Колёса карьерных самосвалов: нагрузки и контроль

Колесо карьерного самосвала — одна из самых дорогих и ответственных деталей машины. Шина крупного самосвала по высоте превышает рост человека, а её стоимость сопоставима с хорошим легковым автомобилем. Каждая потерянная шина — это не только прямые расходы, но и простой машины, на которую завязан весь цикл карьера: экскаватор ждёт, план отгрузки срывается. При этом основная причина преждевременного выхода шин из строя — не брак и не качество, а нарушение режима эксплуатации: перегруз, перегрев, неправильное давление, плохое состояние дорог. Разберёмся, какие нагрузки испытывают колёса и как организовать их контроль.

Какие нагрузки испытывает колесо самосвала

Шина карьерного самосвала работает в нескольких режимах одновременно, и каждый из них по-своему её изнашивает.

• Вертикальная нагрузка. Груженый самосвал давит на каждую шину с усилием в десятки тонн. Особенно нагружены задние колёса: на них приходится большая часть массы груза.
• Динамические удары. Неровности карьерной дороги, ямы, просыпанная горная масса. Удар при скорости в несколько десятков километров в час многократно превышает статическую нагрузку.
• Нагрев. Шина постоянно деформируется, и резина нагревается. Чем выше скорость и нагрузка, тем сильнее нагрев. Перегретая резина теряет прочность, каркас начинает расслаиваться.
• Тяговые и тормозные силы. Подъём с грузом из карьера, спуск с торможением. Шины передают огромный крутящий момент.
• Боковые силы. Повороты на серпантине, работа на уклоне, разворот у экскаватора.
• Порезы и проколы. Острые камни скальной породы — главный враг протектора и боковин.

Показатель т·км/ч: зачем его считать

Для оценки теплового режима шин карьерных самосвалов используют показатель «тонно-километры в час» (т·км/ч, по-английски TKPH). Это произведение средней нагрузки на шину на среднюю скорость за смену. Каждая модель шины имеет свой допустимый показатель, который указывает производитель. Если фактический т·км/ч превышает допустимый, шина перегревается и выходит из строя раньше срока.

Расчёт выполняется в несколько шагов:

1. Определите среднюю нагрузку на шину: сложите нагрузку на шину в порожнем и груженом состоянии и разделите на два.
2. Определите среднюю скорость за смену: пройденное расстояние за смену делится на продолжительность смены, включая погрузку, разгрузку и ожидание.
3. Перемножьте среднюю нагрузку и среднюю скорость.
4. Скорректируйте значение с учётом длины рейса и температуры окружающего воздуха по коэффициентам производителя шин.
5. Сравните с допустимым т·км/ч для выбранной шины.

Если показатель превышен, решения могут быть такими: выбрать шину с более теплостойкой резиной, снизить скорость на отдельных участках, сократить длину рейса, перераспределить нагрузку. Для отдельных машин в карьере полезно считать показатель для передних и задних колёс отдельно — нагрузка на них разная.

Давление в шинах: главный параметр контроля

Карьерные шины работают при давлении, которое подбирается под конкретную нагрузку и условия. Отклонение от нормы в обе стороны вредно.

Практические правила контроля давления:

• замер — на холодных шинах, перед сменой; давление после работы всегда выше, и стравливать «лишнее» с горячей шины нельзя;
• используйте точные калиброванные манометры, периодически сверяйте их с эталоном;
• для заполнения шин многие предприятия используют азот: он меньше влияет на нагрев и снижает окисление каркаса изнутри;
• системы контроля давления и температуры в шинах позволяют видеть проблему в реальном времени и останавливать машину до разрушения шины.

Колёса и обода: многосоставная конструкция

На карьерных самосвалах используются многосоставные обода: основание обода, бортовые кольца, конусное (посадочное) кольцо, замочное кольцо и уплотнительное кольцо для бескамерных шин. Каждый элемент несёт нагрузку, и износ любого из них приводит к проблемам.

Что проверять при каждом демонтаже

• трещины в основании обода, особенно у вентильного отверстия и в зоне сварных швов;
• износ и деформацию замочного кольца, состояние канавки под него;
• коррозию на посадочных полках и конусных поверхностях;
• износ уплотнительного кольца у бескамерных колёс;
• состояние вентиля и его уплотнения;
• следы проворота шины на ободе.

Обнаруженные трещины в ободе не заваривают на месте: это работа для специализированного ремонта с последующим контролем, а чаще — повод для замены. Кольца с деформацией или износом замка заменяют.

Взрыв колеса при накачке или нагреве — реальная угроза в карьере. При пожаре или перегреве тормозов нельзя подходить к машине ближе установленного безопасного расстояния: внутри шины может произойти пиролиз, и колесо взорвётся. Сначала — охлаждение и выдержка, только потом приближение.

Камерные и бескамерные колёса в карьере

Крупные карьерные самосвалы, как правило, оснащены бескамерными шинами. Однако на машинах меньшей грузоподъёмности, на сочленённых самосвалах и на технике, которая работает в отдалённых карьерах, камерные шины продолжают использоваться. Камера оправдана, когда:

• обода изношены и не обеспечивают герметичность бескамерной посадки;
• уплотнительные кольца недоступны или быстро выходят из строя;
• требуется максимально простой ремонт в полевых условиях;
• шина имеет повреждения внутреннего герметизирующего слоя при сохранном каркасе.

В камерной сборке обязательна ободная лента подходящей размерности: на многосоставном ободе без неё камера перетирается в зоне колец. Камеры подбираются строго по размерности шины, а вентиль — по отверстию обода. Камеры для крупногабаритных колёс — в разделе крупногабаритных камер.

Дороги карьера: главный фактор износа

Опыт карьеров однозначен: состояние технологических дорог влияет на срок службы шин сильнее, чем выбор производителя. Основные меры, которые дают реальную экономию:

1. Регулярная очистка дорог от просыпей. Крупные куски породы, упавшие с кузова, режут шины. На многих карьерах за каждой зоной закрепляется грейдер или погрузчик для уборки.
2. Профилирование и поддержание поверхности. Ямы и колеи создают ударные нагрузки и перераспределяют массу на отдельные колёса.
3. Правильные уклоны и радиусы поворотов. Крутые повороты увеличивают боковые нагрузки и износ.
4. Чистота площадок погрузки. Зона у экскаватора — место, где больше всего острых камней. Её чистят в первую очередь.
5. Водоотвод. Вода размягчает дорогу, а под лужей не видно острых камней.

Регулярный осмотр шин: что и как часто

Для организации контроля на карьере удобно использовать простую схему с ежесменными, еженедельными и плановыми проверками.

Каждую шину стоит вести по карточке: серийный номер, дата установки, наработка в моточасах, замеры протектора, ремонты и причина снятия. Через некоторое время вы увидите, какие маршруты, машины и водители «съедают» шины быстрее, и сможете принять меры.

Типичные причины преждевременного снятия шин

• Порезы и пробои — следствие плохих дорог и просыпей.
• Перегрев и отслоение протектора — превышение т·км/ч, пониженное давление, перегруз.
• Повреждения бортов — неправильный монтаж, изношенные обода, проворот.
• Неравномерный износ — неправильное давление, нарушение схождения, разное давление в сдвоенных колёсах.
• Механические повреждения при погрузке — удары ковшом экскаватора, наезд на отвал.

Ремонт и восстановление шин

Дорогая карьерная шина с порезом — не обязательно списание. Многие повреждения можно устранить, если обнаружить их вовремя. Ключевое слово здесь — «вовремя»: порез, через который в каркас попадает вода и абразив, за несколько смен превращается в расслоение, которое уже не ремонтируется.

• Неглубокие порезы протектора очищают от камней и при необходимости заделывают сырой резиной с вулканизацией.
• Сквозные повреждения в пределах допустимых размеров ремонтируют установкой пластыря изнутри с горячей вулканизацией в специализированной мастерской.
• Повреждения бортов и расслоения каркаса, как правило, ремонту не подлежат.
• Шины с изношенным протектором и целым каркасом на ряде предприятий отправляют на восстановление протектора.

Решение о ремонте принимает шинный мастер после внутреннего осмотра. Заклеивать сквозные порезы «на месте» и возвращать шину в работу без проверки каркаса нельзя: отказ отремонтированной кустарно шины под полной нагрузкой опасен.

Безопасность при обслуживании колёс

1. Перед демонтажом полностью стравите давление и убедитесь, что его нет.
2. Накачивайте собранное колесо только в защитной клетке или с использованием специальных ограничителей.
3. При накачке не стойте напротив замочного кольца и боковины.
4. Не применяйте сварку и нагрев на собранном колесе с шиной: это может привести к взрыву.
5. Используйте специальное оборудование для монтажа и перемещения колёс: манипуляторы, подъёмники.
6. Работы выполняют только обученные шинные мастера.

Контроль колёс карьерного самосвала — не разовая задача, а система: давление, нагрев, дороги, обода и учёт. Предприятия, которые выстраивают такую систему, получают заметную экономию на шинах и снижают простои. Если вам нужны камеры, ободные ленты и вентили для техники в карьере, свяжитесь с нами через раздел контактов.