Новые технические решения для повышения долговечности шин автолесовозов

По данным Научно-исследовательского института шинной промышленности (Москва), около половины всех шин разрушается преждевременно из-за нарушения правил эксплуатации. Срок службы шин зависит от внутреннего давления, нагрузки, скорости движения, состояния дороги, климатических условий, уровня вождения, технического состояния колесного узла.

По данным компании Continental (Германия), 29% эксплуатационных затрат зависят от качества эксплуатации шин подвижного состава грузового автотранспорта.

Специалисты российской инновационной компании Tyreman Group установили, что при нормальном давлении (в «зеленом коридоре»), с отклонением менее 5%, эксплуатируется только около 46% шин, а с критически низким давлением – 15% шин. В результате, по данным этой компании, более 50% отказов (простоев) грузового автотранспорта связаны с выходом шин из строя, а дополнительные затраты на один лесовоз могут достигать €3,5 тыс. в год.

По данным Booklet for US drivers (Буклет для водителей США), при понижении давления на 20% срок службы шин уменьшается на 25%, а при понижении давления на 30% – на 55%. Goodyear Tire & Rubber установлено, что при понижении давления в шинах на 15% расход топлива увеличивается на 2,5%, при понижении на 30% – на 5%.

В последнее время на транспортном рынке России представлены три новых технических решения, направленных на сохранение шин грузового и пассажирского транспорта. Прежде всего это уже хорошо зарекомендовавшая себя динамическая балансировка колес. На шпильки ступицы колеса надевается специальный диск (рис. 1). Груз в алюминиевом балансировочном кольце Centramatic перемещается в противоположную сторону от точек баланса при вращении колеса центробежной силой при движении (рис. 2). Такое решение позволяет балансировать колесо на скорости от 20 км/ч. То есть колесо динамически балансируется в ходе движения транспортного средства.

Эта технология балансировки колес была представлена на чемпионате России «Лесоруб XXI века» 2019 года и вызвала большой интерес у представителей лесозаготовительных предприятий. Привлекли не только простота и эффективность решения, но и невысокая цена и гарантия на 1 млн км пробега, то есть на жизненный цикл автомобиля.

Оснащение одной оси грузовика обходится примерно в 20 тыс. руб. Если колеса односкатные, то балансировочное кольцо ставится с внешней стороны, при спаренных колесах между ними устанавливается балансировочный диск несколько иной конструкции. Прежде всего такой системой целесообразно оснащать рулевые колеса, обеспечивающие комфорт водителя и безопасность движения. Оснащать все оси автомобиля такой системой не обязательно. В ней нуждаются наиболее нагруженные оси, например, у трехосного самосвала такую систему следует установить на заднюю ось как наиболее нагруженную при выгрузке перевозимого материала. На лесовозах желательно устанавливать ее на все оси, особенно если на лесозаготовительном предприятии нет шиномонтажного участка и периодически не проводятся технические осмотры.

Закупаемые сейчас в США грузовики оснащены такой системой динамической балансировки.

Специалисты крупных транспортных компаний, а также транспортных подразделений крупных лесопромышленных предприятий и раньше использовали разные способы балансировки колес. Например, в колесо засыпали специальные балансировочные грузы (шарики), но такой метод одноразовый – до первого демонтажа (прокола) колеса.

Некоторые диски, например, привезенные из Китая, не балансируются в принципе, и вышеописанное решение становится самым простым и надежным выходом из положения.

Динамическая балансировка отличается простотой монтажа и демонтажа, эстетичностью и эффективна в самых сложных условиях эксплуатации: не замерзает, не слипается и т. д.

Преимущества этого технического решения следующие:

• экономия топлива на 2–4% за счет снижения сопротивления качению;
• увеличение срока службы шин до 20%;
• снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт компонентов рулевого управления, тормозной системы, трансмиссии, а следовательно, сокращение простоев машин.

Второе техническое решение, представленное на российском рынке в последнее время, – система выравнивания давления в спаренных колесах. Допустимая разница давления в спаренных колесах не должна превышать 5%. Но на практике давление в колесах часто различается в несколько раз, хотя на вид это совершенно не заметно. В результате шины чрезвычайно быстро изнашиваются.

Машина выезжает в рейс с одинаковым давлением в шинах, в пути давление в них меняется по-разному, что связано с работой тормозной системы, бóльшим нагревом внутреннего колеса в спарке, которое приводит к повышению давления. Сказываются и разные траектории, углы поворота колес, пятна контакта с поверхностью.

Система выравнивания давления в спаренных колесах представляет собой блок, разработанный специалистами российской инновационной компании ООО «Тайрмен групп» на базе американского прототипа, но намного более бюджетный и выпускаемый по техническому заданию в России.

Блок выравнивания давления размером с кулак обычно устанавливается на оси, между спаренными колесами, и соединяется шлангами с нипелями. При необходимости систему можно смонтировать на другой автомобиль, поскольку блок многоразовый, ударопрочный, соответствует International Protection Marking IP69, то есть максимально защищен от влаги, пыли, ударных нагрузок и т. п.

Такая система актуальна для наиболее нагруженных осей грузового транспорта. Регулятор давления Crossfire обеспечивает следующие преимущества:

• улучшает торможение и повышает общую безопасность;
• продлевает срок службы шин, прежде всего внутренних колес, на 20% и более;
• в случае повреждения одной шины автоматически перекрывает поток воздуха с другой шины;
• уменьшает сопротивление качению, что способствует увеличению пробега и экономии топлива.

Третье новое техническое решение – это запатентованные резьбовые внутренние центрирующие втулки из высокопрочного материала, производимые в России (рис. 3).

При эксплуатации или монтаже колес их вес приходится на верхнюю часть шпильки, а снизу появляется небольшой зазор между шпилькой и диском колеса, из-за которого при вращении неизбежно «яйцевидное» биение Это неравномерное движение приводит к увеличению расхода топлива, неравномерному износу шин и вибрации колесного узла, которое может вызвать самопроизвольное откручивание колесных гаек и выход из строя (обрезание) ступичных шпилек, повреждение колесных дисков. Специалистам лесозаготовительных предприятий хорошо известна описанная проблема.

Комплект втулок для центрирования колес предназначен для управляемых и ведущих колес, а также большинства колес прицепов. Гильзы остаются на шпильке колеса постоянно и используются в положениях «12, 4 и 8 часов». Один комплект включает шесть втулок (по три на колесо) и центрирует одну ось (рис. 3). Стоимость комплекта составляет около 5,5 тыс. рублей.

Шины входят в первую тройку статей транспортных затрат, но во многих компаниях им не уделяют должного внимания, не понимая, что шинный бюджет хорошо оптимизируется, а стоимость километра пробега в определенных условиях эксплуатации, на определенных шинах может сильно варьировать. Необходимо разработать специальный учебный курс для шинных инженеров, направленный как на систему мотивации, так и на технические аспекты правильной эксплуатации шин, прежде всего поддержания в них оптимального давления. Во многих транспортных, майнинговых и лесопромышленных компаниях сегодня хорошо развита практика предоставления сервисных контрактов на технику производителями машин и оборудования и их дилерами. Сервисные контракты типа Full позволяют снять проблему набора квалифицированных механиков, снабжения запасными частями и расходными материалами, наличия дорогостоящей сервисно-ремонтной базы на предприятии.

Одной из разновидностей сервисного контракта в рассматриваемом случае является шинный аутсорсинг, при котором компания, например, ООО «Тайрмен групп», берет на себя выбор и обслуживание шинного хозяйства предприятия, а оно оплачивает стоимость километра пробега. Это позволяет предприятию отказаться от персонала, занимающегося ремонтом и эксплуатацией шин, и решить проблему выбора, закупки и хранения шин. 

Текст: Игорь Григорьев,
д-р техн. наук, профессор каф. ТОЛК Якутской ГСХА
Ольга Куницкая,
д-р техн. наук, профессор каф. ТОЛК Якутской ГСХА
Сергей Рудов,
канд. техн. наук, старший преподаватель
кафедры №3 Военной академии связи им. С. М. Буденного