или горячим способом — и так несколько раз», — продемонстрировал нам X-Tweel Юрий Антипов во время нашей встречи на выставке «Уголь России и Майнинг — 2019».

В MICHELIN считают, что это решение нового поколения и именно за такими конструкциями будущее.

«В процессе производства лидеры отрасли постоянно ищут новые решения — как, например, безвоздушное колесо. Возможно, в дальнейшем будут изобретены иные материалы, которые дадут возможность конструкторам сделать что-то совершенно новое», — не исключает Юрий Воронков.

крупногабаритные шины

«Шины на протяжении своей истории всё время совершенствуются. При появлении грузовых автомобилей стала важна грузоподъёмность шин — в них стали внедрять полосы из прочных материалов (корды), при возрастании мощностей двигателей стали нужны шины с лучшей управляемостью и сцеплением — стали уделять внимание рисунку протектора, экспериментировать с резиносмесями. В середине XX века MICHELIN придумал новую конструкцию шин — нити корда заменил металлическими и расположил их радиально — от борта до борта. Шины стали прочнее и легче.

Скорости автомобилей росли, и шины продолжали меняться, менялась их форма, они становились низкопрофильными в угоду лучшему сцеплению и курсовой устойчивости. Современные новшества в шиностроении идут ещё дальше, пытаясь соответствовать не только технологичности, но и экологичности.

Экономическая составляющая также принципиальна. Этим пользуются китайские производители: их шины хоть и уступают ресурсу премиум-брендов, но соотношение цены и ходимости обычно в их пользу. Мы это видим по марке Techking, с которой работаем», — рассуждает Евгения Фёдорова.

«Защитник»

И всё же революция в шиностроении — явление для отрасли спецшин нетипичное. Чаще всего производители предпринимают небольшие шажочки, и изменения получаются не глобальными. Например, обновление рисунка протектора.

Само слово «протектор» переводится с латинского как «защитник», так что «рисунок» шины — это вовсе не прихоть дизайнера. Во всяком случае, так должно быть в идеале.

«Основные рисунки протектора делятся на классификации (коды TRA) по типу используемой техники и принципиально не меняются.

Основная масса изменений протектора в последние годы на 70% связана с отводом тепла из-за роста расстояний вывоза грунта.

Сейчас гораздо больше, чем сами производители, над рисунками протектора работают маркетологи, доказывая, что «именно эта дополнительная маленькая канавка на N процентов увеличивает срок службы, хотя в реальности это в большинстве случаев просто маркетинговый ход. Исключение составляют разве что топовые производители — BRIDGESTONE и MICHELIN, у них редко, но всё же появляются какие-то кардинально новые рисунки протектора», которые, как правило, с вариациями копируются другими производителями», — считает Василий Ракитин.

«Рисунок протектора — момент принципиальный. Ведь таким образом производитель обозначает единственные точки, в которых спецтехника будет соприкасаться с грунтом, — пятно контакта. Чем лучше сцепление протектора с грунтом, тем больше передача крутящего момента от двигателя. А это и то, насколько эффективно ковш погрузчика заполняется углём или породой, и то, как самосвал преодолевает бездорожье. Поскольку мы говорим о шинах для спецтехники, то нам обязательно нужно представить такое решение, чтобы машина могла ехать не только по асфальту, но и по технологическим дорогам. Сравните две шины, представленные на нашем стенде: в одном случае протектор ровный, в другом имеет скруглённую форму — это зависит от типа техники, для которого это изделие предназначено», — объясняет Юрий Антипов. Он также показывает новую шину в линейке производителя, отмечая, что первым потребителям компания предложила выбрать из нескольких рисунков протектора. Заказчики проанализировали продукцию и представили свой вердикт.

«Строительная спецтехника чаще «обута» в шины лёгкие, с тяговым протектором, чтобы не вязнуть в глине на стройплощадке. К тому же эти шины дешевле. Карьерная техника более требовательна к износостойкости шин, поэтому шины имеют глубокий протектор, с минимальным рисунком, так как чем больше резины на беговой дорожке, тем выше срок службы. Но такие шины склонны к перегреву, режим работы техники в карьере — 24/7, поэтому, помимо протектора, важное значение уделяется каркасу — радиальному, так как он обладает лучшим теплоотведением. Другое дело — шахтная шина: при тех же требованиях к истиранию, ещё больших — к порезостойкости, теплоотведение не так уж важно. Для такой техники мы однозначно советуем глубокий протектор с минимальным рисунком либо без рисунка (гладкий), и тут часто бывает, что лучше остановиться на диагональном каркасе. У диагонального каркаса есть преимущество в виде толстых боковин, которые в ущерб теплоотведению обладают повышенной порезостойкостью. Опыт использования шин на «Норильском никеле» (а это крупнейшее в России предприятие с подземной добычей) показывает, что диагональная шина Bridgestone на ПДМ показывает самые высокие показатели ходимости, опережая как радиальные новинки самого Bridgestone, так и радиальные шины ближайших конкурентов — MICHELIN и GoodYear», — делится опытом Василий Ракитин.

«Наверное, нам всем сложно осмыслить все нюансы, которые учитывает конструктор при проектировании протектора. Для легковых шин, например, это и визуальный дизайн, и функциональность, которую несёт в себе шина, коэффициент сопротивления качению, тормозной путь, водоотводящие свойства, борьба с аквапланированием, устойчивость к истиранию. Для крупногабаритных, грузовых, сельскохозяйственных шин свои требования и особенности. Как сделать так, чтобы в процессе пахоты шины, стоящие на тракторе, не забивались землёй и ещё и сами очищались? Эти и многие другие задачи нужно решить при проектировании протектора, проверить это в реальной жизни, добиться максимальной эффективности», — рассуждает Юрий Воронков.

По рецепту

Ещё одно «поле для творчества» — это состав резиновой смеси.

Правда, здесь производители уже не так откровенны.

«Составы резиносмесей (а для разных шин и условий эксплуатации они разные) не только постоянно совершенствуются, но и являются коммерческой тайной каждой уважающей себя шинной компании. Рисунки протектора можно скопировать, резиносмесь — нет. Именно в ней кроется отличие хорошей шины от посредственной», — говорит Василий Ракитин.

Во многом именно состав резиновой смеси определяет важнейшие характеристики шин: будут они теплостойкие, стандартные или порезостойкие. Один показатель исключает другой: чем более шина порезостойкая, тем менее она теплостойкая. Каждый владелец техники, соответственно, выбирает «резину» под параметры своего производства.

«Корректный выбор шин для конкретного производства — это в основном выбор рисунка протектора и резины, из которой они изготавливаются. У нас имеется три вида составляющих: есть специальная резина для термостойкой шины, она приспособлена для использования на высоких скоростях. Есть специальные составы для протектора, который приспособлен для особо абразивных условий использования. И есть составы резины, которые занимают промежуточное положение — обладают и теми, и другими характеристиками в определённой степени», — поделился технический специалист BKT Spotrch Кун Вандермеерс.

Юрий Антипов уточняет, что имеет значение не только состав резиносмеси, но и в целом конструкция покрышки. Так, для нескольких моделей шин MICHELIN используется необычное решение, которое наш собеседник сравнил с пирогом — из-за расположений компонентов слоями. Если на шине возникает порез, он остаётся локальным, не распространяясь. То есть влага не поступает внутрь шины, брекерный слой не страдает от коррозии, и покрышка не выходит из строя досрочно.

Тонкости подбора

Вопрос ещё и в том, как не заблудиться в этом многообразии. Обычно ставка на опыт — или компании-продавца, или бывалых операторов спецтехники. Последние, отлично зная своих железных коней, могут многое рассказать об эксплуатации шин. У каждого обязательно найдётся свой производитель-фаворит.

Объективным судьёй становятся технические решения. В № 4, 2019 мы уже писали, как в деле подбора могут помочь датчики давления в шинах. Специалисты компании «Регион 42» также рассказывали, что несколько лет назад именно датчики Schrader помогли им завершить череду экспериментов и выбрать оптимальное решение для имеющейся в парке техники.

Юрий Антипов акцентировал наше внимание на важности этого параметра. В числе прочих он продемонстрировал новую шину MICHELIN, призванную заменить сразу две прежних модели.

«Такие шины можно использовать и для шарнирных самосвалов, и для фронтальных погрузчиков. Такой подход создаёт ряд преимуществ и для дилеров, и для конечных потребителей, но налагает дополнительную ответственность на производителей. Дело в том, что в шинах на этой спецтехнике разное давление, а это очень важно для работы изделия и срока его эксплуатации. Для колёс шарнирного самосвала оптимальное давление 4,5 бар. Для передних колёс фронтального погрузчика — 5,5 бар, для задних — 2,5 бар. Поэтому мы предусмотрели для этих шин возможность изменения давления от 2,5 до 6 бар», — рассказал специалист.

А вот Bohnenkamp предложил другое интересное решение — использовать данные спутникового мониторинга для точного подбора шин.

«SPOTECH — это спутниковая технология оптимизации эффективности. Суть технологии состоит в том, что мы получаем данные спутникового слежения, которые конвертируются в полезную и интересную для клиента информацию. И задача состоит в том, чтобы найти те участки, на которых можно дополнительно заработать или сэкономить. Если говорить о подборе шин, мы оцениваем профиль и конфигурацию карьерной дороги, а также эффективность использования транспортного средства», — рассказал г-н Вандермеерс.

Как это возможно? Сначала, объясняет специалист, с помощью системы определяется маршрут, по которому движется транспортное средство. Затем эти данные накладываются, например, на «Яндекс.Карты» — получается вполне реалистичная картинка. После этого система отслеживает эксплуатацию машины, собирая данные в циклы. В результате получается полноценная диаграмма, на которой отражаются и время, и дистанция, и продолжительность пути под загрузкой, и порожняком. На основании этих данных уже можно понять, нужны ли машине теплостойкие или порезостойкие шины.

К слову: г-н Вандермеерс продемонстрировал и другие опции.

Основываясь на полученных данных с конкретного объекта, специалисты проанализировали, в какой период карьерный самосвал развивает максимальную скорость, а в какой находится в режиме ожидания. Получилась следующая картина: разгрузившись, порожний самосвал разгонялся, а приехав, стоял в ожидании загрузки. Зачем, рассуждает эксперт, провоцировать дополнительный износ шин, если это не транслируется в дальнейшую выгоду?

«Мы вовсе не пытаемся научить клиента, как нужно правильно работать. Но мы предлагаем возможность оптимизировать работу техники», — говорит Кун Вандермеерс.

Текст: Анна Кучумова

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №2, 2020

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.