Bilim.techО проекте

Нагрев шины и рабочий TKPH цикла

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.

01 Что это такое

Рабочий TKPH показывает, сколько тепла загоняет в шину именно этот маршрут. Если он больше паспортного TKPH шины, резина внутри перегреется.

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.

Где греется шинапротектор толщиной 10–15 смбрекеркаркас105–120 °Cкрай брекера105–120 °CНагрев за сменупорог резинырабочий TKPH больше паспортаменьше паспортавремя смены, ч: шина греется 2–4 часа
Резина плохо проводит тепло, поэтому самое горячее место внутри, а не на поверхности. Снаружи шина может быть теплой на ощупь, а у брекера уже близко к порогу.
Qср
Средняя нагрузка на шину, т. Половина суммы нагрузок порожнего и груженого самосвала на самой нагруженной позиции.
Vср
Средняя скорость цикла, км/ч. Весь пройденный за смену путь, деленный на все время смены, вместе с погрузкой, разгрузкой и ожиданием.
K
Поправки. K1 за длинную откатку больше 5 км, когда шина не успевает остыть. K2 за температуру воздуха: паспорт шины дан для +38 °C.
02 Опыт
Меняй плечо, скорость и паузы. Следи за резиной у брекера. ЦИКЛ КАРЬЕРА
ШИНЫ

Выдержит ли шина этот маршрут?

Рис. 14.6
ГОТОВЫЕ СЛУЧАИ
Рабочий TKPH / шины
Рейсов за смену
Резина у брекера к концу смены
03 Формулы по буквам

Рабочий TKPH и что с ним делать

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?

TKPHр = Qср · Vср · K1 · K2

Средняя нагрузка на самую нагруженную шину умножается на среднюю скорость за смену и на две поправки. Результат должен быть меньше паспортного TKPH шины.

Qср
(Qпорожн + Qгруж) / 2, т, по самой нагруженной позиции
Vср
средняя скорость цикла за смену, км/ч
K1
поправка на плечо больше 5 км, около +3 % на каждый лишний километр
K2
поправка на температуру воздуха: паспорт дан для +38 °C, в холод меньше 1

Откуда средняя скорость?

Vср = Lц · n / Tсм

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.

Lц
длина цикла: два плеча откатки, км
n
число рейсов за смену
Tсм
рабочее время смены, ч. В опыте 11 ч

Шина перегревается: кто и что меняет?

TKPHр > TKPHш → действуй

Режим задает диспетчер, шину и загрузку выбирает служба шин вместе с механиком. Решение принимают вместе, потому что меньше скорость значит меньше тонн за смену.

диспетчер
ограничить скорость, вставить паузы, поставить машину на короткое плечо, добавить самосвал
механик
теплостойкая смесь, норма давления, груз по центру кузова, перестановка шин

Откуда берется кривая нагрева

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».

τ63 % путиTустT0времятемпература
За время τ шина проходит 63 % пути к установившейся температуре, за 3τ почти весь.
04 Где и зачем это применяют

Расчет, который делают до покупки шин

Допущения модели+

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».

Еще в направлении «Инженерия»

Все темы направления «Инженерия» →