На протяжении последних десяти лет, с середины нулевых годов, рынок крупногабаритных шин (КГШ) претерпел довольно сильные изменения. Тогда, десять лет назад, в 2006 году, на фоне пиковой потребности рынка ощущалась огромная нехватка качественных КГШ.
Большая тройка мировых премиум производителей крупногабаритных шин присутствовала в России только в виде экспансии BRIDGESTONE в лице супер трейдеров: MARUBENI Co. и MITSUI, которые во всю свою мощь пользовались ситуацией, сложившейся в России. Мировой лидер MICHELIN еще не видел перспективы в РФ и работал довольно скромно, а GOODYEAR вообще не считал и не видел Россию в своих планах развития. «Домашний» производитель – ОАО «БЕЛШИНА» из г. Бобруйска (Республика Беларусь), тоже пытался использовать в своих целях сложившуюся ситуацию чтобы выправить сложное финансовое положение, накопившееся за десять предыдущих лет. Почему домашний в кавычках? Да потому, что к тому моменту производство КГШ в России уже практически прекратилась, а рецидивы небольших частных проектов еще были.
Добывающая промышленность практически во всех секторах и направлениях росла как на дрожжах, для этого требовалось дополнительное количество техники, как следствие – ощутимая нехватка шин. Эта тенденция отнюдь не эксклюзив России. Бешеный спурт начался на Западе на пару лет раньше. По правде мы ожидали его приход, но некоторые ситуации, которые возникли в этой эйфории бешеного спроса были непредсказуемы и тем самым ещё более сложны для правильного решения. На фоне этой ситуации вдруг, неожиданно для всех, Белшина перестала справляться с обеспечением домашнего рынка. Но ведь «свято место пусто не бывает»?
На этом фоне начиная ещё с 2003-2004 года развивается производство шин в Китае. На рынок России, да и многих других стран начали пробиваться новые агрессивные компании, представляющие новые бренды, появившиеся из Поднебесной. До сих пор в памяти первые появления шин Marcher в размере 24.00-35. Цена – почти как Мишлен, а первый опыт эксплуатации стал катастрофой для потребителя. Шины разрушались уже на пробегах 5-8 тысяч км. При этом шины, производимые на Белшине имели историю ходимости по 40-50 тысяч км. Почему же вроде бы такие же шины из Китая не работали? Вопрос был важным, поскольку для многих и теперь любая шина – как «черный» ящик. Мало кто серьёзно задумывается, а что там внутри?
Справедливости ради нужно сказать, что не все крупногабаритные шины, производимые в Китае плохи. Отнюдь нет. Есть прекрасные производители, которые чётко формулируют реальные возможности своей продукции, и на сегодняшний день картина на рынке опять поменялась кардинально. Но не будем перескакивать.
Итак. Основной причиной, или одной из основных причин, преждевременного выхода их строя шин, находящихся в эксплуатации, стали тепловые разрушения. Т.е. в процессе эксплуатации шина подвергалась такой нагрузке, при которой теплообразование в шине достигло уровня, приведшего к разрушению, вплоть до оплавления и горения. Избыточное теплообразование ослабляет или разрушает связи между элементами конструкции шины, а также вызывает реструктуризацию резины. Внешнее проявление перегрева – расслоения и отслоения в наиболее термонагруженных зонах шины – плечевой, верхняя часть боковины. Однако, расслоение может развиваться далее после момента возникновения и распространиться на боковину или протекторную зону, затрудняя анализ причины дефекта. Экспертные признаки перегрева шины: участки кольцевой формы с изменённым цветом и твёрдостью на внутренней поверхности шины (гермослое) в плечевой зоне и над бортом.
Не являясь химиком по образованию я многократно расспрашивал специалистов о причинах активного выделения тепла в различных слоях каркаса, протекторе, плечевой зоны покрышки. Ведь говоря про азы применения шин, рассказывая про основные отличия радиальной и диагональной конструкции мы обязательно обращаем внимание специалистов эксплуатации на:
- характер дорожной поверхности,
- пятно контакта шины,
- сопротивление качения,
- давление в шине,
- комфортность езды и работы,
- и практически никогда не вспоминаем про температуру эксплуатации шины.
- Перегруз шины или выбор шины, не соответствующей по нагрузочным характеристикам требуемым условиям эксплуатации.
- Неправильный выбор рабочего давления в шине или отклонения от рекомендованного давления. Прошу обратить внимание, что рекомендуемое давление указывает производитель конкретной шины, а не производитель техники!!! У разных производителей техники давление может отличаться друг от друга для абсолютно одинаковых шин.
- Превышение скорости эксплуатации самосвала, особенно под нагрузкой.
- Большое плечо перевозки, т.е. расстояние от места загрузки до места выгрузки имеет большое значение, ведь на данном участке самосвал движется под постоянной нагрузкой и без остановки.
Почему?
Да потому что до самого последнего времени это понятие (параметр) не входило в тот негласный список показателей, которые должен контролировать специалист, эксплуатирующий крупногабаритную технику. Впрочем что же тут удивительного, мы же не в Африке. (!!!!) И температура окружающей среды у нас не тропическая. Хотя при этом обязательно обращается внимание на строгое соблюдение ТКВЧ (коэффициент который расшифровывается как тонно/километры в час, а если попытаться чуть проще – коэффициент интенсивности. Чем выше данный показатель – тем более «выносливой» является шина. Причём это никак не относится к порезоустойчивости. Но ТКВЧ напрямую связан с температурой! И значит она (температура шины) тоже требует обязательного контроля. К сожалению конкретных данных по этому параметру практически нигде нет.
Так что же влияет на усиленное теплообразование в шине? Что становится катализатором процесса, при котором мы преждевременно теряем шины, стоимость которых составляет от 250 000 рублей и до 1,5 млн. рублей за штуку, а иногда и выше?
Вот основные причины:
Вроде ничего нового, и все это сто раз видели, слышали, читали и даже обсуждали. Технические специалисты производителей прекрасно владеют методиками, которые дают возможность измерять и контролировать эти параметры.
Нагрузка на шины: Довольно сложно контролировать объем и массу загрузки самосвала, но контрольные весы и другие варианты контроля необходимы. Как минимум для учета перевезенной горной массы.
Давление: Примерно в то же время впервые на рынке появились предложения по оборудованию самосвалов системами контроля давления (СКД). Безусловным лидером здесь стала американская система PressurePro. Довольно массивные датчики накручиваются на вентиль шины снаружи и передают на монитор, который устанавливается в кабине водителя измеряемые данные давления. Нужно отметить, что с точки зрения своевременности – это был прорыв. Ничего подобного никто не предлагал и решение нашло своего благодарного потребителя. Достаточно недорогая система в правильных и умелых руках руководителей и технических специалистов дала реальный результат. Ведь совсем не секрет, что как минимум 30% фактической ходимости КГШ есть результат правильного соблюдения рекомендованного давления. Конечно поскольку прогресс не стоит на месте размер и вес датчиков постепенно уменьшался, и теперь это выглядит довольно компактно.
Скорость и Расстояние:
Пример - активно использующийся GPS-регистратор V-Box Mining System. На самосвал, работающий в стандартных условиях например угольного карьера устанавливаются GPS датчики и контроллер, которые фиксируют целый перечень параметров в условиях обычной ежедневной работы. По итогах записанных данных производится целевой анализ и выдаются рекомендации по корректировке режима работы самосвала на данном конкретном участке, вплоть до некоторых коррекций радиусов поворотов самосвалов (т.е. информация для маркшейдеров).
Вопрос с контролем давления в шинах в режиме on-line вроде решен?
Те предприятия, которые рискнули начать использование СКД смогли получить дополнительно увеличение ходимости шин не менее чем на 10-12 %.
Вроде ресурс исчерпан…
Но мы же начали говорить и температуре в шинах!!! Для чего?
Вот как раз следующим этапом в данной тематике бесконтактного контроля шины в процессе эксплуатации и стал вопрос контроля температуры внутри шины.
Итак – по порядку.
Несомненно, что конструкторы и специалисты, проводящие испытания новых моделей шин, прототипов на полигонах или испытательных стендах производят контрольные измерения температур в различных слоях массива шины. По специальным алгоритмам засверливают отверстия на различную глубину с целью измерить температуру в различных слоях каркаса, протектора, между ними и т.д. шина устанавливается на испытательный стенд и специальный робот по программе проводит эти измерения. Стенд обеспечивает имитацию различных режимов нагрузки вплоть до критических, до реального разрушения шины. Ведущие производители имеют возможность организовать имитацию реальных условий эксплуатации с использованием реальных самосвалов, движением по нагрузкой вплоть до критической, перепадами высот, длинными подъемами и спусками, перегрузами и т.д. В данном варианте контроль производится не роботом , ареальными людьми, которые производят замеры. Также есть и другие способы ведения инструментального и методического контроля.
Все эти мероприятия производятся с целью изучения критических режимов эксплуатации шин и обеспечения правильных рекомендаций при эксплуатации в реальном секторе.
Это дает возможность потребителю сделать правильный выбор модели шины при комплектации техники и решить вопрос с режимами ежедневной эксплуатации.
На сегодняшний день тема контроля температуры ограничивается измерением температуры воздуха или среды внутри шины.
Поскольку сразу возникает несколько принципиальных вопросов, то мы их перечислим:
- В какой среде может работать датчик?
- Способ установки внутри шины?
- Сколько времени может работать датчик бесперебойно? (срок жизни элемента питания)
- Каким образом производится замена?
- Диапазон измеряемых температур?
Итак по порядку.
Вопрос измерения температуры – вопрос физики. Решение задачи одновременного измерения давления и температуры в шине – единственно правильный путь.
Многозадачность, которая обеспечивает совокупность данных и быстрое выведение в функцию этих значений.
Датчик должен быть универсальным. Нельзя ограничивать потребителя и требовать от него стерильных условий внутри шины. НЕРЕАЛЬНО!
Установка сейчас решается конечно сложно. Монтаж/демонтаж СКГШ – дорогостоящий процесс сопровождающийся остановом самосвала. Потери денег… Один час простоя самосвала грузоподъемностью 220 тн обходится собственнику до 70 000 рублей. При соблюдении всех технических требований по безопасности установка датчиков в шины такой машины обойдется довольно дорого. Сколько? Риторический вопрос, ведь современный датчик работает без замены до 4 лет и реально переживет шину намного.
Наиболее распространенным способом установки сегодня является установка на специальный пластырь, обеспечивающий надежное крепление к внутренней поверхности шины. Некоторые производители шин уже сейчас развивающие собственные системы контроля обеспечивают специально спроектированные площадки крепления для своих датчиков. Самое важное – обеспечить надежное, долговременное, дешевое решение, при котором мы сохраняем сам датчик в наиболее стационарном состоянии внутри шины как можно дольше.
Современные датчики имеют большой перечень дополнительных функций, которые позволяют экономить энергозатраты и обеспечивают их долговременное использование в процессе эксплуатации внутри шины. Нельзя забывать о том, что они ПОСТОЯННО работают в температурных режимах не менее 50-60 С. По нагрузкой температура внутри шины нередко вырастает до 85-90 С в радиальных шинах, а в диагональных – норма работы в районе 100 +/- 10 С. При этом мы четко понимаем, что именно такая же температура воздействует на сам датчик и его элемент питания. Поэтому вопрос долговечности датчика – вопрос решения проблемы температурной стойкости материалов, защиты микросхем от внешнего воздействия, и при этом соблюдение и обеспечение максимальной точности измерений.
Вот именно теперь мы наконец-то приблизились к основному вопросу:
А зачем собственно нам вообще мерить температуру?
Каждому специалисту, эксплуатирующему огромные самосвалы должно быть четко понятно, что рост температуры может привести к разрушению КГШ, отслоениям, а иногда и к взрывам шин. В одной из своих статей я писал,что рабочая температура шины является одним из основных факторов, объясняющих причину многих повреждений. Увеличивающаяся скоростная нагрузка, перегрузы, увеличение длины рабочих циклов – все это приводит к повышенному теплообразованию внутри шин. Наибольшую проблему это создает для шин с диагональной конструкцией каркаса. В летний период температура 100°С и более – не редкость. Мы знаем это или догадываемся об этом, но не совсем понимаем к чему это может привести. Наверное будет не лишним привести несколько потенциальных проблем, которые возникают при длительном воздействии высоких температур (более 120°С):
- Существует вероятность разрушения серных связей в вулканизованной резине, что приводит к возникновению микротрещин в различных слоях каркаса. Наиболее проблемными являются внутренние слои каркаса и слои между каркасом и протектором. Возникшие микротрещины в течение времени увеличиваются, сами собой являясь катализатором нарастания температуры. Перегрев приводит к отслоениям и в конечном итоге – к разрушению самой шины.
- В диагональных шинах – длительное воздействие высокой температуры снижает такой показатель, как разрывная нагрузка. Необратимые потери прочности капронового корда при длительном воздействии высокой температуры составляют 2-4%. Однако нужно учитывать и тот факт, что существуют так называемые «обратимые потери», т.е. характеристики, которые первоначально резко снижаются, с последующим восстановлением параметров. Например при резком повышении температуры и кратковременном воздействии 120°С на нити капронового корда обратимые потери могут составить до 30% прочности, что может быть опасно при резких механических воздействиях (удары о неровности дорожного покрытия при движении загруженного самосвала, наезды на просыпи.)
- Нарушение адгезии резин к металлокорду в шинах с цельнометаллокордным каркасом (ЦМК). Радиальные шины ЦМК менее подвержены нагреву в процессе эксплуатации под нагрузкой. Однако они более чувствительны к высоким температурам вследствие опасности разрушения резин, непосредственно прилегающих к металлу (нарушение адгезии). Критической считается температура 90-95 С.
Сложно рассказать неподготовленному человеку в рамках одной статьи все нюансы, которые присутствуют при профессиональной эксплуатации крупногабаритных шин. Здесь мною перечислены только основные аспекты, на которые мы обращаем внимание при работе с предприятиями. И возможно моя цель – донести нашим коллегам, работающим на ответственных постах горнодобывающих предприятий следующую мысль: прогресс не стоит на месте. То, что сегодня нам кажется необязательным и несущественным, дорогостоящим – в перспективе становится практически обязательным атрибутом современного предприятия. И выбор шины, которую мы поставим в конечном итоге на самосвал не ограничивается только ценой.
Дешево – не значит хорошо!
ИСТОЧНИК: raut-service.ru
