ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ НА РЕСУРС ШИН КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается проблема использования шин самосвалов, перевозящих руду в горных условиях. Горные породы в виде дресвяных и щебенистых обломков, отличающиеся высокой абразивной способностью, распределённые на поверхности карьерной дороги, характеризуются тем, что они разбросаны на твердую основу дорожного полотна, что приводит к повышению интенсивности абразивного изнашивания рисунка протектора и, как следствие, сокращению срока службы шин.

ABSTRACT

This article discusses the problem of using dump truck tires transporting ore in mining conditions. Rocks in the form of grassy and gravelly fragments, characterized by high abrasive ability, distributed on the surface of a quarry road, are characterized by the fact that they are scattered on a solid foundation of the roadway, which leads to an increase in the intensity of abrasive wear of the tread pattern and, as a consequence, a reduction in the service life of tires.

Ключевые слова: грузовых автомобилей, самосвал, шина, ресурс, эксплуатации, абразивного изнашивания, маневр, порода, состав, структура.

Keywords: trucks, dump truck, tire, resource, operation, abrasive wear, maneuver, breed, composition, structure.

При прочих равных условиях автомобильная дорога выступает доминирующим фактором, формирующим ресурс ШГА.

Это в двойне значимо для условий эксплуатации грузовых автомобилей в горных карьерных дорогах.

В автомобиле значительное количество преобразования энергии (энергообмена) или взаимодействия сил происходит между двумя элементами – колесом и дорогой. Формирование ресурса ШГА тесно связано с организацией процесса обмена энергией и характером протекания этого процесса или ее динамики, а также соответствующего ей параметрами движения автомобиля (скоростью и направлением движения, моментом на колесе, ускорением, торможением, а также соотношением установившегося или неустановившегося движений и т.д.) [1].

Эффективность преобразования энергии между колесом автомобиля и дорожным полотном (преобразования с минимальными затратами энергии на скольжение колес о поверхность дороги, преодоление сопротивлений движению, ускорению и торможению, на различные маневры и д. т.) можно считать важным определяющим фактором, влияющим на ресурс шины в целом [1].

В горных условиях для карьерных магистралей характерны следующие особенности:

• дресвяные и щебенистые обломки горных пород, разбросанных на поверхности дорожного полотна с наибольшей удельной плотностью, отнесенная на единицу площади дороги, наблюдается на поворотах, подъемах, на участках дорог с неровностями, на колеях дороги;
• на обочинах дорог наблюдаются скопления булыжников и валунов,
• имеющие размеры от 10 до 25см, а также имеются горные породы, состоявшиеся из песка, галечника, обломков дресвы и щебня;
• имеются заметные отклонения поперечного профиля карьерной дороги от требований СНиП, а также не редкие обратные уклоны и вогнутость формы на участках дороги, что способствует засорению поверхности дорожного полотна дресвяными и щебенистыми обломками горных пород;
• горные породы в виде дресвяных и щебенистых обломков, отличающиеся высокой абразивной способностью, распределённые на поверхности карьерной дороги, характеризуются тем, что они разбросаны на твердую основу дорожного полотна, что приводить повышению интенсивности абразивного изнашивания рисунка протектора и как следствие сокращению срока службы шин;
• в условиях горных карьеров большинство участков автомобильной дороги засыпаны обломками горных пород в виде дресвы и щебня, выпавших из кузова автосамосвала на поверхность дороги, причем распределение обломков отличатся стохастическим характером (рис. 1).

Рисунок 1. Фрагмент горной карьерной автодороги

Поверхности горных карьерных автодорог в основном засоряются абразивными частицами различной породы и форм, получаемых при вскрышных работах в результате разрушения скальной породы, а также при загрузке и транспортировке груза [3].

В условиях транспортировки руд составляют шероховатые частицы неправильной формы и размеров, варьируемых в широких приделах, перемешанные с неоднородным составом глины и пыли.

Гранулированный анализ скальной породы после вскрышных работ, состоящей в основном из дресвяных и щебенистых обломков горных пород и выпавших из кузова автосамосвала на поверхность дороги произведен методом просеивания на ситах [1, 2, 4], результат которого представлен на рис. 2.

Состав перевозимого груза, используемого при возведении в горных условиях состоят из десятки наименований горных пород, основу которого составляют гранит, базальт, песчаник и др.

Можно выделить две основные причины засорения поверхности дороги абразивными частицами скальной породы в горных карьерах: естественное и за счет их выпадения из кузова автосамосвала при перевозке груза.

Рисунок 2. Результаты гранулированного анализа щебня, выпавшего из кузова самосвала на поверхность дороги методом просеивания на ситах

Интенсивность выпадения абразивных частиц, способствующих снижению долговечности шины из-за увеличенного абразивного износа рисунка протектора из кузова автосамосвала на поверхность карьерной дороги зависит от:

• механических свойств перевозимого груза (порода, состав, структура, плотность, твердость и абразивность);
• особенности конструкции автомобиля;
• динамики  режима  движения  автосамосвала  (режимы  ускорения, торможения и прочих маневров);
• частоты и агрессивности выполнения маневров;
• уровня загрузки кузова самосвала скальной породой;
• геометрии дороги в плане и профиле;

Другой отличительной особенностью карьерной дороги в горных условиях считается скопление булыжников и валунов на обочине дороги, которые служат причиной бокового разрыва автомобильных шин и, как следствие, снижению сокращению его ресурса. При этом дресвяные и щебенистые обломки горных пород, распределенные по твердой поверхности дороги, вдавливаются в тело протектора и тем самым способствуют интенсивному изнашиванию рисунка протектора и механическому ее повреждению (рис.3).

Рисунок 3. Механические повреждения автомобильной шины на горной карьерной дороге, засоренной дресвяными и щебенистыми обломками горных пород

Следует отметить, что в рамках данного исследования корреляционная зависимость между количеством дресвяных и щебенистых обломков горных пород на поверхности дороги и сроком службы автомобильной шины не выяснилась, хотя философский закон взаимного перехода количества в качество и наоборот является всеобщим и остается справедливым и в нашем случае.

Карьерные автомобильные дороги на АГМК в горных условиях характеризуются частыми продольными и поперечными неровностями. Из поперечной неровности, наряду с макронеровностью (с длиной волны 5 м и более) и шероховатостью (с длиной волны до 10 см), широко распространены и микронеровности дорожной поверхности, состоящие из неровностей длиной от 10 см до 5 м, которые вызывают значительные колебания автомобиля на подвеске. Эксплуатация автомобилей-самосвалов в карьерных дорогах целесообразна при небольшом плече перевозок, не превышающих 6 км. Это важно не только с точки зрения экономики, но и вопросов эксплуатации, как автомобильных дорог, так и самих автомобилей–самосвалов, в том числе их шин. Несмотря на то, что операции грузоперевозок в условиях карьеров осуществляются на маршрутах с короткими плечами грузоперевозок, тяжёлые дорожные условия наносят автомобилям–самосвалам и их шинам значительный ущерб [5]. Изменения геометрии автомобильных дорог в профиле и в плане на относительно небольшом протяжении горного участка дороги способствуют частым маневрам грузового автомобиля, эксплуатируемого в тяжёлых дорожно-климатических условиях, что, в свою очередь, приводит к увеличению тангенциальной и боковой нагрузок, негативному воздействию ударов и толчков вследствие неровностей дороги, что приводит к многократно повторяющимся сложным деформациям шин, а в конечном счёте, неизбежно ведёт к интенсивному износу рисунка протектора шины и их механическому повреждению.

Список литературы:

1. Умирзоков, А.М. Оценка эффективности эксплуатации автомобильной дороги в горных карьерах / А.М. Умирзоков, К.Т. Мамбеталин, С.С. Сайдуллозода, А.Л. Бердиев // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева.– Н. Новгород, 2021, № 1 (132). С. 98 – 105.
2. Лень Ю.И. Карьерные автодороги - их значимость и проблемы совершенствования/Ю. И. Лень, Ю. В. Стенин, А. Г. Колчанов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2011. – № 3. – С. 103-108.
3. Глебов, А.В. К вопросу оценки качества карьерных автодорог/ А.В. Глебов, Ю.И. Лель, Д.Х. Ильбульдин, С.А. Арефьев // Известия Уральского государственного горного университета.– № 3 (43).–2016.– С.70-73.
4. ГОСТ Р 51568-99 (ИСО 3310-1-90) Сита лабораторные из металлической проволочной сетки. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 2000. -11с.
5. Леонович, И. И. Диагностика автомобильных дорог: учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-70 03 01 «Автомобильные дороги» / И. И. Леонович, С. В. Богданович. – Минск: БНТУ, 2012. – 226 с.