"Обувь" для карьерных гигантов: прочная, термоустойчивая, износостойкая

Покрышки имеют большое значение при эксплуатации карьерной техники. Как известно, затраты на топливо и приобретение шин составляют большую часть эксплуатационных расходов колесной карьерной техники. Цена карьерных покрышек высока, ведь они по определению создаются для особо тяжелых условий эксплуатации, а значит, качество резины и технология производства таких покрышек существенно отличаются от производства общепромышленных шин.

Основными видами карьерной спецтехники являются карьерные экскаваторы, карьерные погрузчики и карьерные самосвалы. В конструкциях карьерных экскаваторов, а это драглайны, роторные, шагающие, гидравлические и гусеничные экскаваторы, используются в основном гусеничные либо специфические, например, гидравлические шагающие, движители.

Вот карьерные погрузчики бывают гусеничными и колесными. Колесные погрузчики, работающие в карьерах, в общем-то, ничем не отличаются от общепромышленных фронтальных погрузчиков, только рассчитаны на переработку больших объемов грунта. Вместимость ковшей таких погрузчиков составляет более 10 м3, а сила г/п до 100 кН, собственная же масса погрузчиков может достигать 60 и более тонн.

Что касается карьерных самосвалов, то в недавнем прошлом для работ в карьерах привлекались обычные строительные самосвалы. Конечно, они не обладали специальными качествами, необходимыми для транспортировки больших объемов руды по карьерному бездорожью. Двигатели общепромышленных самосвалов имели слишком низкую мощность, соответственно, и тяговые их свойства «оставляли желать лучшего». К недостаткам самосвалов той поры можно также отнести кузова небольшой вместимости, однако, главной «бедой» было то, что сами конструкции как шасси, так и кузова не соответствовали той нагрузке, которая действовала на них в условиях работы в карьерах. Лишь небольшая часть машин была специализированной.

Сегодня в карьерах преобладает использование специализированного технологического транспорта, потому что достаточно часто только карьерная техника может справиться с возникающими проблемами при разработке скального грунта. Прежде всего, карьерная техника отличается высокой проходимостью, которая необходима для уверенного движения и маневрирования там, где дорог в обычном понимании нет. Езда по бездорожью, преодолевание уклонов, достигающих 25%, движение на отдельных участках со скоростью до 40 км/ч – эти качества свойственны карьерным самосвалам ведущих мировых производителей. Кроме того, важным качеством таких самосвалов является возможность быстрой загрузки и столь же быстрой выгрузки скальных и других пород в самых различных ландшафтных условиях.

Специальные самосвалы для горнодобывающей промышленности достигают г/п до 450 т. Самосвальные автопоезда и отдельные самосвалы сверхгабаритных размеров используются в карьерах по разработке полиметаллических руд, горючих сланцев, залежей каменного угля. Такие карьеры располагаются, главным образом, в Африке, Австралии, в Северной и Южной Америках. И, несмотря на то, что самый «сильный» самосвал в мире, способный перевезти за рейс 450 т груза, имеет марку БелАЗ-75710, в наших условиях большее распространение получили самосвалы г/п 20-50 т, в меньшей степени г/п 100-200 т. Это объясняется тем, что наши карьеры имеют относительно небольшие площади, так же, как и объемы добычи.

Кузов карьерного самосвала представляет собой, как правило, классическую прямоугольную конструкцию без задней стенки. Участок пола со стороны отсутствующего заднего борта поднимается на угол 10-30°. Такая форма дна предотвращает выпадение больших скальных обломков во время движения самосвала, а отсутствие борта позволяет транспортировать скальные глыбы с габаритами, превышающими длину кузова. На дно могут монтироваться специальные защитные листы, изготовленные либо из композиционных материалов, либо из износостойкой стали. Дополнительное покрытие облегчает выгрузку сыпучих грузов, увеличивает срок службы кузова, особенно в тех карьерах, где работать приходится с высокоабразивными материалами. Например, плотность супесчаных грунтов в среднем составляет 1,6-1,8 т/м3, глинистых – до 2,1 т/м3, а самых тяжелых, скальных – до 3,3 т/м3.

Кузова карьерных самосвалов рассчитаны только на заднюю выгрузку, выгрузка на боковые стороны массивных глыб опасна опрокидыванием самосвала. Подъем кузова осуществляется одним либо двумя гидроцилиндрами. Для выгрузки породы необходим подъем кузова на угол не менее 55°. Вместимость самосвального кузова подбирается по г/п шасси, учитывается также насыпная плотность минерала, с которым предстоит иметь дело данной машине.

Классический тип карьерного самосвала сформировался в 60-е годы ХХ века. Это производительные машины с колесной формулой 4х2, 4х4, одним из основных элементов которых является цельная, состоящая из одной детали жесткая рама коробчатого сечения. В таких самосвалах все узлы шасси и надстройки смонтированы на общей раме. Приводной является задняя ось, повороту передних колес способствует гидроусилитель рулевого управления. Конструкция и форма отдельных элементов шасси зависят, прежде всего, от строения рамы транспортного средства.

В качестве приводов используются, в основном, дизельные двигатели с турбонаддувом, причем нередко используются системы двойного регулируемого турбонаддува, создаваемого при помощи пары компрессоров. Такая система увеличивает мощность двигателя, по сравнению с двигателем без наддува, примерно на 20-50% и снижает потребление топлива на 10-20%.

Другой тип самосвалов, широко применяемых в карьерах – это самосвалы с шарнирно-сочлененным соединением (ШСС). Схематично самосвал ШСС можно представить как автопоезд, состоящий из 1-осного тягача, базирующегося на жесткой раме, сваренной из ланжеронов прямоугольного сечения, и сопряженного с этим тягачом при помощи специального шарнирного узла и реактивных тяг прицепа, как правило, 2-осного. Кабина, а также двигатель и силовая часть располагаются на передней раме, и только кузов вынесен на заднюю раму. Все оси самосвала ШСС – приводные.

В сочлененных самосвалах нет системы классического рулевого управления, и маневрирование происходит за счет использования системы управления гидроцилиндрами, позволяющими повернуть одну раму относительно другой, т.е. тягач относительно прицепа. За счет ШСС и гидроцилиндров сочлененные самосвалы имеют возможность разворачиваться на ограниченной площади, уверенно маневрировать на грунтовой дороге.

Надо, однако, отметить, что самосвалы ШСС не являются, по большому счету, карьерной техникой. Они не очень проходимы, и специалисты не рекомендуют их использовать для доставки грузов в случаях, когда двигаться приходиться по размытой осадками грунтовой дороге либо по переувлажненной глине.

Зато на сухой почве самосвалы ШСС чувствуют себя очень уверенно, и крупнейший производитель карьерных самосвалов, компания Euclid, выпустила карьерный вариант такого самосвала. Конструкторы компании, создавая самосвал г/п 210 т, не могли подобрать покрышки на переднюю управляемую ось, соответствующие нужной г/п. И было принято решение об установке на переднюю ось сдвоенных покрышек. Тогда была получена необходимая г/п, однако передняя ось стала неуправляемой. Поэтому в Euclid приняли решение использовать в модели Euclid R210 шарнирную схему управления.

По такому же пути пошли и белорусские конструкторы, создавая модель БелАЗ-75501 г/п 280 т. Применение в конструкции шарнирной рамы позволило использовать на передней оси две пары покрышек мод. 40.00-57.

Покрышки для карьеров: Michelin, Marangoni, Goodyear

Как мы видим, покрышки имеют большое значение при проектировании карьерной техники. Как известно, затраты на топливо и приобретение шин составляют большую часть эксплуатационных расходов колесной карьерной техники. И если цены на топливо не поддаются регулированию работниками карьеров, то на затраты по приобретению покрышек они могут влиять непосредственно.

Цена карьерных покрышек высока, ведь эти покрышки по определению создаются для особо тяжелых условий эксплуатации, а значит, качество резины и технология производства таких покрышек существенно отличаются от производства общепромышленных шин.

В конструкциях карьерных шин разработчики стараются учесть воздействие минералов, с которыми контактирует поверхность покрышки. Кроме того, карьерная покрышка должна обладать прочностью, достаточной для защиты от проколов и порезов, а также сохранять эксплуатационные свойства в условиях повышенных температур.

Более 125 лет остается на лидирующих позициях в отрасли французская компания Michelin. Своему положению компания во многом обязана Отделу Исследований и Развития Группы Michelin, в котором насчитывается более 6 тыс. работников, а годовой бюджет превышает € 500 млн.

Компания производит шины – от велосипедных до авиационных. В состав Michelin входит 69 заводов, расположенных в 19 странах. С 2004 года работает в Московской области завод Мишлен, выпускающий до 5 тыс. легковых покрышек ежедневно.

Но одной из наиболее важных областей в программе производства Michelin является производство шин для карьеров.

Недавней, буквально революционной разработкой компании, предназначенной для самосвалов классического типа, стала модель Michelin XDR2. Эта разработка пришла на смену выпущенной на рынок в 2001 году мод. Michelin XDR, показавшей конкурентам, что возможно увеличение долговечности использования шины на 20% по сравнению с предшественниками. И вот – новая модель, которая отличается увеличенной на 20% высотой протектора, по сравнению с прежними моделями Michelin. Также в новой модели применена прослойка между каркасом шины и протектором, состоящая из стальных нитей. «Стальной» слой толще примерно на 10% и прочнее на 60%, чем аналогичные вставки в шинах других производителей. Основной функцией этого слоя является защита шин от порезов и ударов. Кроме того, в модели использован самоочищающийся протектор с рисунком, не имеющим конкретного направления, но позволяющий увеличить пятно контакта с опорной поверхностью, что существенно снижает износ шины. Боковина в последней разработке в 2 раза толще прежних конструкций, при этом для производства XDR2 требуется на 10% меньше резины, чем требовалось для XDR. Это означает, что снижается масса изделия, экономится топливо при эксплуатации.

Напомним, что компания Michelin на Bauma-2010 продемонстрировала самую большую в мире покрышку Michelin XDR 59/80R63, высота которой превысила 4 м, ширина 1,5 м, а масса составила 5,3 т. Одна такая покрышка рассчитана на нагрузку в 100 т. При производстве шины используется 0,89 т стали и 3,85 т резины.

Одним из наиболее известных в мире производителей огромного спектра покрышек является итальянская компания Marangoni Retreading Systems Group. Компания также специализируется на производстве восстанавливаемых покрышек, причем на предприятиях Marangoni осуществляется восстановление выработавших свой ресурс шин на высококачественном оборудовании собственного производства. Компания Ellerbrock, немецкий филиал Marangoni, в последние 10 лет вышла на ведущие позиции на российском рынке восстановленных протекторов грузовых шин.

На мировом рынке отмечается устойчивый спрос на карьерные самосвалы с максимальной г/п. Для 100-тонных самосвалов одной из последних разработок компании стала мод. 27.00R49, где 27.00 – это наружный диаметр, равный 2,7 м, буква R означает, что шина радиальная, а 49 – ? обода покрышки в дюймах, в данном случае это 1,25 м.

Но эта модель не самого большого размера из выпускаемых Marangoni. Компания производит для более мощных самосвалов шины 36.00R51. Для карьерных шин инженеры Marangoni разработали резиновую смесь W2, устойчивую к порезам. В том случае, если при заказе данных покрышек, а они изготавливаются только под конкретный заказ, оговаривается, что шина должна сохранять эксплуатационные свойства при высоких температурах, используется резиновая смесь H1, рассчитанная на работу в условиях сильного нагрева покрышки.

Как уже отмечалось, Marangoni специализируется на выпуске шин, рассчитанных на восстановление. Специалисты компании видят большие перспективы в технологиях возвращения практически первоначального ресурса восстанавливаемой покрышке. Они утверждают, что при этом владелец, использующий восстановленную шину, реально экономит 50-60% от стоимости новой покрышки.

Еще один ведущий мировой производитель, отметивший в 2008 году 110-летний юбилей начала своей деятельности, американская компания Goodyear Tire & Rubber Company, уделяет большое внимание в своей производственной программе выпуску карьерных шин, а точнее выпуску крупногабаритных шин, обозначаемых за рубежом сокращенно OTR.

Разрабатывая новую серию Goodyear RM-4A+ (RM или Rock Mining – горнодобывающая техника), специалисты компании старались достичь высших результатов в отрасли в таких показателях, как высокая износостойкость протектора, мощное сцепление с грунтом при любом состоянии почвы, а также устойчивость к порезам и другим физическим воздействиям.

Для данной серии специалистами Goodyear была разработана специальная резиновая смесь по технологии CycleMax. Уникальным свойством данного состава является термостойкость. Кроме того, покрышки данной серии имеют ненаправленный рисунок протектора, а также протектор увеличенной высоты, что увеличивает эксплуатационный ресурс шины. Пересекающиеся центральные канавки на протекторе повышают курсовую устойчивость транспортного средства. Причем канавки протектора располагаются под большими углами, и это усиливает сцепление покрышки с дорогой, что особенно важно, например, при езде в осеннюю распутиц. Стальной каркас, боковины покрышки и брекерный пояс – все эти элементы усилены. В настоящий момент компания предлагает две модели, 53/89R63 и 59/80 R63, причем покупатель может выбрать материал покрышки, предлагается 3 варианта резиновой смеси, также есть возможность выбрать покрышки с различной высотой протектора и глубиной канавок.

Самой большой шиной Goodyear является модель 59/80 R63. Наружный ? покрышки – 4,023 м, а ее масса – 5,4 т. Эти покрышки используются для комплектации самого крупного карьерного самосвала Komatsu, мод. 930 E, имеющего г/п 300 т.

Continental, Titan

Второе место в Европе и 4-е на мировом рынке занимает немецкий концерн Continental AG. Предприятие считает 1871-й годом своего рождения, а в далеком 1903 году компания уже имела представительство в России. В конце октября прошлого года состоялось торжественное открытие завода Continental в Калужской области, предприятие рассчитано на выпуск 4 млн покрышек ежегодно.

В области производства покрышек для карьерной техники специалисты компании разработали резиновую смесь, в основе которой, по заявлениям специалистов Continental, длинные полимерные молекулярные цепочки, связи между которыми усилены специальными химдобавками. В последние годы была создана серия покрышек HDC1, в которую вошли модели, рассчитанные на эксплуатацию в крайне сложных дорожных условиях и устанавливаемые на ведущие мосты карьерной техники. Для установки на управляемые оси карьерных машин была разработана серия HSC1. Особенностью инновационной резиновой смеси является устойчивость к порезам, выражающаяся в минимальной глубине проникновения инородных предметов в протектор, и увеличение надежности и долговечности моделей, входящих в серии HDC1 и HSC1. Как следствие, каркас шин этих серий практически не изнашивается при эксплуатации, и это позволяет восстанавливать изношенные покрышки и «холодным», и «горячим» методами.

Американская корпорация Titan International является одним из крупнейших производителей карьерных покрышек в мире, а перечень предприятий, входящих в компанию, постоянно растет. В прошлом году Titan, при содействии компании One Equity Partners, приобрел 85% акций «Волтайр-Пром», отечественного производителя автопокрышек из Волгограда, в планах корпорации на 2014 год – приобретение 99% всех акций Волжского предприятия.

Компания постоянно работает над модернизацией радиальных низкопрофильных шин. Создана опытная модель Titan LDR 150, в которой высота боковины уменьшена, а наружный диаметр шины остался без изменения. К тому же за счет того, что покрышка радиального типа, наблюдается пониженная ее деформация. В настоящее время LDR 150 проходит испытания. Также выпущена опытная версия шины 007 MTF типоразмера 46/90. Данный тип покрышки предусмотрен для установки на карьерный самосвал Cat 793, имеющий г/п 218 т.

Titan также работает над доведением до необходимой точности сопряжения между шиной и диском, разрабатывается конструкция обода АСТ, или Технология Быстрой Замены. Так, колесный диск АСТ 63, предназначенный для установки сдвоенных колес тяжелых карьерных и шахтных самосвалов, имеет съемные фланцы. Эти фланцы позволяют снимать внутреннюю шину, не меняя при этом положения наружного колеса.

Более конкретный пример – замена колеса на карьерном самосвале Cat 797. При обычном исполнении для демонтажа колеса необходимо открутить 64 болта. При использовании же конструкции АСТ на замене внутреннего колеса экономится 3 часа. Прежде подобная операция занимала до 4 часов, сейчас же меньше часа.

ОАО «Белшина» освоило выпуск более 300 видов покрышек, в числе наиболее «резонансных» – сверхкрупногабаритная шина 33.00R51 мод. Бел-162. Это бескамерная радиальная шина предназначена для использования в карьерных самосвалах БелАЗ г/п 120–140 т. Карьерный рисунок протектора шины обеспечивает высокое сцепление с дорожным покрытием, повышает сопротивление износу и порезам. Использование в каркасе и брекере металлокорда обеспечивает увеличение г/п и долговечности эксплуатации «резины», устанавливаемой на оси наиболее мощных самосвалов большой г/п, работающих в горнорудных карьерах, а также позволяет снизить потери на качение и расход топлива.

Образцы шин проходят ряд опытов и испытаний на стенде в жестком режиме обкатки для тяжелых условий эксплуатации. Обновленные шины сочетают в себе такие качества, как экономичность, безопасность и высокий уровень ходимости.

Interchemol S.A., Arnco, Carpenter и другие

Интересное решение по увеличению эксплуатационного ресурса карьерных шин предлагается компанией Interchemol S.A. Компания является одним из немногих в Польше предприятий, занимающихся полиуретановыми наполнителями. Разработанный Interchemol эластомер Chemolan XW рассчитан на заполнение им шин, эксплуатация которых связана с возможными частыми повреждениями. Это покрышки, используемые в строительной отрасли, в горнодобывающей промышленности, работающие в области лесозаготовок и т.д. Возможность прокола шины, наполненной воздухом, является фактором, значительно усложняющим эксплуатацию колесной техники на сталелитейных предприятиях, на свалках, в центрах переработки металлолома, в карьерах и т.п. местах.

Повреждение шины приводит к потере времени на ремонт покрышки, простой машины может принести большие материальные убытки владельцу, поскольку может вызвать остановку определенного техпроцесса, производственной линии либо бригады работников. Значительные затраты может вызвать и ремонт покрышки или ее замена на новую, особенно если речь идет о крупногабаритных и очень массивных шинах. И даже когда покрышка будет отремонтирована, никто не даст гарантии, что через короткий период ситуация с выходом покрышки из строя не повторится.

Наполнение шин эластомером Chemolan XW позволяет не беспокоиться о возможных проколах и эксплуатировать покрышку до практически полного истирания протектора. В то же время заполненная эластомером покрышка остается эластичной, а ее эксплуатация практически ничем не отличается от работы на пневмошинах. Благодаря этому быстрого износа подвески при использовании шин, наполненных Chemolan, не происходит.

Заполненные эластомером покрышки могут много лет успешно работать в самых тяжелых эксплуатационных условиях.

Многолетние наблюдения компании Interchemol показывают, что срок службы заполненных Chemolan шин увеличивается в 3-4 раза по сравнению с использованием этих же шин с традиционным наполнителем, и в большинстве случаев покрышка используется до полного истирания протектора. Уже более 20 лет Interchemol успешно работает в части заполнения своим эластомером шин самосвалов, занятых на подземных работах. Chemolan может быть использован для заполнения всех типов и размеров шин, в т.ч. и крупногабаритных шин карьерных самосвалов, шин погрузчиков, используемых в карьерах и эксплуатирующихся в самых тяжелых режимах. Эластомер сохраняет полную гибкость в диапазоне t°C от -40 до +120°С.

Эластомеры высокого качества, предназначенные для заполнения карьерных шин, производит и американская компания Arnco. Интересные инновационные материалы для наполнения шин, не позволяющие образовываться проколам, разработаны английской компанией Air Seal и американской фирмой Carpenter, предлагающей на рынке продукт под торговой маркой Rely.

Итак, эффективная эксплуатация карьерной техники во многом связана с правильным выбором шин и типа наполнителя. Как мы видим, шины для карьерной техники сегодня производит множество предприятий, наиболее прогрессивные наделяют шины различными техническими усовершенствованиями, которые не использовались в конструкциях шин еще несколько лет назад. С уверенностью можно сказать, что правильный выбор нужных покрышек – залог будущей успешной работы, а также сохраненные средства и нервы.

Фото: spec-technika.ru

Спецтехника и нефтегазовое оборудование

Партнеры держат дистанцию
Схемы таможенного оформления в России: как не стать жертвой «серых» таможенных брокеров
Проблемы на литовской границе затронули и калининградских грузоперевозчиков
Совершенно новый фургон Mercedes-Benz Citan: тест-драйв
50 лет назад советские дальнобойщики впервые отправились в заграничный рейс