НА СТЫКЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ: Ученые и производственники о развитии шинной промышленности в Беларуси

Заседания научно-технического совета (НТС) концерна «Белнефтехим» по развитию шинной промышленности в Республике Беларусь в этом году проходят регулярно.

В ходе встреч ученых и практиков раскрываются особенности результатов исследований, поднимаются актуальные вопросы, обсуждение которых проходит эмоционально и с пользой для общего дела. Разумеется, многие нюансы не предназначены для широкой аудитории, но некоторые из них все же можно раскрыть.

Еще одна проблема решена!

Основная тема пятого заседания НТС, которое состоялось в июне под председательством начальника инженерно-технического центра (ИТЦ) — главного конструктора по шинам ОАО «Белшина» Олега Куракина, — повышение конкурентоспособности белорусских шин за счет качественно новой отечественной системы проектирования, конструирования и подготовки производства объектов шинной промышленности. Нынешний совет начался с узкоспециальных, но очень хороших новостей. В частности, было объявлено, что решены актуальные вопросы по шине для трактора МТЗ 3522 (355 л.с.). Она усилена и способна выдерживать нагрузку, которая возникает при пахоте без сдваивания шин. Эта проблема имеет свою предысторию. С конвейера трактор сходит со сдвоенными шинами (задняя позиция). Однако в Беларуси при проведении пахотных работ сдвоенная шина не используется, потому что трактор одним колесом идет в борозде. Производители шин неоднократно обращали внимание на то, что работа трактора без сдваивания — это несоблюдение ГОСТа по удельному давлению на почву. При этом шина перегружается почти на 0,5 тонн от своей номинальной нагрузки и разрушается. Но с учетом реальной ситуации — пахоты без сдваивания и пожеланий аграриев шину усилили, не повышая цены, и при этом снизили ее массу на 11%! В ходе обкатки усовершенствованных шин в одном из агрокомплексов Беларуси никаких нареканий к их работе не возникло. По словам Олега Куракина, решить задачу удалось с помощью ГУ «БелМИС».

Проектируемый успех

С большим интересом участники совещания обсудили презентацию на тему «Технология проектирования и конструирования шин, применяемые в ОАО «Белшина», которую представил начальник отдела расчетных исследований механики шин управления проектирования и конструирования шин (ОРИМШ УПКШ) инженерно-технического центра ОАО «Белшина» Александр Хотько. Говоря о применяемых технологиях, Александр Васильевич обратил внимание и на то, в какой именно поддержке нуждаются шинники со стороны концерна «Белнефтехим»: в модернизации программного обеспечения по расчету шин, а также аппаратной части центральной заводской лаборатории. Выступающий особо отметил, что конструктору необходимо прогнозировать комплекс характеристик, определяющих качественные показатели шины, то есть параметры, влияющие на ее поведение при эксплуатации. Вот основные из них:

1. достаточный запас прочности в нитях каркаса, брекера и бортовом кольце;
2. обеспечение габаритных размеров шины на ободе в соответствии со стандартами ETRTO, TRA;
3. коэффициент сопротивления качению шины, соответствующий заявленной в техническом задании характеристике;
4. уровень шума, который возникает при эксплуатации шины, соответствующий заявленной в техническом задании характеристике;
5. коэффициент сцепления шины с мокрой дорогой;
6. износостойкость шины, гарантирующая заявленный пробег;
7. радиальная, боковая и угловая жесткости, сопротивление боковому уводу, показатель аквапланирования, обеспечивающие управляемость и устойчивость шины на дороге.

— Оптимально спроектированная шина должна обеспечивать весь комплекс характеристик и изыматься из эксплуатации в связи с износом рисунка протектора, — подчеркнул докладчик.  — Некоторые из перечисленных параметров конфликтуют между собой — например, износостойкость и коэффициент сцепления шины с мокрой дорогой и т.п. Поэтому на стадии проектирования необходимо решать задачи по оптимизации конструкции и выбору материалов шины для обеспечения всех качественных показателей.

В докладе был приведен пример расчета шины 315/80R22,5 BEL-158M, эффективность которого подтверждена результатами стендовых испытаний. Александр Хотько сообщил о применяемых компьютерных технологиях виртуального проектирования — как закупленных в России и Украине, так и разработанных специалистами ОАО «Белшина».

Докладчик также рассказал об определении оптимального внутреннего контура шины на основе теории сетчатых оболочек (было найдено решение системы уравнений) и о разработке на ее основе распределения материалов по пресс-форме. Было рассмотрено и дальнейшее решение технологической задачи — получение конструкторско-технологической карты этой шины. Технологии, применяемые в ОАО «Белшина» при проектировании новых моделей шин:

1. виртуальное проектирование шины с использованием конечно-элементного программного комплекса MSC.Marc, программ «АПР+» (автоматизированный поверочный расчет шин), «САПР-Шина», а также собственного программного обеспечения, разработанного на основе теории сетчатых оболочек;
2. проектирование конструкторской документации на шину и пресс-форму, создание электронной трехмерной модели шины с помощью программного комплекса САПР SolidWorks;
3. обратный инженерный анализ с применением координатно-измерительной машины MCAx35+.

Супертехнологии для супершин

Актуальную презентацию на тему «Конструктивно-технологические предпосылки и вероятный механизм термодинамического разрушения сверхкрупногабаритных шин (СКГШ) для карьерного транспорта» представил заведующий лабораторией ГНУ «Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси» Сергей Медведев, подготовивший ее совместно с доцентом кафедры технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов УО «Белорусский государственный технологический университет» Владимиром Мозгалёвым.

На базе разработанной суперкомпьютерной технологии решения связанных термодинамических задач стационарного и динамического качения СКГШ авторы обосновали причины и вероятный механизм преждевременного разрушения СКГШ в виде отслоения протектора. Также были предложены и пути преодоления негативных проявлений.

Как отметил докладчик, суперкомпьютерная технология предназначена не столько для решения описанных в ставших классическими монографиях напряженно-деформированных состояний шин для легковых и легкогрузовых автомобилей, сколько для более глубокого понимания сути и скрытых термомеханических и термодинамических процессов, обозначающих себя исключительно на примерах СКГШ большой и особо большой грузоподъемности. Кроме того, технологии высокопроизводительных вычислений создают весомую научную базу для построения основ новых отечественных методик конструктивно-технологического проектирования и оптимизации основных параметров конкурентоспособных СКГШ для комплектации карьерных самосвалов БелАЗ. При подведении итогов заседания было решено подтвердить или опровергнуть, используя различные методики, возможность нежелательных искривлений брекерных слоев сверхкрупногабаритной шины (с учетом внутреннего давления и внешней нагрузки). Ряд поручений связан с техническим заданием на разработку стенда для ускоренных испытаний шин сельхозназначения. Светлана САБИЛО, фото Дарьи ХАЧИРАШВИЛИ