Выдержит ли шина длинную откатку жарким летом или к обеду у нее отслоится брекер? Меняй плечо, скорость, ожидание, паузы и смесь протектора и смотри, как рабочий TKPH и температура внутри шины подходят к порогу.
Что такое TKPH и почему гусеница не греется, а шина греется, коротко сказано в теме «Колесный и гусеничный ход». Здесь считаем по-настоящему, для всего цикла карьера. Шина прогревается не за минуту, а за несколько часов: тепло от изгиба резины копится в толще протектора у края брекера быстрее, чем уходит наружу. Каждая остановка у экскаватора дает ей немного остыть. Поэтому важна не скорость на подъеме, а средняя скорость за всю смену вместе с погрузкой и ожиданием, и средняя нагрузка между груженым и порожним рейсом.
Рабочий TKPH сравнивают с паспортным TKPH шины из каталога. Паспорт производитель получает на испытательном барабане: при какой работе резина у брекера доходит до предельной температуры. Числа берутся из опыта.
Какой TKPH дает маршрут?
Средняя нагрузка на самую нагруженную шину умножается на среднюю скорость за смену и на две поправки. Результат должен быть меньше паспортного TKPH шины.
Откуда средняя скорость?
Длина цикла туда и обратно, умноженная на число рейсов за смену и деленная на все рабочее время смены. Погрузка, ожидание и паузы входят в время, поэтому снижают Vср.
Шина перегревается: кто и что меняет?
Режим задает диспетчер, шину и загрузку выбирает служба шин вместе с механиком. Решение принимают вместе, потому что меньше скорость значит меньше тонн за смену.
Шина получает тепло от изгиба резины и отдает его воздуху и ободу. Чем горячее шина, тем быстрее она отдает тепло. Поэтому температура растет не бесконечно, а подходит к установившейся: Tуст = Tвозд + ΔT, где ΔT пропорционален рабочему TKPH. В модели ΔT = 72 °C при TKPH, равном паспорту, тогда при +38 °C резина у брекера доходит до 110 °C.
Подход к установившейся температуре идет по экспоненте: T(t) = Tуст − (Tуст − T0) · e−t/τ. Постоянная времени τ у большой шины 2–4 часа: резина толстая и проводит тепло хуже металла в сотни раз. Пауза дает шине остыть только по краю, глубина почти не успевает, поэтому паузы помогают, если они частые.
Отсюда поправка K2: в холод запас до порога больше, шина выдерживает больше работы. Но мороз не разрешает гонять без меры: холодная резина хрупче, а острая скала режет ее, это в теме 14.7 «Износ, повреждения и ресурс».
Для каждого маршрута считают рабочий TKPH. Где он близок к паспорту, ставят теплостойкую смесь. Где острая скала и короткие рейсы, ставят износостойкую: у нее TKPH ниже, но она лучше держит порезы.
Система диспетчеризации знает длину маршрутов и время рейсов, поэтому TKPH можно считать по каждой машине за смену. Перегретую машину ставят на короткое плечо.
Датчик в колесе меряет температуру газа, а не резины у брекера. Резина горячее газа на десятки градусов, поэтому предупреждение срабатывает с запасом.
На 4000 м летом бывает до +30 °C, зимой до −40 °C. Один и тот же маршрут летом может быть на пределе, а зимой с запасом. Расчет TKPH повторяют по сезонам.
Если экскаваторщик сыплет груз к кабине, передние шины получают лишние тонны и греются сильнее задних. Груз по центру кузова разбирается в теме «Колеса и оси: как делится вес».
Если шина снята с отслоением брекера и вздутием, первым делом смотрят ее TKPH по сменам. Так отделяют перегрев режимом от дефекта шины и недокачки.
Паспортные TKPH смесей учебные, порядок величин как в каталогах для этих размеров при +38 °C. Нагрузки на переднюю шину учебные, груз к кабине добавляет 8 % на переднюю шину. Погрузка 3 мин, разгрузка 1,5 мин, рабочее время смены 11 ч, груженый едет со скоростью 0,75 от средней, порожний 1,33. Поправка K1 = 1 + 0,03 · (L − 5) для плеча L больше 5 км, не больше 1,2. Поправка K2 = 72 / (110 − Tвозд), не меньше 0,6; у производителей свои таблицы поправок, и их берут из каталога шины. Температура у брекера считается моделью первого порядка: стремится к Tвозд + 72 · (Q · V · K1 / TKPHш) с постоянной времени 2–3,5 ч, в груженом рейсе греется сильнее, на стоянке остывает. Порог разрушения резины 105–120 °C зависит от смеси. Давление считается нормальным: недокачка добавляет нагрев, это в теме 14.5 «Давление и нагрузка».