Большое число типов крупногабаритных шин, также именуемых OTR, предлагаемых рынком, объясняется многочисленной группой видов спецтехники, в работе которых OTR-шины участвуют, а также многообразием условий эксплуатации этих транспортных средств. OTR-шины устанавливаются на все специализированные машины, работающие на подземных и открытых горных разработках, в карьерах, участвующие в строительстве дорожных, промышленных и гражданских объектов. КГШ являются частью конструкции спецтехники, работающей в аэропортах, на мусорных полигонах и логистических складах.
Шины для сложных условий и труднопроходимых грунтов
Эксплуатационные характеристики любой колесной машины прямо связаны с типом и качеством используемых шин, этот компонент прямо влияет на скорость, проходимость, грузоподъемность, маневренность и экономичность многотонной конструкции при ее перемещении по самым различным видам опорных поверхностей. Говоря о группе крупногабаритных шин (КГШ), обычно имеют в виду шины с посадочным диаметром от 25 до 63 дм.
Американская Ассоциация производителей шин и дисков TRA разделила шины OTR на группы, связав типы шин с видами спецтехники, в работе которых совместная эксплуатация оптимальна. Причем в TRA подчеркивают, что устанавливать шины, предназначенные для одного типа спецтехники, на другой вид машин не допускается. Например, установка на погрузочную технику шин, предназначенных для спецтехники, занятой на транспортировке горной массы, возможна, но только после согласования с технологом данного производства.
Наиболее «наполненные» категории КГШ по версии Ассоциации – это группы E (Earthmovers) и L (Loaders & Dozers). Шинами с маркировкой E комплектуются землеройные машины: тягачи, самосвалы, скреперы, эксплуатирующиеся на бездорожье, где перемещения техники происходят на короткие расстояния, до 4 км, со скоростью до 65 км/ч. Наиболее эффективны шины этой категории в карьерах, при установке на скреперы, движущиеся со скоростью до 50 км/ч, а также на самосвалы с торцевой разгрузкой и самосвалы с разгрузкой через дно. Устанавливать же на карьерные погрузчики шины группы E нежелательно, либо такая операция, как сказано выше, должна согласовываться с руководством предприятия.
Внутри категории Е пневмошины делятся еще на несколько групп, обозначаемых E-1/2/3/4 и т. д. Эксплуатационные характеристики шин в группах связаны с режимами их работы. Модели шин конструируются для выполнения работ на различных видах опорных поверхностей, поэтому отличаются между собой в первую очередь рисунком и глубиной протектора. Например, для обеспечения максимального тягового усилия используются шины с рисунком протектора «елка» или «клюшка», а для перемещения по скальному грунту больше подходит рисунок «волна». Значительное распространение получили блочные рисунки, в которых на протекторе отлиты шевроны и шашки. Также часто встречаются протекторы с зигзагообразными и продольными канавками, создающие т.н. оребренный рисунок. В карьерах нередко применяются шины с гладким протектором без рисунка, поскольку на сухой и гладкой поверхности такой протектор демонстрирует наилучшее сцепление с грунтом и большую площадь контакта. В горнорудной промышленности, в подземных шахтах, гладкий рисунок протектора обеспечивает максимальную защиту протектора от раздиров.
К категории L (Loaders & Dozers) относятся КГШ, устанавливаемые на бульдозеры и погрузчики, работающие там, где дорог нет. Большая часть шин для погрузчиков из-за своей чрезвычайно тяжелой конструкции ограничена низкими скоростями, до 8 км/ч, и короткими плечами перевозок.
Сегодня все шире применяются т.н. двойные OTR-шины, которые при использовании на карьерных погрузчиках эффективны как при погрузочных работах, так и при транспортировке горных масс.
Конструкции OTR-шин бывают диагональные и радиальные. В последние годы радиальные активно вытесняют диагональные КГШ, хотя каждый тип шин имеет преимущества при выполнении тех или иных работ.
Диагональные шины, например, отлично справляются с поездками на короткие расстояния, обеспечивая фронтальным погрузчикам отличную устойчивость даже в полностью нагруженном состоянии. Диагональные шины отличаются хорошими защитными свойствами от боковых порезов. Протектор диагональных эффективно самоочищается, выдавливая все попадающие в канавки рисунка камни и другие вредные предметы.
Но в то же время каркас диагональных шин – это множество текстильных слоев, крестообразно наложенных друг на друга, брекер в конструкции отсутствует. Такая конфигурация делает шину очень жесткой и, соответственно, ухудшает ее сцепление с грунтом, ускоряет износ протектора, вызывает повышенный расход топлива по сравнению с эксплуатацией аналогичной радиальной шины.
Каркас радиальной шины, напротив, обеспечивает ей эластичность, гибкость, упругость. Это, во-первых, улучшает условия труда оператора при движении: все неровности поверхности принимает на себя шина, амортизируя удары. А во-вторых, жесткий и очень прочный брекер, увеличивающий толщину протектора, надежно защищает шину от механических повреждений – порывов, порезов, увеличивает долговечность эксплуатации, обеспечивает высокие тяговые усилия, значительно более мощные, чем может показать аналогичная диагональная шина.
Начальная стоимость радиальной шины, безусловно, выше цены диагональной. Но тем не менее популярность радиальных растет, и это связано с более длительным, по сравнению с диагональными моделями, износом протектора, увеличенным сроком его службы. Меньшая слойность каркаса позволяет снизить выделение тепла при эксплуатации. Радиальные шины рассчитаны на большую ходимость.
Надо отметить, что радиальные OTR-шины, имеющие типоразмеры 17.5R25, 20.5R25, 23.5R25, 26.5R25, 29.5R25, 35/65R33, 45/65R45 и др., эксплуатируются с такими видами спецтехники, как погрузчики, колесные бульдозеры, грейдеры, т.е. те машины, которые перемещают на небольшие расстояния горные массы и могут осуществлять погрузку горной массы, скальных пород и т.д.
Жестко-сочлененные и шарнирно-сочлененные самосвалы, задачей которых является перемещение горных масс на большие расстояния, также ездят на радиальных покрышках. Ключевыми типоразмерами для карьерных самосвалов являются 23.5R25, 26.5R25, 29.5R25, 18.00R25, 21.00R33, 21.00R35, 24.00R35, 27.00R49, 33.00R51, 40.00R57, 56/80R63 59/80R63 и др.
В классификации TRA есть еще серия G (Graders). Шины серии используются на автогрейдерах. Мощный рисунок протектора шин этой категории сообщает высокое тяговое усилие гейдеру, необходимое для выполнения работ в особо тяжелых условиях, в карьерах и угольных шахтах. Рекомендуемая рабочая скорость шин категории G – 40 км/ч, причем расстояния при перемещении не ограничиваются.
Надо сказать, что граница между классами не является жесткой: часто покрышки для тягачей и для спецмашин, по сути, являются одной и той же моделью, так же и индустриальные шины могут вполне успешно использоваться в качестве КГШ для карьерной спецтехники. Шины одного и того же типоразмера часто используются для различных функций. Например, шины серии G устанавливают на погрузочную технику, а шины L-2, L-3 – на грейдеры. На шины с похожими конструкционными характеристиками наносят двойную маркировку, например, L-2/G-2 или E-3/L-3.
Это происходит потому, что если различные виды спецтехники, например, автогрейдеры и фронтальные погрузчики, выполняют идентичную работу, скажем, на отсыпке песчаных откосов, то обоим этим видам техники нужны одинаковые шины с мощными грунтозацепами.
Усиленные самосвальные КГШ – направление перспективное!
Одной из тенденций последних лет стало использование усиленных шин, позволяющих увеличить грузоподъемность самосвала до 20 %. Стоимость такой шины превышает цену стандартной не более, чем на 15 %, а увеличение расхода горючего не превышает 10-15 % по сравнению с эксплуатацией тех же стандартных. Уже сегодня производители самосвалов ту часть сходящей с конвейера техники, что предназначается для работы в скальных и рудных карьерах, комплектуют шинами усиленной конструкции, которые способны без разрушения силового каркаса работать с увеличенными нагрузками в случаях непредвиденного перегруза.
В усиленной шине используются инновационные корды в каркасе и брекере, а также применяется усиленная конструкция борта. В протекторную смесь входят компоненты, которые повышают стойкость протектора к истиранию и порезам. С сожалением надо признать, что лидерами в производстве шин усиленной конструкции являются сегодня иностранные компании.
Самосвалы Mercedes-Benz комплектуются шинами разных типоразмеров и различных производителей, но сегодня наибольший объем поставок на сборочный конвейер принадлежит усиленным шинам моделей Continental HSC 1 и Continental HDC 1 в размере 325/95R24. Шинами Continental комплектуются около 75 % самосвалов Mercedes-Benz.
Специалисты компания Goodyear создали целое семейство усиленных шин Max Technology, причем для карьерной техники разработан специальный сегмент этого семейства – оffroad, со специальным рисунком протектора и использованием при производстве технологии ECD, подразумевающей специальную конструкцию каркаса, применение высокопрочного брекера и усиленных боковин.
Компания Michelin разработала шину усиленной конструкции 13R22.5 XZH2R для использования в карьерах с возможностью монтажа на все оси транспортного средства. Боковые блоки протектора обеспечивают отличное самоочищение, прочная резиновая смесь надежно препятствует возникновению повреждений, а присутствующий в конструкции широкий защитный металлический слой обеспечивает ремонтопригодность. Компания вывела на рынок шины усиленной конструкции XZY3 с размерами 385/65R22.5 и 445/65R22.5, а одной из последних разработок направления стала модель шины суперусиленной конструкции. Этими шинами оснащаются жесткорамные самосвалы – XDR2 и X-Traction, а также шарнирно-сочлененных самосвалы – X-Super Terrain+.
Некоторые отечественные карьеры при покупке усиленных шин для смешанной эксплуатации делают выбор в пользу китайских компаний Aeolus, LingLong и Windforce. Также популярностью в последнее время стали пользоваться усиленные шины корейской компании Hankook. Продукция этих компаний получила хорошую оценку от нашего потребителя, а соотношение «цена/качество», по мнению покупателей, приближается к оптимальному.
Российская компания «Кордиант» является единственным производителем грузовых ЦМК-шин с усиленным рисунком протектора и усиленной конструкции брекера в стране. Модель DM-1 бренда Cordiant Professional предназначена для самосвалов, работающих в карьерах в условиях бездорожья. Шины предлагаются в наиболее ходовых типоразмерах 315/80R22.5, 11R22.5 и 13R22.5. Также свою продукцию, целую серию шин ЦМК, предлагает ОАО «Белшина». Продукция белорусского бренда отличается от обычных шин применением высокопрочных конструкций и марок кордов в каркасе и брекере, усиленной конструкцией борта.
Увеличение эффективности использования КГШ – огромный экономический ресурс
Специалисты утверждают, что на любом из карьеров можно на десяти самосвалах или самосвальных поездах сэкономить до $200 тыс. в год, устанавливая только грамотно подобранные шины, оптимально отвечающие условиям эксплуатации. А при должном обслуживании таких шин механиком: регулярном осмотре внешнего состояния, систематическом контроле давления в шине, сумма годовой экономии вполне может удвоиться.
Особое значение с точки зрения увеличения эксплуатационного ресурса имеет вопрос выбора шин и создание условий для максимально эффективной их эксплуатации, включая меры по недопущению преждевременного выхода шин из строя.
При выборе необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, типоразмер и другие характеристики шины должны соответствовать требованиям, которые к КГШ предъявляет производитель спецтехники. Во-вторых, данная модель шины должна иметь одобрение разработчика, подтверждающего, что модель эффективна при использовании с данным видом спецтехники и соответствующем режиме эксплуатации. Еще один аспект, который нужно учесть, – состояние опорной поверхности на рабочем объекте, а именно вид грунта, геометрия дорожного полотна, рыхлость и увлажненность дорожной поверхности – все эти параметры влияют на выбор рисунка протектора, обеспечивающего требуемые скоростные характеристики и проходимость.
Если взять карьерные самосвалы, то эксплуатационные затраты на покупку и обслуживание шин составляют не менее 25-30 % от всех расходов на транспортировку горной массы. И наиболее реальным путем сокращения затрат, кроме подбора шин, является грамотная эксплуатация. Существует исследование, проводившиеся с шинами Michelin 33.00 R51 XDRB4, в котором анализировались условия эксплуатации данных шин на различных железорудных полигонах России. Оказалось, что пробег данных шин до полного износа в различных карьерах составил от 70 до 125 тыс. км. Таким образом, из-за различных условий эксплуатации пробег шины может значительно сокращаться либо увеличиваться, и разница между минимумом и максимумом – почти в два раза.
Одним из важнейших факторов, влияющих на ходимость КГШ, является давление в шине. Регулярный контроль необходим для своевременной коррекции, связанной с температурой окружающего воздуха. Недостаточно высокое давление в шине ведет к повреждению каркаса, расслоению слоев резины в шине, повреждению посадочной зоны шины фланцевым кольцом диска. Избыточное же давление ускоряет абразивный износ шины, снижает устойчивость шин к повреждениям.
Правильная эксплуатация может сэкономить значительные средства. Вот, скажем, распространенной практикой сегодня является изменение направления шин при монтаже их на передних позициях грейдеров при использовании шин с направленным рисунком. Такой несложный технологический прием предотвращает износ пятки и носка борта, что препятствует образованию надрывов и увеличивает эксплуатационный ресурс далеко не дешевых шин.
Немаловажным аспектом, влияющим, хотя и косвенно, на ресурс карьерных шин, является измерение остаточной глубины протектора. Замеры делаются по сторонам протектора в специальных точках, обозначаемых маркерами при изготовлении шины. Кроме получения данных о запасе хода данного колеса, механик при обнаружении неравномерного, превышающего 10 % износа протектора должен проанализировать техническое состояние ходовой части машины, а также оценить состояние технологических дорог в карьере: принять решение о выравнивании на прямых участках уклонов более 3 %, либо удалении или спрямлении излишних виражей, увеличении размеров маневровых площадок в зонах погрузки и разгрузки и т.д.
Также сравнение параметров износа протекторов шин разных производителей одинаковых типоразмеров, занятых на аналогичных работах, позволяет определить, какая шина имеет более высокую ходимость, что сэкономит средства на закупках «резины».
С целью увеличения пробега шин специалисты советуют регулярно делать осмотры состояния КГШ для выявления дефектов, влияющих на снижение ходимости. Сегодня транспортировка сыпучих грузов самосвалами и самосвальными автопоездами часто связана с перегрузом транспортных средств, неравномерной нагрузкой на оси. Такая сверхнормативная загрузка объясняется тем, например, что загружающий на руднике ковш экскаватора имеет вместимость, не кратную объему кузова самосвала или полуприцепа. Таким образом при загрузке будет возникать постоянно перегруз, и чрезмерная нагрузка, безусловно, приведет достаточно быстро к списанию шины. Разрушение силовой структуры шины часто ограничивает пробег шины какими-нибудь 20 тыс. км.
А как жаль терять практически новую покрышку, которая прошла 10 тыс. км, а то и меньше, и получила боковой порез! Совсем недавно шины с дефектами боковин либо протектора просто массово списывались. И сегодня, в случае получения пробоин и порывов, шины часто выбрасывают, хотя существуют действенные методы ремонта, позволяющие продлевать шинам «жизнь». Конечно, в сложных случаях ремонт может занимать и до десяти дней, но учитывая, что стоимость ремонта составляет всего лишь 1/20 цены новой шины, ожидание стоит того.
По разным оценкам, от 25 до 40 % шин, списываемых сегодня на горнодобывающих предприятиях, можно отремонтировать. КГШ, получившие повреждения, – огромный экономический ресурс, поскольку многие повреждения, такие как локальные пробоины протектора, порезы боковин и другие, в большинстве случаев сегодня можно устранять. Ведь стоимость качественной шины для карьерного самосвала сравнима с ценой нового легкового автомобиля!
Технологий ремонта боковых порезов и порывов протектора много, но наибольшее распространение получили так называемые одно- и двухэтапная технологии ремонта, эти технологии еще называют «термопресс» и «холодная вулканизация». Все технологии ремонта КГШ объединяет то, что в качестве ремонтных материалов используются сырые вулканизационные резины, резиновые заплаты, латки, жгуты и грибки, а также специальные клеи и спецоснастка.
Rema TipTop, Omni, Prema,Tech, X-Tra Seal – это американские компании, контролирующие импорт в нашу страну материалов для ремонта шин. Небольшие объемы ремонтных материалов поставляет японская компания Maruni, а также фирма Ferdus из Чехии и др.
Одним из наиболее распространенных материалов, участвующих в технологиях шиноремонта, является вулканизационная резина. Латки, заплаты, пластыри из специальных составов резины, армированные нитями корда, – второй важнейший компонент наряду с сырой резиной, необходимый для качественного ремонта. Слой сырой резины подкладывается под радиальные и диагональные пластыри, выполняя роль амортизационной базы. Вулканизационная резина, таким образом, защищает края пластыря от появления на них трещин.
Вздутие на боковине – ранее смертельный приговор, а сегодня распространенная проблема, требующая ремонта радиальной OTR-шины. Опытным путем установлено, что если в шине порвано менее семи нитей корда, то вздутие составляет около 3 мм и ремонта не требует. А вот при порыве большего числа нитей специалисты рекомендуют ремонтировать, используя термопластырь с кевларовым кордом. Идеально подойдет радиальный пластырь с волокнами арамида Tip Top серии 500-Aramid, предлагаемый компанией Rema Tip Top.
Надо отметить, что, несмотря на многие преимущества радиальных шин, по сравнению с диагональными, конструкция «диагоналок» предотвращает образование вздутий даже при ремонте сквозных отверстий. К тому же, в ремонтных диагональных пластырях нити корда располагаются перекрестно и в несколько слоев, что делает вздутие практически невозможным.
По оценкам экспертов, в настоящее время на свалках страны сосредоточено до 800 тыс. т выброшенных покрышек, и каждый день добавляются новые. Многие из них могли бы еще работать, но ремонт шин на местах производится на самом примитивном уровне. С сожалением надо отметить, что свой колоссальный, но невостребованный экономический ресурс мы просто не используем.
