Двойная колесная сила: обзор колесных систем украинского рынка



Обзор колесных систем основных игроков украинского рынка

Что же представляют собой так называемые колесные системы? Это комплексные продукты, включающие в себя шины, камеры (по мере необходимости), колеса, ободья, диски, механизмы сдваивания и даже утяжелители ступиц. Колесные системы дают прибавку в грузоподъемности, повышают проходимость и тягу, уменьшают расход топлива, что в конечном итоге определяет технический уровень сельхозмашин, а значит, и их потребительские свойства.

Среди специализированных компаний-производителей, продвигающих системы сдваивания колес и имеющих сильные позиции на украинском рынке, — швейцарская Gebruder Schaad, немецкая Grasdorf Wennekamp (GW), а также днепропетровская «Консима», наследница интеллектуальной собственности специализированного НИИ СССР.

Сдваиваемые шины вместо стальных траков

Начнем с того, что эксплуатационная масса среднестатистического 4-колесного трактора сельхозназначения ныне достигает 17,5 т. Такой вес пагубно влияет на почву, увеличивая ее плотность. В результате поглотительная способность влаги стремится к нулю. Поэтому в июльский ливень по суходолам, оголившимся от вырубленных лесов и орешников, и в долины, средоточия людской жизни, бегут бурные ручьи и целые потоки воды, сметая все на своем пути: от стогов сена до амбаров, хоздворов и земляных плотин.

Но толстый слой глины, покрывший плодородную почву после «неожиданного» ежегодного наводнения, — это, к сожалению, не ценный нильский ил. Вместе с почвой, не желающей поглощать влагу, он не увеличивает, а наоборот, снижает урожайность полей — по меньшей мере, процентов на 30. Все это весьма ощутимо сказывалось на итоговых результатах ведения сельского хозяйства в советское время, когда основной деревенской тягловой силой являлись гусеничные ДТ-54 и 75 на стальных траках. Вот почему следует пользоваться сдвоенными колесами при одновременном незначительном снижении давления воздуха в шинах. Снижать давление следует неравномерно: в дополнительных шинах должно быть на 0,02 МПа меньше, нежели в покрышках основных колес. Иначе никакие муфты сдваивания не выдержат и поотрываются вместе с колесными дополнениями.

Интересно также отметить, что импортные машины со сдвоенными шинами и достаточным шлейфом агрегатируемого прицепного и навесного оборудования имеют большую наработку на отказ (3000 м/ч в год и более). Поскольку грузоподъемность у каждой колесной спарки увеличивается на 70%, общая грузоподъемность заднего навесного устройства превышает 10 т, повышая тем самым производительность тракторного агрегата сверх имеющейся минимум на 15%. Затраты на ГСМ и техобслуживание в расчете на 1 га обработанного и засеянного поля становятся минимальными (уменьшаются на 30-40%). И это еще не все!

Спаренные шины в 1,5-2 раза уменьшают степень уплотнения по следу трактора, снижая пробуксовку с обычных 20-30 до 5-10%. Характерными особенностями сдваивания являются неглубокие следы от колес, повышенная проходимость энергоагрегатов при высокой влажности почвы, увеличение их тягового усилия за счет лучшего сцепления грунтозацепов протектора с почвой (на 25-30%). Все это особенно важно в ранние сроки проведения весенне-полевых работ: при высоком содержании почвенной влаги, когда сапог селянина может погрузиться в жижу раскисшего поля практически на глубину предыдущей вспашки, то есть примерно на половину голенища. По весне сдваивают широкие шины для проведения вспашки и сева — мероприятий, требующих высокой нагрузки при работе на влажной почве.

Отпадает необходимость в использовании дорогостоящих гусеничных тракторов, поскольку общая эксплуатационная масса машины распределяется на большую площадь соприкасающихся с почвой поверхностей шин: давление на земную поверхность практически такое же, как у гусениц. Ширина колеи по внешнему следу, конечно же, меняется, но в процессе подготовительных и посевных работ эта характеристика большой роли не играет.

Сложнее, когда под воздействием дождей и солнца ростки посевов поднимаются и наступает этап культивации почвы и борьбы с вредителями междурядий.

Применение сдвоенных шин желательно и на уборочных комбайнах. Дело в том, что при полном бункере одинарные колеса находятся на грани своей грузоподъемности. Тот, кто хоть раз садился за руль зерноуборочного агрегата, знает, что стабильность почвы нарушается колеями его передних ведущих колес, как правило, даже при сухом состоянии почвы. Ведь максимальная нагрузка на ось требует и максимально допустимого давления воздуха в шинах, то есть 2-3 атм. Как следствие, в новом году потребуется больше усилий для разрыхления почвы, что не исключает потери урожайности. И, безусловно, комбайн со сдвоенными колесами и его жатка работают более плавно, что увеличивает проходимость и устойчивость машины.

Что касается запуска в серию трехосного трактора Fendt Trisix Vario с задней тандемной тележкой (при минимальном базовом расстоянии между первой управляемой осью и второй неуправляемой, входящей в состав тележки; да еще и без всякого бокового хода), то он может остаться прожектом. Причина, на мой взгляд, в недостаточной устойчивости таких машин на косогорах. Что мне пришлось не раз наблюдать на трак-триалах.

На широких шинах по междурядьям не ходят...

...если, конечно, вас интересует высокая урожайность полей. Для повышения универсальности трактора, кроме стандартных колес, нужно иметь в запасе хотя бы два широких задних колеса для сдваивания (для работы ранней весной и поздней осенью), а также узкие сдвоенные задние и передние колеса (для работы на междурядьях разных культур). В некоторых случаях не помешают также шины сверхнизкого давления. «Упакованный» таким ассортиментом «сменной обуви» 200-300-сильный агрегат сможет производить все мыслимые тяговые работы — от вспашки ранней весной до работы по овощным культурам со специфическими междурядьями.

Понятно, что каждая культура имеет свою защитную зону по ширине и высоте, которую должны обеспечивать колеса, чтобы не повреждать корней, расползающихся от наливающихся соком стеблей, и растущих листьев, захватывающих все новые и новые пространства под солнцем. Соответственно, в зависимости от профиля хозяйства лучше использовать тот или иной типоразмер шин и колесных систем.

Если есть желание попробовать спарку в действии, но дорого по цене, то в качестве второй шины можно использовать уже имеющуюся в хозяйстве более изношенную покрышку такого же диаметра. Использование «лысоватой» сельхозрезины снизит затраты на 40-50% по сравнению с покупкой новой шины. Другой способ удешевления спарки (в 1,5-2 раза) — замена оригинальной импортной резины и целых колес на ошиновку, которая производится в странах СНГ.

Важный технический момент, от которого в дальнейшем будет зависеть срок службы узла сопряжения, — его тип: мягкий или жесткий. Для мягких конструкций тяги (муфты) должны быть из специальных дорожных сталей; при этом не должно быть вытяжки, усталостной деформации и релаксации — самопроизвольного снижения напряжений в упруго напряженном изделии под влиянием температуры. Кроме того, при установке нельзя допускать перекосов, зазоров и проворотов. Проставочные кольца обязательно должны иметь отгибку кромок на 5-7° с каждой стороны. Метизы нужно применять только с мелкой резьбой. Мягкие системы сдваивания популярны в странах ЕС. Поскольку по узким дорогам на спарке не проедешь, их ежедневно устанавливают, а вечером снимают (и моют). В результате на дорогах с твердым покрытием практически не остается полевой грязи. Вот вам и польза от «сменной обуви»: чисто не там, где убирают, а там, где не сорят!

Жесткие системы пользуются спросом в нашей стране, где культура земледелия оставляет желать лучшего: в начале сезона прикрутил, в конце — снял. Как в том анекдоте: «Зачем тебе новые кроссовки, если ты еще коньки не сносил?!» Хотя, безусловно, жесткие системы сдваивания более надежны и могут быть использованы на мощных тракторах, причем в условиях непрерывной эксплуатации в течение 2-4 месяцев. Правда, не совсем понятно, как подкачивать внутренние колеса без съема внешних?

Шиномонтажное оборудование Twin Carrier и системы сдваивания MD и HD-Schaad

Одним из самых авторитетных предприятий, занимающихся сдваиванием колес, является колесный завод Gebruder Schaad / Schaad Brothers («Шаад Бразерс»), расположенный в небольшой северошвейцарской коммуне Зубинген с немецкоязычным населением (2,9 тыс. жит.). «Шаад Бразерс» был основан братьями Фрицем и Рудольфом Шаад в 1972 г. в кантоне Золотурн и получил наименование «Братья Шаад». Деятельность предприятия под руководством наблюдательных и практичных братьев сосредоточилась на разработке систем сдвоенных колес для тракторов, сельскохозяйственных машин и других транспортных средств под заказ. С течением времени компания стала одним из немногих в мире производителей, выпускающих полный спектр столь специфичной продукции.

Сдвоенные колеса системы Schaad разрешены для использования на большей части современных моделей тракторов, комбайнов и посевных агрегатов. Более того, компания-производитель считается «прародительницей» самой распространенной в мире системы сдваивания при помощи специальных сцепок — разборной, барабанного типа. Ее суть состоит в сдваивании внутреннего колеса обычной конструкции и внешнего, с приваренным разделительным элементом, который в процессе сборки входит глубоко внутрь диска внутреннего колеса. Основой процесса сдваивания становятся стяжки (типа гайки HD-Plus), закручиваемые в боковину диска внутреннего колеса, и тяга HD в комплекте с зажимным винтом. Количество таких связок на каждое колесо, определяемое эмпирическим путем, может быть разным — обычно от трех до шести.

Для монтажа массивных колесных конструкций шаадовцы предлагают одноосный прицеп массой 1,79 т (без груза) под названием Twin Carrier с подъемным шиномонтажным оборудованием и запасом из 4-х колес размерностью до 400/60-15,5 включительно. Появление Twin Carrier на выставках вызвало положительную реакцию как фермеров, так и их наемных работников, которые до сих пор имели дело с неподъемными сельхозколесами. Остальным специалистам сельского хозяйства новшества тоже пришлись по душе. Новая конструкция, в значительной мере упрощающая повседневную жизнь пролетариев и владельцев полей, получила массу медалей и других призов на сельскохозяйственных выставках в Швейцарии, Германии и других странах.

В результате стало возможным буксировать трактором по полям и дорогам общего пользования прицеп размером (ДхШхВ) 5,1×2,48×2,7 м, загруженный колесами для сдваивания. И в полевых условиях с помощью электрогидравлического крана (грузоподъемность — 850 кг; высота подъема — 150 см; угол поворота — 350°; 12 В/12А) стало возможным в одиночку эти самые дополнительные колеса с приваренными разделительными элементами устанавливать на рабочие места, точно прикладывая их к монтажным отверстиям для шпилек. Электрогидравлический кран (120 бар./ 163,2 атм.) комплектуется специальным кронштейном-захватом, с которым, собственно, установщик в основном и имеет дело. Именно благодаря захвату оператор полностью контролирует процесс и точно выполняет монтаж сдваиваемых колес. И пока кран держит захватом сдваиваемое колесо, вы устанавливаете в его диске зажимы. Монтаж одного колеса занимает всего несколько минут, а четырех — 15-20 минут. Кран, расположенный в центре грузовой платформы «Двойного носителя», позволяет легко загружать, доставать и сгружать колеса для сдваивания. Все функции электрогидравлического управления осуществляются с помощью четырех легкодоступных кнопок. А ручки штурвального типа, расположенные по обе стороны кронштейна-захвата, обеспечивают удобство монтажных работ. Установка дополнительных колес производится перед предстоящей эксплуатацией сельхозмашины на почвах с малой несущей способностью (обычно при влажности выше 18-20%), при внесении удобрений, посеве и др. растениеводческих операциях, а также на мелиорированных торфянистых почвах при закрытии влаги рыхлением до глубины 5 см (до разрушения мелких капилляров). Ширина шины и размер привариваемого или прикрепляемого разделительного элемента в целом соизмеримы с шириной междурядий, используемой на каждой плантации. Выбор этих параметров определяет возможности трактора по уходу за теми или иными кустящимися и колосящимися культурами. Нужно учитывать, что чем меньше размер зажима на проставочном кольце, тем меньше вероятность его проскальзывания.

Рассмотрим этот процесс немного подробнее.

Сдвоенные колеса MD предназначены для средних и тяжелых тракторов мощностью до 200 л. с. (147,1 кВт), а система HD-Schaad — для тяжелых тракторов с мощностью, превышающей 300 л. с. (220,7 кВт). Благодаря уникальному проставочному кольцу системы MD можно к широким колесам трактора присоединять узкие дополнительные колеса. А благодаря мультикалиброванным (очень точным) межколесным разделителям DTS для тракторов до 310 л. с. (228 кВт) достаточно лишь три тяги НD-Plus на колесо. В то же время сдвоенные колеса SOK, предназначенные для эксплуатации на малых и средних машинах с диаметром обода колеса до 20«, рассчитаны на применение двух, трех или четырех зажимов для крепления одного колеса. При этом заметим, что колеса SOK идеальны для двухосных комбайнов, а для простого монтажа колес на ваш трактор существуют переходные шайбы, предназначенные для тяжелых работ, и кольцевой фиксатор для легких работ.

Для любителей езды по крутым склонам разработаны и предлагаются сдвоенные колеса Clic эксплуатационной массой до 35 кг. Они позволяют увеличить устойчивость самохода и не опрокинуться на крутых спусках и поворотах. Однако среди сельхозпотребителей — это пока легкие пропашные трактора да грузовики.

Системы сдваивания AW, DTS и колесные диски Schaad

Существуют также системы сдваивания AW. Это AW-Quick (AW — быстрый) для тракторов до 140 л. с. (103 кВт) и AW-Plus для энергоагрегатов мощностью свыше 140 л. с. Система AW позволяет использовать в спарке как широкие, так и узкие колеса. Для этой системы необходим только один быстродействующий зажим, что, естественно, ускоряет и упрощает монтаж и демонтаж колес. При этом проставочное кольцо специальной формы, которое характеризуется повышенной прочностью и легкостью, может соединять два диска различного диаметра. Система сдваивания DTS позволяет максимально передавать мощность и распределять эксплуатационную массу трактора через проставочное кольцо. Как следствие, возможность использования меньшего числа зажимов. А проставочное кольцо центрируется вокруг конуса диска, что гарантирует плотную посадку на диске. Важно знать, что все проставочные кольца регулярно калибруются на специальной калибровочной машине. Заготовка кольца имеет меньший размер, чем готовое изделие. На станке заготовку растягивают (с калибровкой) до тех пор, пока она не приобретет необходимый размер. На том же станке диск и тестируется — с жестким контролем качества и заполнением протокола испытания, похожего на торговый чек. И только те диски, отклонения во вращении по осям (биение) которых укладываются в жесткие допуски, соизмеримые с «гладким вращением диска», выходят на рынок. Таким образом, калибровочная машина позволяет производить продукцию с особой точностью, ведь в точных размерах и круглых кольцах — главные преимущества системы DTS.

Колесные диски для сдваивания от Schaad обычно бывают 4 типов:

  1. С фиксированным креплением для наружной подвески с рельефной формой. Место крепления диска расположено параллельно ободу. Такая форма делает диск толщиной 15 мм очень прочным, распределяя нагрузку при высоком давлении.
  2. С фиксированным креплением Rondo, когда диск приваривается к ободу с двух сторон по всей окружности. Такой способ крепления обеспечивает высочайшую жесткость конструкции и максимальную точность вращения. Особо рекомендуется для установки на тракторах и комбайнах, развивающих высокую скорость передвижения. Все колеса с фиксированным креплением подготовлены для соединения со сдвоенными колесами MD и HD-Schaad. Толщина обода диска — 15 мм. Вынос дополнительного колеса — до 200 мм.
  3. С раздвижным креплением и болтами на полозьях. Эти колеса можно раздвигать на 8 различных видов колеи. Колесный диск центруется на подвижных опорах. В зависимости от вида покрышки этот тип диска можно применять на тракторах мощностью до 120 л. с. (88,3 кВт), имеющих скорость движения до 30 км/ч.
  4. С регулирующим кольцом. Такой колесный диск доступен для приобретения в двух моделях:
  • с кольцевым креплением к ободу;
  • с кольцевым креплением и внутренним ободом.

Колесный диск с регулирующим кольцом (первая модель крепления) может быть использован на скоростях до 40 км/ч и мощности двигателя до 200 л.с. (147,1 кВт). Вторая модель крепления дает широкую возможность для настройки, которая обеспечивает до 32 дискретных вариантов ширины колеи. А сам монтаж сдвоенных колес производится без сварки.

Осенью позапрошлого года компания братьев Schaad вошла в состав STARCO Group, которая представляет интересы европейского торгового капитала в этой сфере деятельности и имеет развитую специализированную сервисно-сбытовую сеть.

Переселившись в восточно-германские земли

Создание и производство Twin Carrier швейцарскими конструкторами — это, безусловно, сильный бизнесовый ход. Но умные технические идеи не всегда являются залогом сохранения своих позиций на рынках. И эту мысль со всей очевидностью подтвердила немецкая компания Grasdorf Wennekamp (GW), центральный офис которой по старой немецкой традиции расположен в сельской местности — в коммуне Холле (7,5 тыс. жит.) на северо-западе земли Нижняя Саксония.

После вхождения в 1990 г. территориальных округов бывшей ГДР в состав ФРГ руководство GW сделало весьма дальновидный шаг в освоении производственно-складских площадок двух юго-восточных земель, расположенных в непосредственной близости от границ с Чехией и Польшей. Оно создало в Ашаре, юго-западном пригороде живописной тюрингской столицы г. Эрфурта, свой новый складской комплекс. А основное производство было переведено в соседнее с Тюрингией Свободное государство Саксония, причем в населенный пункт с явно сорбским — труднопроизносимым верхнелужицким славянским именем Гоитщ (Goitzsch), который, в свою очередь, находится в юго-западном пригороде Дрездена — «Флоренции на Эльбе».

В результате переноса производственной площадки с нижнесаксонской на саксонскую землю и строительства новых тюрингских складских мощностей накладные расходы компании GW удалось свести к минимуму. Стоимость рабочей силы в новых землях до сих пор ниже, чем на территории Западной Германии. А многочисленные и многообещающие клиенты из Восточной Европы, в том числе и из Украины, изголодавшиеся по качественным товарам, оказались практически под рукой. Сейчас GW производит уже порядка 30 тыс. одинарных и сдвоенных колес в год. И все колеса изготавливаются из высококачественного металла с различной толщиной дисков, которые вырубаются из цельных листов. Поэтому, кстати, колеса GW отличаются высокой прочностью и долгим сроком службы, плюс минимизируют раскачивание во время движения. Вот только по уровню механизации работ своих потребителей они пока немного отстают от «Братьев Шаад». Впрочем, это не может быть доминантой на протяжении длительного периода времени. Тем не менее в их производственной программе имеются три вида оборудования, в том числе станки для замены колес и шин, а также специальное навесное приспособление для транспортировки сдвоенных колес под названием TwinRack. В последнем случае транспортировка сдвоенных колес осуществляется спереди на погрузочной стреле фронтального типа или позади трактора на специальной платформе. Комбайн может транспортировать шины только спереди, поскольку его жатка или подборщик буксируются на специальном прицепе.

Впрочем, современные технологии уборки подразумевают наличие рядом с комбайнами на поле фронтальных или телескопических погрузчиков с вилами или захватами. Так что завезти дополнительные колеса на поле или вывезти с него есть кому. Вопрос лишь в степени механизации установки и съема.

Предлагаемый станок для замены колес размером 16-46 и любой используемой на сельхозагрегатах ширины управляется одним человеком. Конструкция станка предусматривает ручной вращатель, с помощью которого можно точно устанавливать колесо на место его будущего крепления, а также поднимать, двигать и монтировать. Это создает возможности для простой и быстрой замены колес, но только в стационарных условиях в мастерских.

Вторым слагаемым шиномонтажного процесса является электрогидравлический станок для замены шин.

Диски изготавливаются из цельных листов металла на 4-колонном прессе Моrаnе, создающем давление 1800 т (толщина диска — 12-18 мм; вылет — до 220 мм). У этих дисков минимальные показатели биения как по высоте, так и по сторонам. Одной из предпосылок высокого качества продукции, выпускаемой на немецком предприятии, является применение CNC-обрабатывающих центров. Плюс — широкое использование сварочных роботов и 100-процентный контроль показателей вращения колеса.

Все колеса от «Грасдорф Веннекамп» поставляются в индивидуальных фирменных цветах клиентов — поставщиков шин (типа Michelin, Brigdestone, Good Year) и производителей сельхозтехники. Так что у потребителей имеется возможность использовать Just-in-time — поставки прямо в хозяйство полностью смонтированных колес в фирменном цвете.

Многие производители также пользуются услугами GW и рекомендуют его сервис, экономящий время и затраты. Интересно, что поставщиками для GW являются как швейцарский Schaad, так и «Днепрошина».

На берегах Днепра

Что касается «Консимы», то поступающие в Днепропетровск заказы клиентов и постоянно расширяющийся типаж техники заставили тамошний коллектив сформировать и поддерживать в актуальном состоянии целую тракторно-колесную матрицу. Она объединила все известные сельхозпроизводителям виды тракторов, технологических операций и необходимых для них колесных систем.

А в дополнение к этой ценной базе знаний было создано производство, которое позволяет с участием Специального конструкторско-технологического бюро быстро (за 5-10 дней), качественно и эффективно решать самые разнообразные задачи по оснащению тракторов «сменной обувью». В результате именно оттуда осуществляются поставки колес в сборе с покрышками, предназначенных для комплектации техники более 50-ти машиностроительных предприятий Украины, России и Беларуси. Кроме того, днепропетровцы работают с представителями фирм и дилерами по продажам импортной сельхозтехники в этих странах. В общей сложности постоянными клиентами «консимовцев» в части колесных систем являются более 2500 агрофирм и 800 фермерских хозяйств.

И в заключение

Одно из самых перспективных положений занимают сдвоенные колеса для осей с изменяемой колеей. Такие колеса раздвигаются вручную, закрепляются на оси специальными осевыми замками и по конструкции напоминают колесные пары вагонов поезда Львов — Вроцлав. Того самого, который может ходить как по нашей колее (1520 мм), так и по польской (1435 мм).

В самом недалеком будущем оба тракторных колеса из состава сдвоенных будут перемещаться командами оператора непосредственно из кабины. А затем наступит «эра электронизации сдваивания»: бортовой компьютер сможет самостоятельно принимать решения о степени изменения колеи и межколесного расстояния в зависимости от расположения и размеров междурядий. И в этом ему поможет аппаратно-программный комплекс из 8-ми бинокулярных цифровых камер, установленных спереди и сзади каждой из пар колес, а также программы распознавания зрительных образов, получающей информацию из камер.

Заодно в состав такой автоматической системы управления разумно было бы ввести и 4 блока увеличения дорожного просвета сельхозмашин — в зависимости от того, на какую высоту и под каким углом поднялись всходы после посевных работ.

Владимир Вдовенко, к.т.н.
Журнал «Зерно», № 2/2012



Назад в раздел