Резиновые атланты

Несмотря на огромную популярность транспортерных конвейерных лент, используемых в промышленности в качестве способа доставки грузов, иногда этот способ не может быть применён. К примеру, для транспортировки грузов на большие расстояния. В этой ситуации на помощь приходят автомобили, машины и тругие транспортыне средства. Однако и здесь возможно широкое применение РТИ.

В настоящее время подавляющее большинство строительных машин оснащено пневмоколесным ходовым оборудованием. В соответствии с этим большое значение имеет правильный выбор шин, выпускаемых с широким диапазоном характеристик и рисунков протектора как отечественными, так и зарубежными производителями. Однако и строительные машины также имеют различное назначение и вид базового пневмоколесного транспортного средства. Поэтому выбор шин определяется условиями эксплуатации каждого типа и каждой модели используемых в строительстве машин.

К первому типу следует отнести машины, устанавливаемые на шасси грузовых автомобилей и предназначенные не только для выполнения определенных видов работ, но и для достаточно высокой скорости их транспортирования. При этом они могут перемещаться по магистралям на дальние расстояния, по городским и местным дорогам, а также по бездорожью. К этим машинам относятся автомобильные краны, в том числе краны на специальных шасси автомобильного типа, короткобазовые и т. п., краны-манипуляторы и автогидроподъемники, бурильно-крановые машины и экскаваторы-планировщики, погрузчики с телескопической стрелой, автобетоносмесители, авторастворовозы и автобетононасосы, машины для содержания и ремонта дорог, а также самосвалы и различного вида грузовые автомобили и специализированный подвижной состав автомобильного транспорта, используемого для перевозки строительных материалов, изделий, машин и т. п. (цементовозы, панелевозы, трейлеры и т. д.). Шины этих машин должны обладать определенной износостойкостью и теплостойкостью в связи с перемещением последних по магистралям и городским автодорогам со скоростью до 85 км/ч. Ко второму типу относится основной парк различных строительных машин, каждая из которых имеет свою сферу деятельности и, соответственно, свои эксплуатационные особенности. Эти машины, в силу своей специфичности, работают как в "чистом" строительстве (с грунтом и на нем), так и, частично, в карьерах на перемещении и погрузке каменных материалов. В соответствии с этим различные требования предъявляются и к шинам. Так, шины бульдозеров, одноковшовых экскаваторов, ковшовых погрузчиков, пневмоколесных кранов и т. д. должны обеспечивать износостойкость и стойкость к порезам от острых краев камней и других предметов, автогрейдеров - устойчивость при их работе и перемещении, маневренность и требуемое тяговое усилие, а пневмоколесных дорожных катков и асфальтоукладчиков - стойкость к температуре, износу, маслам и порезам.

Для перевозки больших объемов грунта, угля и каменных материалов используются строительные скреперы с вместимостью ковша до 24 м³ и максимальной скоростью передвижения до 50 км/ч, скреперы для горной промышленности с емкостью ковша до 35 м³, полуприцепные и самоходные тележки с донной разгрузкой (для грунта и угля) грузоподъемностью до 300 т, а также самосвалы: шарнирно сочлененные г/п до 50 т, с механическим приводом г/п до 100 т и большегрузные с дизель-электрическим приводом г/п до 360 т. Шины этих машин должны быть износо- и теплостойкими, устойчивыми к порезам и разрывам от ударов камней и других предметов при загрузке и транспортировке последних.

Вилочные, многоковшовые, малогабаритные и специальные погрузчики, различного вида траншейные экскаваторы, трубоукладчики и другие машины также предъявляют определенные требования к шинам, частично или полностью указаны выше. При этом следует отметить, что шины практически всех строительных машин должны обеспечивать необходимое тяговое усилие и повышенную проходимость машин. Также необходимо отразить и то, что именно от шин в значительной степени зависят и такие технико-эксплуатационные характеристики строительных машин, как их экономичность, управляемость, безопасность и комфортабельность. В части повышения комфортабельности машин смягчение ударов и погашение небольших толчков при неровностях дороги или наезде на препятствия осуществляются также и за счет упругости шин, наполненных сжатым воздухом. В дальнейшем рассматриваются практически только шины, предназначенные для машин повышенной производительности.

В соответствии с вышеизложенным, пневматические шины по назначению делятся на шины строительных машин, установленных на шасси грузовых автомобилей, эксплуатируемые на дорогах различных категорий, в том числе и на бездорожье, при температуре окружающей среды до -45°С, и шины повышенной проходимости, в том числе с регулируемым давлением, для остальных строительных машин и всех видов дорог и бездорожья при работе в любых климатических зонах (от +60 до -60°С). Характеристика шин и ободьев, на которые они устанавливаются, включает в себя как основные размеры (габариты), так и другие показатели, связанные с особенностями конструкций и видом эксплуатационной деятельности строительных машин. В соответствии с этим пневмоколесные шины классифицируются по ряду направлений.

Основными размерными параметрами шин являются ширина В (дюймы или мм) и высота Н (мм) профиля, номинальный посадочный d (дюймы) и наружный D (мм) диаметры, а также ширина опорной части протектора B1, габаритная ширина профиля В2, учитывающая противоударные выступы, статический радиус Т и ширина профиля В3 при статической нагрузке (все в мм). При этом необходимо отметить, что практически все (кроме двух последних) размеры шин указываются для смонтированных на обод и накачанных воздухом шин без приложенной к ним нагрузки. К основным размерам обода, помимо посадочного диаметра d, относятся также его посадочная ширина С (мм) и высота его фланца h (мм).

Одним из главных параметров шин является также их серия, представляющая собой отношение высоты профиля шины к ее ширине (Н/В) и обозначаемая в процентах. Причем если в характеристике шин обозначение серии составляет 80% и менее (75, 70, 65, 60, 55%) - ширина профиля указывается в мм, а за дробной чертой ставится отношение Н/В в процентах. Если же обозначение серии составляет 80% и более, то ширина профиля дается в дюймах, а отношение Н/В не указывается. Однако возможно обозначение ширины профиля шины как в дюймах, так и в мм с приведением и соотношения Н/В в процентах после дробной черты, а также двойное обозначение (и в мм, и в дюймах). Например, обозначение шины 10.00R20 показывает, что 10 - ширина, а 20 - посадочный диаметр шины (в дюймах), а шины 315/80R22,5: 315 - ширина в мм, 22,5 - посадочный диаметр в дюймах. Буква R обозначает шину радиальной конструкции.

Помимо указанных значений, в характеристику входит и ряд других параметров, необходимых для выбора и эксплуатации шин. Так, индекс нагрузки определяет максимальную грузоподъемность, которую может обеспечить шина. В общем случае он разбит на 280 градаций - от 0 до 279, с грузоподъемностью шины от 45 до 136000 кг.

Для рассматриваемых машин используется и символ скорости в диапазоне от А1 до G, указывающий максимальную скорость, при которой шина может нести соответствующую нагрузку. Эта скорость в указанном диапазоне распределена с градацией в пять единиц от 5 до 90 км/ч.

С указанными индексами связана и норма елейности, показывающая условное обозначение прочности каркаса шины.

При движении по дорогам с твердым покрытием давление в шинах устанавливается в пределах 0,5...0,7 Мпа. Для передвижения по грунтам с низкой несущей способностью давление в шинах устанавливается или в бескамерных шинах с регулируемым давлением снижается до 0,05...0,08 МПа. При этом давлении площадь их контакта с грунтом увеличивается, что ведет к снижению удельного давления на грунт. В результате повышается проходимость машины, но растет сопротивление движению и интенсивность изнашивания шин. В инструкциях к каждой машине даются рекомендации по приемлемому давлению на каждую ее ось, а производители в разных странах указывают значения давления в наиболее распространенных у них единицах (мега- или килопаскали, атмосферы или бары).

Указанная в характеристике масса шины также связана со всеми рассмотренными параметрами.

По конструкции пневматические шины делятся на диагональные и радиальные, которые, в свою очередь, могут изготавливаться как камерными, так и бескамерными. При этом все шины (или покрышки) состоят из каркаса, брекера (промежуточной эластичной подушки), протектора и бортовой части. Каркас является силовым элементом шины, воспринимающим внутреннее давление воздуха и внешние нагрузки. Он состоит из определенного количества слоев обрезиненного корда, включающего в себя нейлоновые или металлические нити с различным их расположением. Между каркасом и протектором расположены слои брекера, усиливающие протектор и снижающие деформацию шины. Протектор, в зависимости от назначения, может выполняться гладким или нарезным с различными типами рисунка, служит опорной частью шины и, взаимодействуя с дорогой, защищает каркас от повреждений и обеспечивает сцепление колеса с опорной поверхностью дороги или грунта. По боковым сторонам брекера и каркаса протектор переходит в относительно тонкие боковины и далее в борта, внутри которых в бескамерных шинах расположены стальные кольца - сердечники. Они изготовлены из скрученных или сплетенных стальных проволочек и обеспечивают надежную установку (крепление) шины на ободе.

Камерные шины, обозначающиеся буквами ТТ или Т/Т и много лет служащие основным движителем машин, имеют ряд недостатков. К ним относится большой нагрев, особенно при ее проколе во время движения машины, непроизводительное время на замену и ремонт часто выходящих из строя тонкостенных камер и т. п. Однако основным недостатком является сам процесс прокола камер. Он ведет к достаточно быстрому выходу воздуха через пробитое отверстие и неплотности между бортом и ободом, хотя в качестве герметизирующего слоя и используется ободная лента. А это, в свою очередь, может привести к разрыву и разбортовке покрышки и при большой скорости - к аварии, так как машина становится неуправляемой. Поэтому в последнее время все большее применение в движителях машин находят бескамерные шины, производство которых во всем мире постоянно увеличивается. Они плотно и надежно устанавливаются на обод и за счет внутреннего, с заходом на наружную поверхность герметизирующего слоя обеспечивают постоянное давление в шине. К преимуществам этих шин, обозначаемых литерами TL или Т/L, следует отнести большую безопасность. Она обеспечивается медленным выходом воздуха после прокола или пробоя шины. При этом машина может своим ходом добраться до места стоянки или ремонта.

По конструкции каркаса шины делятся на диагональные и радиальные.

Диагональные шины состоят из многослойного текстильного каркаса, являющегося основным несущим элементом, нейлоновых нитей корда в нем и металлокордного брекера. Нити корда в этих шинах располагаются под углом 45...60° и в соседних слоях перекрещиваются между собой по диагоналям относительно поверхности шины. Поэтому между слоями возникает трение, приводящее к повышенной температуре и износу шин. Они имеют два конструктивных исполнения. Один тип шин имеет брекер, расположенный только под протектором, а у другого он размещается еще и по боковинам. Эта конструкция имеет два-три сердечника в борту, а ее обозначение в типоразмере и на шине не указывается.

Радиальные шины состоят из многослойного каркаса, нити металлического корда которого расположены радиально относительно колеса (от борта до борта по всей ширине шины), т. е. под углом 0°. Брекеры являются несущим элементом и представляют собой один или несколько прорезиненных слоев с металлическим кордом (брекерные пояса). Они позволяют усилить протектор и сберечь шину от ударов, порезов, проколов и т. д. Такая конструкция имеет практически один стальной сердечник, связывающий все слои борта. Боковины шины выполняются из эластичной резины, защищают боковые части шины от ударов и порезов, амортизируют слои каркаса и имеют возможность изгибаться под нагрузкой без образования трещин или расслоения. В обозначениях эти шины имеют литер R. В настоящее время объем продаж радиальных шин повышенной проходимости на мировом рынке постоянно растет. Это обусловлено рядом положительных факторов. Многослойные стальные пояса-брекеры обеспечивают шинам более равномерное и лучшее сцепление с дорогой, т. к. пятно контакта у диагональной шины имеет меньшую (эллипсовидного типа), а у радиальной (практически прямоугольного типа) - большую площадь. Это, в свою очередь, ведет к надежности управления и устойчивости машины, комфортабельности, безопасности, износостойкости, снижению затрат времени и средств на замену и ремонт шины.

Пневматические шины классифицируются по назначению, габаритам, конструкции и принципу герметизации, форме профиля, глубине нарезки и рисунку протектора, а также по климатическому исполнению.

По габаритам шины можно разделить на малогабаритные, с шириной профиля не более 200 мм (10 дюймов) и посадочным диаметром не более 457 мм (18 дюймов), среднегабаритные, соответственно до 350 и 457 мм, и крупногабаритные - более 350 мм с соответствующими посадочными диаметрами.

По форме профиля шины делятся на стандартные с узкой базой, широкопрофильные и сверхширокопрофильные. Между собой они отличаются отношением высоты профиля к его ширине - Н/В. У шин с узким профилем серии 100 это отношение стремится к 1 (100%), с широкой базой серии 80 - к 0,8 (80%), а у сверхшироких серии 70 - к 0,7 (70%) и серии 65 - к 0,65 (65%) (по данным MICHELIN). Промышленность также выпускает и специальные арочные шины, у которых Н/В=0,39...0,5 (39-50%), и пневмокатки с Н/В=0,25...0,39 (25-39%). Они имеют протектор с редкорасположенными высокими грунтозацепами, повышающими проходимость машин по песку, слабым грунтам, снегу и заболоченным участкам, и выпускаются по заказам потребителей.

Рисунок протектора и глубина его нарезки взаимосвязаны и предназначены для определенных типов и моделей машин, а также условий их эксплуатации. В настоящее время ведущими мировыми производителями шин разработано очень большое количество разнообразных типов рисунка для шин различного назначения.

Тип рисунка, используемого в шинах строительных машин в общем случае, можно разделить на обычный дорожный (для перемещения машин на базе автомобиля по твердому покрытию дорог), универсальный (предназначенный для работы как на дорогах, так и на грунте) и повышенной проходимости (используемый на слабых грунтах, а также в карьерах). При этом для дорог с твердым покрытием (в городах и на магистралях) рисунок шин может быть достаточно мелким, для перемещения по любым дорогам - крупнее, для бездорожья и работы в карьерах - крупный с высокими грунтозацепами, а для дорожных катков, подкатных тележек и трейлеров - без рисунка (гладкий или с очень редкой и неглубокой нарезкой для отвода воды). Наличие рисунка позволяет поддерживать необходимое сцепление шины с различной опорной поверхностью, в том числе при любых рабочих температурах окружающего воздуха, и осуществлять с нее отвод воды, а также самоочищаться от гравия, грязи и мокрого снега.

В зависимости от расположения элементов рисунка протектора, шины делятся на ненаправленные и направленные. В последнем случае на боковой поверхности шины специальной стрелкой указывается направление вращения колеса, необходимое при установке его на машину.

Глубина нарезки протектора шин повышенной проходимости связана не только с типом рисунка и условиями работы, но и с долговечностью шины. В общем случае она подразделяется на стандартную и улучшенную, предназначенные для нарезки шин, работающих на каменистом грунте и на слабых грунтах (с грунтозацепами для шин повышенной проходимости), глубокую и сверхглубокую, используемые для работы на каменистых грунтах. При этом если улучшенная нарезка незначительно отличается от стандартной, то последние два вида выпускаются в 1,5...2,5 раза глубже стандартной.

По климатическому исполнению шины делятся на стандартные общего назначения, предназначенные для работы при температуре окружающего воздуха не ниже - 45°С, северного исполнения, изготавливаемые из резины со специальными добавками и используемые в районах Крайнего Севера при температуре ниже - 45°С, а также тропического исполнения, резина которых обеспечивает устойчивость к воздействию высоких температур (до 60°С) и влажности (до 95%). Для работы погрузчиков и других машин в горячих цехах сталелитейных заводов используются специальные термостойкие шины, обеспечивающие длительную их работу при температурах до 200°С.

Изготовление шин повышенной проходимости заводами-производителями осуществляется по стандартам соответствующих стран (ГОСТ - Россия, DIN - Германия и т. д.) и общепринятым мировым стандартам, в связи с широкой поставкой шин по всему миру. Последние утверждены и контролируются организациями "Шинная и ободная техника" (ETRTO) в Европе, "Шинная и ободная ассоциация" (TRA) в США и Международной организацией по стандартам (ISO).

Для правильного выбора шин необходимо учитывать тип, марку и модель машины, ее грузоподъемность в рабочем состоянии, мощность двигателя, скорость перемещения и условия эксплуатации.

В соответствии с мировыми стандартами шины повышенной проходимости классифицируются по типу машин, видам работ и типу протектора (см. табл.). В то же время рисунок протектора разрабатывается каждой фирмой отдельно и обозначается собственными индексами. По этим же стандартам установлены и значения, характеризующие грузоподъемность шины, к которой относятся коэффициент нагрузки (определяющий норму слойности [НС]), индекс нагрузки (ИН) с соответствующей ему грузоподъемностью и символ скорости (СС) с указанием максимально возможной скорости перемещения машины.

Маркировка шин осуществляется на их боковой поверхности буквами, словами, цифрами и символами, отлитыми заодно с изделием в пресс-форме или проштампованными после изготовления. Она включает в себя практически все рассмотренные выше параметры и обозначения. К ним относятся частично или полностью используемые данные о шинах: а) наименование страны, фирмы-изготовителя, ее индекс и товарный знак; б) ширина профиля; в) серия (Н/В); г) посадочный диаметр; д) количество слоев и тип корда каркаса и брекера или норма слойности; е) индекс грузоподъемности; ж) максимальная нагрузка и давление в шине; з) индекс скорости; и) обозначение типа шины: камерные с текстильным брекером - ТТ, бескамерные - TL и(или) TUBELESS, с металлическим брекером - STEEL; к) обозначение радиальной шины буквой R и(или) словом RADIAL; л) обозначение внутренней INSIDE или наружной OUTSIDE стороны шины при асимметричном рисунке протектора; м) знак (стрелка) направления вращения колеса, шина которого изготовлена с направленным рисунком протектора; н) номер стандарта, технических условий или знак соответствия шины международным правилам; о) наименование модели, включающее в себя условное обозначение и номер разработки; п) номер шины, состоящий из даты изготовления, индекса завода-изготовителя и порядкового номера шины.

Помимо этого, допускаются и другие обозначения и надписи на шинах, к которым можно отнести балансировочную метку (указывающую самое легкое место шины), штамп ОТК с указанием сорта шины, зимний рисунок (M+S), возможность ошиповки шины (Ш), морозостойкость (Север) и т. п.

Для комплектования строительных машин используются шины отечественных и зарубежных производителей как с радиальным кордом и типоразмерами 14R24...55/80R63, так и с диагональным кордом -11.00-20...37,5-39.

Наряду с пневмоколесными шинами значительное внимание производителей уделено и сплошным (массивным) прессованным шинам.

Конструкция такой шины является многослойной. Она состоит из основного слоя, внутри которого располагается ряд плоских металлических колец, служащих каркасом, высокой эластичной резиновой подушки (для смягчения работы машины при прохождении ею возможных неровностей) и ребристого протектора с боковинами (CONTINENTAL, Германия). Основными размерами этих шин являются полный диаметр D, ширина В и посадочный диаметр d. При маркировке они обозначаются как DxBxd в дюймах или D/B-d в мм (250/80-170). При этом размеры в мм, оканчивающиеся на цифры 0 и 5, даются указанной фирмой только в мм, а оканчивающиеся на все другие цифры - и в дюймах, и в мм (18x6x12 1/8 или 457/152-308). В то же время эти шины также различаются по нагрузке на приводные и неприводные оси машины и в зависимости от скорости их перемещения (5, 10, 25 км/час и более). Эти шины устанавливаются в основном на машинах, работающих с небольшими скоростями и на достаточно хороших покрытиях площадок и дорог. К этим машинам в первую очередь относятся вилочные погрузчики различной конструкции и назначения, используемые не только на внутренних и наружных складских работах по перемещению всевозможных материалов, в т.ч. в речных, морских и воздушных портах, таможенных терминалах, в строительстве и в промышленности строительных материалов, но и в горячих цехах металлургических заводов и цехах химических производств (бумага, стекло, сыпучие и изделия из них). В соответствии с этим изготавливаемые шины обладают прочной конструкцией, стойкостью к маслам, нагреву, горению, устойчивостью к воздействию отходов продуктов питания (гниения) и статического электричества. Такие шины марки CSE SC15 устанавливаются на обод с бортами, имеют ребристую поверхность с различным рисунком и глубиной протектора и диапазон размеров от 140/55-6 до 14.00-24.

Сплошные литые шины устанавливаются также и на неуправляемые оси полуприцепов и прицепов к тягачам. Они используются на указанных выше производствах и видах работ для перемещения грузов значительных объемов и массы. В этом случае шины выполняются с гладкой поверхностью (марка МН-20) или с редкими боковыми нарезками протектора, расположенными в шахматном порядке (марка МС-20). Такая конструкция значительно снижает сцепление шины с поверхностью дороги или площадки, а со спрямленными каналами обеспечивает уверенный отвод воды и мокрого снега. В качестве вариантов вышеуказанной фирмой предлагаются шины со стальным сплошным основанием или с раздельными кольцами каркаса. При этом шины могут устанавливаться на цилиндрические сварные или на симметричные и асимметричные, соединенные из двух частей болтовыми соединениями конусообразные ободья. Эти шины имеют значительное количество типоразмеров, и для шин с одним сплошным металлическим основанием эта гамма находится в пределах от 200/85-105 до 920/250-670 (мм), а с металлическим рядным каркасом - от 105/45-65 до 750/75-640 (мм).

Подобные шины марки "Function" выпускает и фирма "MICHELIN" (Франция), обеспечивая работу ручных и прицепных тележек и трейлеров, а также вилочных погрузчиков при использовании их на складах различного назначения. Фирма выпускает шины модели PL01 с прямоугольными металлическими кольцами в каркасе и с типоразмерами от 3.50-5/3.00 до 28x9-15/7.00 (28 - диаметр шины; 9 - ширина шины; 15 - диаметр обода; 7.00 - ширина обода). Особенностью таких шин фирмы является возможность их изготовления из специальной цветной резины.

Фирма "MEGA-T UNISOFT" (Израиль) также предлагает потребителям шины для погрузчиков, катков, асфальтоукладчиков и трейлеров, аналогичные вышеприведенным, с фиксированной их посадкой на обод. Она выпускает шины с круглыми металлическими кольцами каркаса, без кольцевого замка крепления, но с надежным охватом по ободу и возможностью проведения монтажа или демонтажа за 30 секунд. Размеры шин указываются как в дюймах, так и в мм, и их типоразмеры находятся в пределах от 343x140x203,2 до 750x250x500 (мм).

К достоинствам зарубежных фирм, изготавливающих и реализующих шины, необходимо отнести техническую поддержку, которая включает предпродажные и эксплуатационные консультации, позволяющие правильно выбрать шины и поддерживать их длительную работоспособность путем осмотра и устранения нежелательных факторов, выявленных в процессе работы машины.

В заключение следует отметить, что при дальнейшем совершенствовании конструкций шин следует учитывать основные требования к ним, заключающиеся в обеспечении лучшего сцепления с дорогой в различных климатических условиях, устойчивости и стойкости к уводу колес (безопасность), повышении несущей способности и теплоотвода при максимальной скорости и номинальной нагрузке, улучшении отвода воды, самоочищении от камней, грязи и мокрого снега, а также износостойкости (долговечность), снижении уровня шума и динамических воздействий, улучшении управляемости (комфортабельность), снижении массы и сил сопротивления качению (экономичность за счет стоимости шин и снижения расхода топлива) и маневренности.

Значительный парк строительных и транспортных машин, работающих во всех странах мира, постоянно требует обновления своей "обуви" взамен изношенной. Производством шин занимается очень большое количество специализированных предприятий.

Классификация шин повышенной проходимости для строительных машин по стандарту TRA

Между прочим:

Пневматическая шина со сменной резиновой камерой и покрышкой, имеющей тканевый каркас и проволочные прямые борта, впервые была запатентована в 1896 году англичанином Велчем. Вначале были разработаны камерные диагональные, а в 1946 г. радиальные шины, конструкция которых преобразовалась затем и в бескамерную. Начиная с этого времени конструкции шин и ободьев для них, оставаясь принципиально неизменными, постоянно совершенствуются. При этом учитываются как новые материалы для изготовления шин, современные покрытия автомобильных дорог и резко возросшие скорости перемещения машин, так и существенное повышение грузоподъемности и необходимость их использования в тяжелых условиях бездорожья и при работе в карьерах.

В. Г. Дронов, доцент МИКХиС. Международный специализированный журнал "Строительная техника и технологии". Источник: информационный центр Raise.Ru