Стоит ли овчинка выделки?
О влиянии перегруза на работу агрегатов и узлов строительных самосвалов
Перевозка сыпучих грузов самосвалами и самосвальными автопоездами дело прибыльное. Прокладка дорог, промышленное и жилищное строительство, ландшафтный дизайн, вывоз строительного мусора – везде требуются самосвалы, и по возможности с кузовом максимальной емкости. При прочих равных условиях, чем больше груза машина берет на борт, тем больше тоннокилометров и, следовательно, выше прибыль, «привозимая» ею за один рейс. Руководствуясь данным правилом, перевозчики очень часто самовольно наращивают борта самосвалов, увеличивая вместимость кузова до 30–40%, или же приобретают уже дооборудованную соответствующим образом технику – благо, фирм, предоставляющих такую услугу, развелось как грибов в осеннем лесу.
Разумеется, далеко не всегда у фирм, поддерживающих гарантийные обязательства. С одной стороны, стремление увеличить вместимость кузова и объем перевозимого в нем груза – решение, вполне оправданное экономическими соображениями, учитывая снижение тарифов на перевозки. Стремление увеличить прибыль решает в нашем случае всё. К тому же современные машины, как правило, достаточно надежны и в первые годы варварской эксплуатации относительно безнаказанно позволяют их владельцам выжимать из транспортного средства все «соки».
Ведь доподлинно известно, что в конструкцию всех без исключения узлов и агрегатов любой строительной техники (а самосвалы являются типичными представителями данной группы спецмашин) при проектировании закладывается солидный запас прочности. Маркетологи же давно и успешно оперируют термином «шасси строительного назначения», для того чтобы подчеркнуть прочность и надежность конструкции самосвала. Однако насколько велик этот самый запас прочности?
Прочные рамы
Первое, что приходит на ум, когда речь идет о работе самосвала с перегрузкой, это то, что в процессе эксплуатации машины на неровной дороге может искривиться ее рама. Лонжероны повержены риску деформации и при заваливании самосвала в момент его разгрузки. Такие случаи, увы, нередки. Особенно когда мокрый сыпучий груз намерзает на стенки кузова (зимой), и центр тяжести самосвала поднимается со скоростью выдвижения штока приводного гидроцилиндра. Тут уж любая подвижка почвы под колесами машины чревата укладкой ее на бок. То, что опасения перевозчиков относительно повреждения рамы самосвала из-за перегрузки имеют под собой почву, доказывает и широкое предложение услуг по правке рам на нашем рынке. Это подтверждают и продавцы соответствующего ремонтного оборудования.
Однако прежде чем пугать владельцев машин, стоит упомянуть тот факт, что ряд фирм, в производственной линейке которых имеются тяжелые самосвалы, специально для данного вида спецтехники усиливают раму по принципу «лонжерон в лонжероне», добиваясь требуемой прочности конструкции на скручивание и изгиб. Другие же не применяют никаких вставок, так как лонжероны рам их грузовиков и так имеют солидный запас прочности, определяемый изначально толстым стальным прокатом, например 10-миллиметровым, и геометрией профиля лонжерона. Последний может быть высоким с широкими полками. Кроме того, железным аргументом в пользу не усиленных лонжеронов является их более низкая масса, а значит, выигранный запас по массе может быть переведен в полезную нагрузку – то есть то, ради чего и наращиваются борта самосвалов.
Не последнее слово и за сортом стали, из которой изготовлен прокат. И наконец, последнее: практически все самосвальные установки ложатся на раму через специальный надрамник, который сам по себе является неким усиливающим элементом, страхующим основные лонжероны от деформаций. Ведь надрамник благодаря особым креплениям не просто равномерно распределяет нагрузку на раму, а позволяет ей «играть» в допустимых пределах при движении машины по неровной дороге.
Итак, изначально заложенный в конструкцию рамы запас прочности позволяет в большинстве случаев аккуратной эксплуатации(!), не опасаясь ее деформации, работать самосвалу с перегрузом. Главное, чтобы перегруз этот был разумным, то есть наращенные борта не были слишком большой высоты. Да и сами были достаточно крепкими.
Нюансы сварки
Увы, но не все владельцы самосвалов, увеличивая высоту бортов стандартного кузова, учитывают сорт стали, из которого они изготовлены. А ведь зачастую даже на производство одного «ковша» может идти два, а то и три различных вида металла. Так, если дно изготавливается из проката Hardox, то на боковины может идти Weldox или же, например, более доступная сталь 09Г2С. Это означает, что при наращивании бортов необходимо применять сварочные электроды соответствующего химического состава и выбирать режим сварки, обеспечивающий максимальную прочность швов при соединении листов. И это, заметьте, при условии, что сам прокат, идущий на наращивание бортов, будет иметь аналогичный химический состав с материалом борта, с которым соединяется.
Но зачастую эти простые правила не соблюдаются, и прочность соединения оказывается недостаточной, особенно когда речь идет о перевозке крупнофракционных грузов, например, кусков бетона или скал диаметром до 250 мм. Не будем забывать и тот факт, что металл, идущий на доработку серийного кузова, имеет вес, и немалый. Особенно если речь идет о листах толщиной 4–5, а то и все 6 мм. Даже если увеличение объема происходит за счет приваривания треугольников, соединяющих внутренний край козырька с задней точкой кузова, масса «довеска» получается достаточно приличной. Следовательно, на эту же самую величину, по идее, придется снизить и грузоподъемность машины. Однако борта увеличиваются для того, чтобы, напротив, ее повысить! Это означает, что шасси грузовика будет нагружаться в процессе эксплуатации еще сильнее, чем планировалось. И если рама, как мы уже сказали выше, в большинстве случаев перегруз выдержит с честью, то как отреагирует на него подвеска – большой вопрос.
Воздействие нагрузки на рессоры
Рассматривать воздействие предельных нагрузок на пневматическую подвеску мы не станем. Самосвалов, оборудованных ею, в России немного. Хотя нужно признать, что по применению пневмобаллонов вместо рессор у западных (в частности, европейских) перевозчиков имеется весьма обширный опыт, причем положительный. Так самосвалы на пневмоподвеске весьма успешно работают даже в северных странах, например, в Канаде. Правда тамошние бизнесмены к технике относятся грамотно и не перегружают ее сверх меры. Мы же рассматриваем самые что ни на есть жесткие российские условия эксплуатации машин, когда каждый дополнительно перевезенный за рейс кубический метр груза греет душу.
Итак, рассмотрим воздействие перегруза на рессоры. Они на самосвалах бывают либо полуэллиптическими, собранными в многолистовые пакеты, либо параболическими, малолистовыми. Первые знакомы нашим ремонтникам уже давно. Перегруз держат стойко, ремонтируются достаточно просто. Вот только весят прилично и проигрывают своим конкурентам в таком важном параметре, как ход подвески. По сути, в качестве ремкомплекта перевозчику достаточно иметь несколько особо нагруженных, как правило, коренных листов и менять их по мере выхода из строя – то есть работа с перегрузом будет обходиться относительно недорого.
Здесь важно, чтобы стремянки, стягивающие воедино мост с пакетом, были направлены гайками вверх. Тогда разборка подвески для ее ремонта будет проходить быстрее, а самое главное, для этого не потребуется яма, то есть «махнуть» лопнувший лист при необходимости можно и прямо в чистом поле. Заметим, что с запасными частями проблем нет. Листы или пакеты рессор изготавливаются многими зарубежными предприятиями. Есть и отечественные заводы, производящие продукцию достойного качества. Если брать импорт, то самые лояльные цены предлагают турецкие и китайские фирмы.
Другой вид рессор – малолистовые, параболические наиболее часто встречаются на грузовиках европейского производства. Причем тенденция подвешивания мостов на «лыжах» прослеживается не первый год, и в угоду снижения собственной массы транспортного средства пакеты листов худеют вплоть до одной (на рулевых осях), а сечение «лыж» оптимизируется согласно законам сопромата. Конструктивно параболические рессоры способны держать достаточно большую нагрузку, однако если лист лопнет от перегруза, то машину придется поставить к забору, пока не будет доставлена новая деталь. Чем меньше в пакете рессор, тем важнее (!) каждая из них.
Если подводить итог всему сказанному, то при выборе подвески самосвала (если планируете работать с перегрузом) следует отдавать предпочтение рессорам, собранным по возможности в средние и большие пакеты. Если же речь идет только о «лыжах», то выбирайте модификацию машины, где ведущая тележка подвешивается хотя бы на пяти «параболах». В противном случае работать с перегрузом будет накладно. Однако с точки зрения нагрузки важна не только прочность рессор, но и мостов, на которые они передают нагрузку.
Мосты самосвала
Наибольшая допустимая нагрузка для управляемых осей самосвалов составляет, как правило, 9 т, на нее и следует ориентироваться в первую очередь тем, кто планирует перегружать машины. Столько же в лучшем случае приходится и на «ленивцев» (подъемные оси). Однако самосвалы с подвесной осью – это техника, привычная для Европы, в которой даже подъездные пути к карьеру делают по действующим нормативам и следят за полотном. Для нас самосвалы с колесной формулой 6х2 скорее экзотика, чем рабочий инструмент. Но выносливая ось изначально дороже своих более распространенных и доступных аналогов, которые рассчитаны на нагрузку семь и чуть более тонн.
Заметим, что помимо прочности самой балки на указанную нагрузку рассчитаны и ступичные узлы, а это означает, что на легком мосту высокие динамические нагрузки, присущие нагруженному сверх меры самосвалу, быстро прикончат подшипники, а в шкворнях появится люфт. Все это потянет за собой быстрый износ резины. А затраты на ее приобретение и шиномонтаж аннулируют приличную часть полученной «сверхприбыли». Что касается мостов ведущей тележки, то в большинстве случаев для тяжелых условий работы достаточно будет 13-тонных мостов, в крайнем случае есть смысл обратить внимание на агрегаты, несущие 16 т, то есть расчетная нагрузка на тележку составит 32 т – весьма привлекательная цифра!
А вот владельцам самосвалов, укомплектованных осями, держащими нагрузку 11 т, лучше грузить машины согласно паспорту. Помимо подшипников при работе с повышенной нагрузкой страдают и зубья шестерен редукторов, дифференциалов. Но даже если вы подстраховались с мостами и практически без ущерба для машины работаете на ней с перегрузом, то не факт, что это испытание выдержат шины.
Нагрузка-скорость-давление
Как показывают теория и практика, даже кратковременная работа шин с перегрузом может крайне негативно сказаться на состоянии их корда и брекерных слоях. А если еще учесть и тот факт, что водители часто ленятся корректировать давление в шинах, то что удивляться, когда на еще свежих шинах вдруг вылезает грыжа. Мораль проста – эксплуатировать шины необходимо со строго рассчитанной нагрузкой. Так что, выходит, что весь наш разговор о перегрузе можно перечеркнуть? Не совсем так.
Дело в том, что между нагрузкой на шину, давлением воздуха в ней и скоростью движения грузовика существует определенная зависимость. Проще говоря: чем выше нагрузка на шины, тем ниже должна быть скорость грузовика и выше давление в шинах. Приведем конкретный пример. Допустим, грузовик обут в шины, имеющие индекс скорости J (100 км/ч). Перевозчик, нарастив борта, поднял грузоподъемность машины на 10%. Чтобы не навредить шинам, он должен передвигаться со скоростью не более 50–55 км/ч и при этом поднять на 5–7% давление в шинах.
Однако для любого перевозчика важно сделать максимальное количество рейсов в рабочую смену, а сделать это возможно только передвигаясь с максимальными скоростями, которые противоречат условию сохранности шин. Вот и выходит, что работа с перегрузом не всегда выгодна транспортной компании.
А если еще внести в строку дополнительных расходов штрафы за нарушение предельной нагрузки на ось, увеличение риска попасть в аварию из-за ухудшения управляемости и торможения, а также вредное влияние повышенных нагрузок на гидроцилиндр подъема кузова, то стоит ли овчинка выделки?
