В основном шинозащитные цепи ставятся на колеса погрузчиков, кроме того, ими оборудуются колесные бульдозеры, карьерные самосвалы, экскаваторы, шахтные погрузочно-доставочные машины и др.

Цепи шинозащитные и противоскольжения совершенно разные. Однако не следует путать шинозащитные цепи с более известными цепями противоскольжения. Это разные изделия. Их конструкция и технические характеристики различаются так же сильно, как и выполняемые ими задачи.

Цепи противоскольжения состоят из менее массивных деталей, они значительно легче, а их сетка реже по сравнению с шинозащитными цепями. Цепи противоскольжения лишь улучшают сцепление шины с грунтом, но не защищают ее от внешних воздействий. Кроме того, они не предназначены для длительного движения. Их устанавливают на колеса перед преодолением сложного участка дороги и затем сразу же снимают, иначе они повредят шину либо попросту порвутся.

Шинозащитные цепи, напротив, предназначены для постоянного использования, они намного прочнее цепей противоскольжения. Стальная «кольчуга» воспринимает удары крупных камней, трение мелких осколков и даже абразивной пасты из каменной пыли и воды, образует защитную прокладку между шиной и опорной поверхностью и закрывает 70–85% поверхности протектора и боковин шины.

Определение шинозащитной цепи. Шинозащитная цепь  – это плотная, эластичная сеть из высококачественной легированной и закаленной стали, закрывающая протектор и боковины шины, защищающая шину от повреждений и повышенного износа при езде по острым осколкам скал, горячему шлаку, металлолому и другим поверхностям, оказывающим особо вредное воздействие на шины. Конструкция позволяет цепи копировать все деформации, которым подвергается шина при движении, не ухудшая ее функциональных свойств. Благодаря способности к самоочистке ячейки цепи не засоряются липким грунтом, и цепь обеспечивает шине хорошее сцепление с поверхностью и курсовую устойчивость.

Из истории. Совсем не случайно шинозащитные цепи появились в стране, где развита горнодобывающая промышленность. В январе 1943 г. немецкая фирма Erlau получила патент на первые шинозащитные цепи, разработанные на основе снежных цепей противоскольжения.

Конструкция цепей

Детали – кольца и пластины. У каждой компании конструкции деталей и самих цепей, а также технологии их изготовления разные. Но вообще все шинозащитные цепи состоят из колец и пластин, соединенных определенным образом.

Классическая защитная цепь состоит из одних колец, рабочих (располагающихся вертикально относительно поверхности шины) и замковых (соединительных, располагающихся горизонтально) – это так называемая «кольцевая цепь». В процессе движения колеса вертикальные рабочие кольца постепенно поворачиваются и равномерно изнашиваются по всей окружности. В результате увеличивается срок службы цепи. Соединительные кольца связывают по три-четыре рабочих кольца. У некоторых цепей прочность соединительных колец повышают, придавая эллипсовидную форму их поперечному сечению. У деталей кольцевой цепи все кромки закруглены, острые углы и заусенцы отсутствуют. Кольца, как рабочие, так и соединительные, могут иметь различный радиус и величину поперечного сечения, что позволяет изготавливать цепи различной плотности. Чем меньше радиус колец, тем плотнее цепь.

Пластинчато-кольцевые цепи состоят из кованых рабочих пластин, соединенных замковыми кольцами. Рабочие пластины могут иметь различную форму. Сторона пластины, обращенная к дороге, может иметь повышенную прочность и износостойкость, а также клиновидную форму для лучшего зацепления с грунтом. Для лучшего перекрытия поверхности шины пластины, контактирующие с грунтом, могут иметь форму лепестков с зубцами или прорезями. Выступы повышают сцепление с почвой, широкий лепесток максимально перекрывает абразивным частицам доступ к поверхности шины. Сторона пластины, прилегающая к шине, имеет широкую плоскую поверхность, чтобы не повреждать шину. Как и в случае кольцевых цепей, детали не имеют острых граней, которые могли бы повредить шину.

Цепи из плоских пластин особенно хороши для движения по породам средней степени агрессивности, например базальту, известняку, мрамору. Такие цепи характеризуются наилучшей самоочищаемостью при движении по вязким грунтам, но в то же время обладают хорошими сцепными свойствами с такими грунтами.

Цепи из кованых ребристых пластин лучше всего подходят для известняка и агрессивных пород, таких как гранит, порфир, базальт, рекомендуются для применения при выемке руды шахтным и открытым способами, а также на металлургических предприятиях. Они предназначены для несвязных грунтов с сильно выступающими наружу элементами, то есть для движения по кускам скальных пород, металлических отходов, строительного мусора. Такие цепи характеризуются увеличенной защитной поверхностью, повышенным сроком службы.

Из фасонных кованых пластин состоят плотные и износостойкие цепи. Особенно хороши они для погрузчиков, работающих с наиболее твердыми породами, например, на погрузке гранита, диабаза, руды, а также при работе на горячем шлаке. Эти цепи имеют максимальный запас прочности на износ, просветы сети у них минимальны.

Боковые стороны шинозащитных цепей делают тоньше, то есть изготавливают из звеньев уменьшенной высоты, так как, во-первых, нагрузки и удары, приходящиеся на боковые стороны, намного меньше, а во-вторых, цепь занимает часть зазора между колесом и кузовом машины и при большой толщине может задевать за кузов. Также при работе в узких проходах наружные боковые части цепи могут задевать за стенки.

Конструкция ячеек. Защитные цепи различаются по конструкции и размеру ячеек.

Для движения по скальным породам и подобным грунтам цепи должны иметь увеличенную поверхность, контактирующую с грунтом и подвергающуюся интенсивному износу, то есть чем меньше размер ячейки, тем цепь плотнее и лучше защищает шину от внешних воздействий. Для лучшего сцепления на скользких грунтах, на снегу и льду применяются цепи с большой ячейкой, что позволяет избежать пробуксовки колес.

Кроме размера ячеек защитные цепи различаются формой и числом деталей – пластин и колец – в ячейке.

Ячейки трехточечной конфигурации (например, когда одно соединительное кольцо объединяет три рабочих) обеспечивают максимальную защиту шины при эксплуатации на наиболее твердых породах. Они характеризуются хорошей самоочищаемостью, высокими тяговыми свойствами, обеспечивают хорошую проходимость по льду и снегу. Цепи такой конструкции обладают высокой гибкостью.

Цепи четырехточечной конфигурации (одно соединительное кольцо объединяет четыре рабочих или состоит из четырех пластин и четырех колец) – еще более плотная структура. В цепях такой конструкции велик объем защитных деталей. Они являются высокоэффективной защитой при длительной эксплуатации для шин наиболее крупных машин, движущихся по руде и осколкам стекла с сильно выступающими над землей кусками. Такие цепи также обладают высокой гибкостью.

Цепь с ячейками в виде шестиугольника, состоящего из 6 пластин и 6 колец, имеет меньшую плотность и применяется при езде на достаточно большие расстояния для увеличения сцепления с грунтом в сочетании с хорошей защитой шины.

Цепи с 8-звенной и 10-звенной конфигурацией ячеек, по сути, являются усиленными цепями противоскольжения.

Технологии изготовления. Все элементы защитной цепи изготавливают методом ковки либо литья с последующей закалкой на определенную глубину (у каждой фирмы оригинальные технологии), которая обеспечивает твердость и хорошую износостойкость деталей.

В кольцевых цепях поверхности рабочего (вращающегося) кольца термообработкой придается более высокая твердость, чем поверхности соединительного кольца, так как первое обеспечивает защиту шины от внешних воздействий и должно обладать максимальной износостойкостью, второе связывает рабочие кольца между собой и обеспечивает эластичность всей конструкции за счет относительно более мягкой сердцевины.

Для работы на горячем шлаке на металлургических заводах применяются жаростойкие цепи из легированной и закаленной на полную глубину стали. Цепи со сварными замковыми деталями здесь не годятся – сварное соединение ослабнет от высокой температуры, и цепь порвется. Для такого применения разработаны конструкции цепи с механическими кольцевыми или штифтовыми легкоразборными замками. Рабочими элементами такой цепи могут быть и пластины, и кольца.

В некоторых конструкциях пластины и соединительные кольца сгибаются и после сборки свариваются контактной сваркой в единую цепь, которая уже в сборе подвергается закалке. Концы цепи сварной конструкции соединяет только один ряд замков, поэтому количество деталей, подлежащих частому ремонту, в такой конструкции составляет всего 5–8 штук, т. е. цепь такой конструкции имеет высокую ремонтопригодность, а трудоемкость ремонта невелика.

Сравнение и преимущества. Кольцевые цепи имеют ряд преимуществ перед пластинчатыми. Во-первых, кольцевые цепи более гибкие. Во-вторых, благодаря поворачивающимся рабочим кольцам, как уже отмечалось, сами кольца изнашиваются равномерно, вся их поверхность является рабочей (в отличие от пластинчатых элементов, у которых рабочей является только сторона, обращенная к дороге). В-третьих, благодаря вращению рабочего кольца шина изнашивается меньше, чем при воздействии пластины.

С другой стороны, самоочищаемость пластинчатых цепей лучше, чем кольцевых, поэтому на мягких связанных грунтах (например, на глине) пластинчатые цепи работают лучше.

Также недостатком кольцевой конструкции является существенное увеличение радиуса колеса после установки цепи, так как часть колец расположена перпендикулярно поверхности шины (диаметр колец может составлять до 80 мм).

Нередко диаметр шинозащитных цепей доходит до 3,6 м, ширина – до 1,27 м. А самые большие из известных на сего­дняшний день шинозащитных цепей имеют диаметр 3,96 м и ширину 1,778 м, масса такой цепи составляет около 6000 кг.

Виды шинозащитных цепей

Усиленные цепи противоскольжения, или легкие защитные цепи. Как видно из названия, они занимают промежуточное положение между цепями шинозащитными и противоскольжения. Они более прочные, чем обычные цепи противоскольжения, и обеспечивают некоторую защиту шин от наиболее крупных кусков твердого материала. Кроме того, они улучшают курсовую устойчивость машины при движении по скользкой поверхности. Рабочими элементами таких цепей могут быть и пластины, и кольца. Применяются на небольших погрузчиках, самосвалах, лесозаготовительной технике и т. д. в сложных дорожных условиях для повышения проходимости. Масса цепей этого типа значительно меньше, чем «тяжелых защитных», они дешевле и обычно изготавливаются с ячейкой в шесть и более граней. Применение таких цепей позволяет сократить расход топлива, так как повышается сцепление и колеса меньше пробуксовывают. В то же время обеспечивается некоторая защита протектора, в том числе и от преждевременного истирания.

Защитные цепи с повышенным сцеплением с поверхностью. Такие цепи применяются на горнодобывающих и карьерных транспортных машинах средней грузоподъемности, работающих на мягких каменистых грунтах. Благодаря использованию этих цепей колесные машины способны преодолевать крутые уклоны, например, при движении ПДМ по шахтным выработкам с уклонами более 7–10%. Рекомендуются для установки на колеса самосвалов, которые ездят на довольно большие расстояния, поэтому цепи более тяжелой конструкции будут создавать чрезмерную нагрузку на их трансмиссию и ходовую часть, а также неизбежно истирать шины.

Тяжелые защитные цепи, предохраняющие шины машин самых больших типоразмеров от повреждения осколками крепких пород, острыми фрагментами строительного мусора, металлолома и т. п. К этой же группе относятся жаростойкие цепи. Это дорогое оборудование, но оно оправдывает себя в сложных условиях работы.

Оригинальная разработка компании RUD – «Система мониторинга состояния шинозащитной цепи» CMS. Это первая система такого рода, которая позволяет использовать известную технологию «Радиочастотной идентификации» (RFID) для определения состояния шинозащитных цепей. CMS дает возможность механикам получать с помощью электронной аппаратуры данные о состоянии цепи непосредственно в ходе ее эксплуатации и принимать своевременные решения по ее обслуживанию и ремонту, сокращая время простоя машины. Безопасность работы увеличивается, поскольку состояние цепи постоянно контролируется.

Также имеется «Система радиочастотной идентификации» RFID Smarklink от Erlau.

Sideflex (компания RUD-Erlau) – не защитная цепь, а оригинальное защитное устройство для шин карьерных и горнодобывающих машин, и прежде всего карьерных самосвалов.

На машинах некоторых типов использовать шинозащиитные цепи сложно: они утяжеляют колеса и заставляют снижать скорость движения, увеличивают расход топлива. В то же время карьерные самосвалы всегда страдали от повреждения боковин шин острыми камнями на подъездных технологических дорогах.

Sideflex представляет собой просто устанавливающийся на ступицы колес легкий экран для защиты наружных боковин шины от повреждений осколками скал. От центрального крепежного кольца отходят радиальные ребра, между которыми натянута сетка из полимера. Крепежное кольцо устанавливается на ступицу колеса с помощью специальных гаек и проставок. Также в конструкцию входят усиливающие кронштейны, устанавливающиеся на обод колесного диска и поддерживающие сегменты экрана Sideflex. При движении колеса экран почти касается земли, защищая боковину шины от камней.