Критерии выбора бескамерных крупногабаритных шин и факторы влияющие на безопасную эксплуатацию Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

1 2 3 ©

Никитин К.В. , Артамошкин В.Н. , Стеблин И.А.

Соискатель кафедры горных машин и комплексов Кузбасского государственного технического университета им. Т.Ф. Горбачева, заместитель генерального директора по

сервису ООО «Сибирь-Сервис»; 2начальник экспертного отдела промышленной безопасности ООО «ОМЗ-Сибирь-Сервис»; ведущий инженер управления технического аудита ООО «ОМЗ-Сибирь-Сервис», г. Кемерово

КРИТЕРИИ ВЫБОРА БЕСКАМЕРНЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ШИН И ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА БЕЗОПАСНУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ

Аннотация

В статье рассмотрены критерии выбора крупногабаритных шин и факторы влияющие на безопасную эксплуатацию. В России крупногабаритные шины используются на транспортных и вскрышных работах горно-обогатительных комбинатов при добыче железных и марганцевых руд. Они используются так же при добыче угля (Якутия, Кузбасс, Ангрен), минеральных удобрений (Кольский полуостров) и др. Рассматриваемые в работе крупногабаритные шины карьерных автосамосвалов относятся к классу внедорожных шин, отличающихся особыми свойствами: многослойностью, большим весом, спецификой деформирования и разрушения, специфическими видами отказов. Эти и другие особенности крупногабаритных шин при возрастающей скорости карьерных автосамосвалов, условиями эксплуатации - низкие и высокие температуры, рельеф дорог, большие нагрузки и т. д. -обусловили концептуальный подход к ним в научном, технологическом и экспериментальном направлении.

Ключевые слова: бескамерные крупногабаритные шины, "тонно-километр в час", радиальная нагрузка на шину, средняя эксплуатационная скорость, внутренне давление воздуха.

Keywords: ™beless OTR tires, "tonne-kilometer per hour", radial load on the tire, average cruising speed, internal air pressure.

Важнейшим фактором эффективного использования шин является их выбор, в соответствии с условиями работы. Требуемая сила сцепления, проходимость и срок службы шин достигается правильным выбором размера, рисунка протектора и давления воздуха в шинах. К шинам, устанавливаемым на карьерные автосамосвалы, предъявляются особые требования, поскольку их эксплуатация осуществляется в тяжелых дорожных условиях. На работоспособность и долговечность шин оказывает влияние средняя плотность и крепость транспортируемых пород, правильность загрузки автосамосвала и равномерность расположения горной массы, состояние и тип дорожного покрытия, профиль дороги, уровень организации текущего содержания автомобильных дорог. Поэтому для получения максимальной эффективности шин необходимо правильно их эксплуатировать и производить техническое обслуживание.

Работа в тяжелых условиях приводит к повышению температуры в шинах. При увеличении рабочей температуры шины прочность резины и каркаса значительно уменьшается. Поэтому проблемы возникают, когда шины работают при температурах выше расчетных, когда вероятность расслоения, а затем и разрушения очень велики. При выборе шин необходимо определить ее рабочую способность, т.е. объем работы, при котором будет поддерживаться состояние шины в пределах безопасного диапазона. Этот объем работы выражается в "тонно-километр в час" (ТКВЧ). Основным фактором этой характеристики является максимальная температура эксплуатации. Производителями шин были определены

© Никитин К.В., Артамошкин В.Н., Стеблин И.А., 2016 г.

температурные характеристики шины и выражены в т-км/ч. Их значения могут быть использованы для определения работоспособности любой шины и дают возможность предсказать и предотвратить разрушение шин на местах эксплуатации.

ТКВЧ шины (ТКВЧш) зависит от строения шины и меняется согласно типу и размеру шин. Значения ТКВЧ шины для разных производителей различны. Эти значения являются функцией номинальной нагрузки свойственной каждому размеру шины, количества километров в час допустимого для каждого типа шины и даны для температуры окружающей среды 38° С. [5]

ТКВЧ рабочая (ТКВЧр) определяется путем расчета максимального объема работ при использовании заданной шины [5].

ТКВЧр = Оср * ¥ср Оср - средняя нагрузка на шину (т)

¥ср - средняя скорость (км/ч)

Средняя нагрузка на шину

Сср = 01 + 0Е 03 - нагрузка на шину загруженного самосвала (т)

2 0„ - нагрузка на шину порожнего самосвала (т)

Предполагается, что шина каждой оси несет одинаковую нагрузку. Следовательно расчет осуществляется для передней и задней подвесок.

Средняя скорость

Уср = Ь*Мц Ь - расстояние (длина рейса туда и обратно) (км)

Тсм Ыц - максимальное количество циклов за смену

Тсм - продолжительность рабочей смены

Кроме того, чтобы получить ТКВЧр, необходимо учесть два важных параметра:

• длину рейса, превышающую 5 км;

• температуру окружающей среды.

Для этих параметров, изготовителями шин, определены поправочные коэффициенты, в зависимости от увеличения длины рейса и температуры окружающей среды, которые необходимо учитывать при расчете ТКВЧр.

После изучения условий эксплуатации, параметров карьера, когда выбран рисунок протектора шины в зависимости от тягового усилия, защиты, эксплуатационной скорости, необходимо сопоставить значения ТКВЧш и расчетную ТКВЧр.

Правильным окажется выбор когда ТКВЧш будет больше ТКВЧр - следовательно, шина подходит под определенные условия эксплуатации.

Кроме оценки шин по работоспособности, выраженных в "тонно-километр в час", важна оценка конструктивных возможностей шин. Условия работы отличаются не только в разных климатических регионах, но даже в пределах одного карьера. Поэтому при выборе шины должны учитываться следующие факторы:

• ТКВЧ;

• наибольший подходящий типоразмер шины;

• наибольшая толщина протектора соответствующая значению ТКВЧ;

• минимально разрешенное или большее значение нормы слойности;

• наибольшее практически возможное отношение ширины грунтозацепа к ширине впадины;

• наибольшее сопротивление протектора порезам.

К основным факторам, соблюдение которых определяет экономическую эффективность использования шин, относятся:

• радиальная нагрузка на шину;

• максимальная допускаемая скорость движения автосамосвала;

• среднеэксплуатационная скорость движения автосамосвала (ус/э, км/ч);

• величина внутреннего давления воздуха в шине (Р, кПа, кгс/см );

• техническое обслуживание автосамосвала и шин;

• состояние дорог, забоев и отвалов.

Несоблюдение рекомендаций по одному из факторов неизбежно приводит к ускоренному износу шин и преждевременному выходу их из строя, что вызывает

существенное увеличение стоимости перевозок.

Радиальная нагрузка на шину груженого автосамосвала не должна превышать номинального значения, указанного в нормативно-технической документации. Превышение максимально допустимой нагрузки на шину приводит к снижению ее срока службы по причине тепловых и деформационных разрушений, интенсивного износа протектора и увеличения механических повреждений.

Средняя эксплуатационная скорость определяется за рабочую смену делением общей наработки в км на общую продолжительность смены в часах. Средняя эксплуатационная скорость движения автосамосвалов за смену и величина плеч перевозок в условиях карьеров не должны превышать значений, указанных в действующих нормативно-технических документах на шину.

Внутренне давление воздуха в шине имеет особое значение для тяжело нагруженных шин карьерных автосамосвалов.

Несоблюдение норм давления воздуха в шине приводит к снижению срока ее службы по причине теплового разрушения, механических повреждений, интенсивного износа протектора и др. (Таблица 1., Рис.1) [5].

Кроме того, от давления воздуха зависит сопротивление качению автомобиля и его топливная экономичность.

В то же время известно, что в 60...90% шин при эксплуатации давление не соответствует норме, из-за несоблюдения норм давления воздуха в шинах теряются 6.15% ресурса шин и 1,5.3,0% топлива, При этом особенно большие отклонения давления в шинах от нормы наблюдаются в зимний период [1].

Таблица 1

Низкое давление воздуха Высокое давление воздуха

Отслоение протектора, расслоение (взрыв) и последующие разрушения каркаса по причине повышенного теплообразования. Усиленный износ центральной части протектора по причине уменьшения пятна контакта с дорогой.

Отслоение покровных резин боковины, излом или разрыв каркаса по причине повышенной деформации. Разрыв нитей корда и разрушение (взрыв) каркаса при наличии повреждений или расслоений.

Неравномерный усиленный износ по углам протектора из-за повышенной деформации.

+40%пеоегтэка

156%

Рис. 1. Влияние давления воздуха в шине на ее ресурс

На разрезах и карьерах ведется регистрация замеров давления в шинах, что позволяет выявить на ранней стадии возможные заводские дефекты шины или причину повышения давления в шинах (перегруз, превышение среднеэксплуатационной скорости) и предотвратить преждевременный их выход из строя.

Одной из основных причин выхода шин из строя - являются механические повреждения от просыпа кусков руды и породы.

В таблице 2 указаны основные виды отказов шин при неудовлетворительном состоянии карьерных дорог и забойных площадок [5].

Таблица 2

Техническое состояние дорог и забойных площадок Виды отказов шин

Просыпи транспортируемой горной массы Порез, пробой, разрыв каркаса по месту пореза

Плохо спланированы, имеются глубокие выбоины Неравномерный износ протектора, разрыв каркаса вследствие высоких динамических нагрузок при ударах

Ширина, радиусы поворотов меньше допускаемых, уклоны затяжные, величина уклонов больше допускаемой Порезы, интенсивный неравномерный износ, тепловое разрушение шины

Таким образом, на автомобильном транспорте значительную долю в себестоимости перевозок составляют затраты на шины. Эффективность использования шин определяется их стоимостью и долговечностью.

Долговечность шин существенно зависит от многих факторов. Наиболее важными из них являются условия эксплуатации, техническое состояние и внутреннее давление в шинах.

Литература

1. Захаров Н.С. Влияние условий эксплуатации на долговечность автомобильных шин. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1997. - 139 с.

2. Скорняков Е.С. Крупногабаритные шины автомобилей и тракторов: Монография -Днепропетровск: Пороги, 2000. - 263 с.

3. Корректирование давления воздуха в шинах при эксплуатации автомобилей зимой / Н. С. Захаров, Г. В. Абакумов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. - 162 с.

4. Автомобильные шины, диски и ободья / В.Е. Евзович, П.Г. Райбман - М.: Автополис- плюс. 2010. - 144 с: ил. и табл.

5. Руководство по эксплуатации бескамерных крупногабаритных и сверх крупногабаритных шин, г. Бобруйск, ОАО «Белшина», 2004.- 32 с.