Продлить шиноресурс
Тенденции последних лет таковы, что в Кузбассе больше склоняются к добыче угля открытым способом
Характерный пример Прокопьевск. Вместо почти двух десятков шахт на территории города — сегодня вокруг него действуют разрезы. А значит, совсем иные производственные задачи и проблемы нужно решать. И как всегда, наука горнякам в помощь.
Количество большегрузных самосвалов в Кузбассе возросло. И возникли вопросы — как оптимизировать их эксплуатацию? Как минимизировать простои и поломки техники? Одна из острых тем — как продлить жизнь крупногабаритных шин?
Стоят они недешево, да и утилизировать их задачка непростая. Кроме того, неосмотрительная эксплуатация таких шин может привести к несчастным случаям на производстве. Если шина перегреется во время работы, то она может лопнуть. Да еще как лопнуть! Эффект сравним со взрывом. Знакомые белазисты рассказывали, что при таком ЧП стекла вылетают в кабине, а водитель получает контузию. И это еще считается, что человек легко отделался. Так что шины в самосвале — очень важный элемент не только в плане экономики предприятия, но и в аспекте безопасности труда.
На эту тему еще десять лет назад обратил внимание Сергей Горюнов, ныне заведующий отделением очного и заочного обучения филиала КузГТУ в Прокопьевске. И начал работу над диссертацией «Разработка методики прогнозирования долговечности крупногабаритных шин карьерных автосамосвалов». Диссертация была успешно защищена.
«УК» побеседовал на тему диссертации с Сергеем Викторовичем, теперь уже кандидатом технических наук.
— Первоначально я поступил в аспирантуру в московский машиностроительный институт, и там мы с руководителем определились, что данная тема актуальна для горнодобывающих предприятий Кузбасса. Затем продолжил заниматься диссертацией у себя в вузе под руководством Алексея Алексеевича Хорешка, — рассказывает Сергей Горюнов. — Мы исследовали различные факторы, которые влияют на долговечность крупногабаритных шин, чтобы у предприятия была возможность управлять ресурсом этих шин. Есть две методики — или мы быстро изнашиваем шины, но совершаем большие объемы грузоперевозок, или, управляя ресурсом, мы получаем тот же результат по перевозкам, но за более длительный срок.
Долговечность шин зависит от многих факторов: дорожно-климатических условий, условий эксплуатации, характеристик шин, технического состояния автосамосвала и организационно-технологических факторов. Степени влияния этих факторов в разных условиях очень разнятся. Все это привести в единую стройную, обоснованную систему — не простая задача.
Исследования показали, что затраты на крупногабаритные шины составляют более 9% от расходов на эксплуатацию карьерных самосвалов. А аварийные простои — порядка 7%. При этом затраты на замену или ремонт крупногабаритных шин могут достигать восьми часов.
Проблема актуальная, потому что на предприятиях случается и перегрев шин, и сложные дорожные условия увеличивают износ. К тому же у нас на предприятиях учет ведется по старинке — в Excel и так далее. Поэтому был разработан специальный программный продукт для этих целей.
— Когда такая крупная шина лопается, то это настоящее ЧП…
— Да, техническое состояние шин влияет и на безопасность ее эксплуатации. Такие критические моменты возникают на предприятиях тогда, когда стараются выработать ресурс шин до конца. А это уже ведет к тому, что при перегреве шины лопаются. Поэтому еще раз важно уметь правильно оценивать ресурс и повреждения. Для этого сейчас на предприятиях создаются шинные комитеты, которые оценивают давление, техническое состояние. К тому же сейчас возникают проблемы с поставкой фирм Bridgestone, Michelin… Это добавляет актуальности задаче — продлить ресурс шин.
У нас есть возможность восстанавливать шины — наваривать протектор. Если не допускать разрушения из-за теплового состояния, то она подлежит восстановлению. А если допустили отслоение протектора, оголение корда, то, как правило, восстановить невозможно.
— А можно установить какие-то датчики, чтобы вовремя увидеть, что что-то не так?
— Температурные датчики редкость. Пытались устанавливать датчики давления. Но сейчас грузоподъемность техники высокая, а значит, и давление внутри шины высокое. Такую нагрузку датчики не выдерживали, забивались.
Выяснился еще один нюанс. Сзади у большегрузов стоят спаренные колеса. И если в какой-то паре шин давление различается на пять-десять процентов, то износ увеличивается в несколько раз.
— Какие предложения у вас как у ученого есть для производственников?
— Мы разработали методику для прогнозирования долговечности шин с учетом взаимодействия различных эксплуатационных факторов, которые присутствуют на конкретном предприятии. Это дорожные условия, тепловое состояние, давление и так далее…
— Ученые всегда основываются на собранном массиве данных. Как вы собирали информацию?
— Данные мы получали с действующих местных предприятий: «Прокопьевский угольный разрез», разрез «Березовский», Шахта №12. Кроме того, проводили на этих предприятиях испытания. Замеряли температуру шин с помощью портативного неконтактного термометра (пирометра) Raytek-МТ6. Средняя эксплуатационная скорость фиксировалась на основе системы «АСК — Мониторинг транспорта» через глобальную навигационную спутниковую систему ГЛОНАСС. Данные мы собирали три года. Помогали в этом деле наши студенты-заочники, которые работают на вышеперечисленных предприятиях на самосвалах. Студенты в свою рабочую смену дополнительно проводили замеры, фиксировали их. Далее мы информацию обрабатывали, анализировали и формировали математические модели по прогнозированию механических повреждений, тепловому состоянию… Факторов, влияющих на состояние шины, очень много. Определить взаимосвязь между ними — настоящая сложная задача для ученого. Например, температура напрямую связана с давлением. Растет температура внутри — повышается давление, а значит, износ. И это еще нужно связать с температурой окружающей среды.
Теперь мы можем вычислить, сколько времени шина может использоваться в различных эксплуатационных условиях. С учетом состояния дорог, скорости движения, температурных условий и так далее. Отмечу, что износ значительно увеличивается осенью и особенно весной. Так как весной из-за талых вод оголяются на дорогах разные помехи. Из-за них на шинах появляются микропорезы, что, конечно же, сокращает их жизнь. Определено: износ крупногабаритных шин возрастает в летний период по сравнению с зимним примерно на 16-20%, а осенью и весной на 22-31%.
Весь маршрут большегрузной техники, например от экскаватора до отвала, разбивается на пикеты. То есть на отрезки дороги примерно длиной в сто метров. Каждый пикет имеет свои характеристики — уклон, градус разворота и так далее. В зависимости от времени года мы можем определить коэффициент сцепления колес с дорогой и определить более точно износ шин.
— Какая шина сколько ходит?
— По-разному. Даже если шины от одного производителя. Отмечу, что сейчас отказ крупногабаритных шин из-за производственного дефекта незначителен — около одного процента. Контроль качества у производителей на высоте. Поэтому в подавляющем большинстве причина отказа — естественный износ протектора шины.
Что касается производителей, то шины от Bridgestone, Michelin ходят раза в полтора дольше, чем от «Белшины». Но тут нужно смотреть по ценам, по соотношению цена — качество. Китайская шина тоже похуже западных. Однако есть нюанс. Китайские производители, заходя на наш рынок, предлагали: какого качества хотите шины, такие и сделаем. Вопрос только в цене. Наши предприятия брали на пробу китайские шины и, как правило, брали самые дешевые. Естественно, их качество было невысоким. Но сейчас из-за политической ситуации, возможно, российские угледобывающие предприятия будут покупать более качественные шины у Китая. Или обстановка подтолкнет «Белшину» к развитию. В Российской Федерации, к сожалению, свои шины для крупногабаритной техники не производят.
— Сейчас все готово, чтобы диссертация пошла на производство?
— Да. Программное обеспечение даже готово. Насколько увеличится в результате срок эксплуатации шины — зависит от предприятия. Если уклон ведет к повышенному износу, то его можно выровнять. Но если это экономически целесообразно. То есть если по этому участку дороги предстоит ездить долго и часто, то смысл выравнивать есть и предприятие может вложить в это средства. Все нужно рассматривать с экономической точки зрения. То же самое касается отсыпки дорожной одежды. Стоит ли приобретать дробилку для изготовления щебня? Каждое предприятие решает само.
— Неожиданности при работе над диссертацией были?
— Наукой вообще заниматься интересно. Потому что чем дальше погружаешься в тему, тем больше вопросов возникает. Можно закопаться настолько вглубь… И конца-краю не видно. Иногда нужно вовремя остановиться.
— Вы остановились?
— Научные изыскания продолжаются. Впереди исследования влияния различных способов охлаждения шины в процессе эксплуатации на ее долговечность и так далее. Еще планирую заняться таким направлением: организация производственно-технической базы с гибкой структурой. Говоря проще, хочу решить вопрос, как можно оптимизировать ремонт крупногабаритных самосвалов внутри карьера. Какие есть возможности ремонтировать большие самосвалы прямо в карьере? Наметки уже есть. Сейчас даже существуют мобильные надувные боксы для зимних условий. Привез, поставил, тепловой пушкой прогрел и начинай работу. В общем, есть над чем и с чем поработать.
Игорь СЕМЕНОВ