Гиганты из горячей колыбели: шины

Поездка группы иностранных журналистов на завод крупногабаритных шин в Кампо-Гранде (Бразилия) была организована в рамках всемирного форума Challenge Bibendum-2010, который проходил в мае-июне нынешнего года в Рио-де-Жанейро. Форум, посвященный sustainable mobility — то есть задачам развития такого транспорта, который не разрушит в конечном итоге биосферу нашей планеты, — каждый год принимает один из крупнейших городов мира. Основатель и вдохновитель форума — транснациональный шинный концерн Michelin, и неудивительно поэтому, что его представители не упустили возможности показать гостям предмет гордости компании — новейшее предприятие, производящее крупногабаритные шины для карьерной техники.

Тропические стереотипы

С административной точки зрения Кампо-Гранде — это все еще Рио-де-Жанейро, хотя от пляжей и бухт одного из самых знаменитых городов Южного полушария район отделяют 70 км по прямой. Здесь уже не чувствуется ветер с океана, волнующегося зимними штормами, нет захватывающих пейзажей побережья, а жизнь вокруг скромнее и провинциальней, чем в Рио. Пока мы ехали в автобусе, переваливая через один из отрогов Бразильского нагорья, я невольно пытался представить себе картинки будущей экскурсии. Как обычно, было непросто отделаться от стереотипов. Ну как же — шинное производство, трудоемкое, не слишком экологичное, а потому вынесенное в одну из развивающихся стран, где рабочая сила дешевле, а природоохранные требования мягче. Воображение рисовало клубы дыма из заводских труб, цеха с прокопченными стенами, удушающе-резкий запах резины и таскающих шины могучих мулатов, по бугристой мускулатуре которых петляют сверкающие струйки пота.

Самая большая шина в мире стоит в американском штате Мичиган, неподалеку от аэропорта Detroit Metro. Весит она почти 11 т и имеет почти 25 м в диаметре. Однако в мире нет колес, которым могла бы понадобиться такая «резина»: она всего лишь рекламный объект, созданный шинной компанией Uniroyal к Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1964—1965 годах. Крупногабаритные шины, которые выпускает Michelin, а также некоторые другие компании, пусть и уступают в размерах американскому гиганту, зато не имеют ничего общего с рекламой. Большие колеса — залог высокой грузоподъемности карьерных самосвалов, от чего напрямую зависят производительность труда и финансовые результаты горнодобывающих компаний.

Бразилия — страна, где мирно живут рядом люди разных рас, так что и мулатов на заводе в Кампо-Гранде при желании можно было встретить. Вот только с чадящими трубами воображение подвело. Нас встретило современное индустриальное предприятие с рациональной планировкой территории, идеально подстриженными газонами и цехами из легких сборных конструкций ростом в два-три этажа. По газонам с обыденным видом — ну точно наши голуби! — вышагивали на длинных тонких лапах какие-то тропические птицы с большой головой и игловидным клювом. Визит на завод начался с пятнадцатиминутной презентации, после чего нас пригласили в цех.

Семь нянек и великан

Вообще-то самые крупные шины в мире выпускаются не в Кампо-Гранде. На заводах Michelin в Легсингтоне (США) и Витории (Испания) «пекут» настоящих монстров для карьерных самосвалов Caterpillar, Liebherr, Komatsu, БелАЗ и др., перевозящих полезный груз массой до трех с половиной сотен тонн. Эти шины четырехметрового диаметра (59/80R63 XDR) весят около 5 т и стоят порядка $60 000 — как четыре недорогих легковых автомобиля. На бразильском предприятии производят шины малого и среднего класса, но надо понимать, что это классификация среди гигантов. Самое крупное местное изделие — «средняя» шина 27.00 R49 XDR диаметром 2,8 м и массой 1350 кг.

В наши дни самые большие шины имеют размерность 59/80R63. Серийно их выпускают только два производителя — концерны Michelin и Bridgestone. Шина Michelin 59/80R63 XDR имеет сверхглубокий протектор, за счет чего выделяется значительным сроком службы, но, соответственно, и высокой ценой ($60 000). Шина Michelin 59/80R63 XDR весит более 5 т. Гигантское колесо выдерживает нагрузку выше 100 т, и к ее прочности предъявляются особенно высокие требования. В связи с этим в состав шины входит 890 кг стали. Главный материал — разнообразные резиновые смеси. Их в покрышке содержится 3850 кг. Этого количества хватило бы для производства примерно 600 легковых шин.

Разумеется, базовая конструкция радиальной шины практически не меняется в зависимости от размера, и все же резина для больших колес — это особенное изделие. В наши дни в поисках полезных ископаемых горнодобытчикам приходится забираться все дальше и дальше — в высокогорье, пустыни и районы вечной мерзлоты. Поэтому шины для карьерной техники призваны выдерживать не только огромный вес самосвалов и погрузчиков, но также и экстремальные температуры, и дорожные профили, заметно отличающиеся от идеально ровной поверхности. На видеосъемках карьерных работ хорошо видно, как сильно деформируется шина, испытывая колоссальные нагрузки, которые постоянно перераспределяются, например во время поворота машины. Ставя обычную шину на легковой автомобиль, мы забываем о ней до очередной зимней или летней «переобувки», в худшем случае до злосчастного гвоздя. С крупногабаритными шинами специальная команда инженеров нянчится как с малым ребенком. Специалисты Michelin присутствуют на горных разработках, где эксплуатируется тяжелая техника, и постоянно отслеживают состояние шины, обеспечивая специальный уход за ней. На каждую шину заводят дневник, в который записывают все события, произошедшие с ней в течение срока службы.

Царство автоматов

Такое изделие не может быть простым, и, разумеется, современная крупногабаритная шина воплощает в себе множество разнообразного ноу-хау, причем это не только и не столько рисунок протектора, сколько рецептура используемых резиновых смесей и конструкций каркаса (совокупности армирующих элементов). Секреты технологии бдительно оберегаются производителем, так что еще перед поездкой на завод в Кампо-Гранде нас строго предупредили, что фото- и видеосъемка в цехах предприятия, построенного по последнему слову техники, исключена. Смотреть можно, фотографировать — нет.

Итак, картина, рисующая тяжелый изнурительный труд на шинном предприятии, развеялась как дым. Уже на пороге цеха стало ясно, что большинство сотрудников в процессе профессиональной деятельности вряд ли поднимают что-то тяжелее авторучки. Завод оказался в высшей степени автоматизированным, роботизированным и малолюдным.

Так сколько же сотрудников работает на производстве крупногабаритных шин? Такой вопрос был задан одним из журналистов сопровождающему нашу группу главному инженеру предприятия, на что тот лишь обнажил в смущенной улыбке свои крепкие зубы и сказал, что не уполномочен разглашать эту цифру.

Мы переходили от машины к машине, и наш провожатый комментировал основные этапы производства.

Резину в Кампо-Гранде не производят. Сырье сюда привозят в виде уже готовых пластин, состоящих из резиновых смесей заданных параметров. До поры до времени пластины хранятся на стеллажах, а когда приходит их черед, сырье отправляется в экструдер. Задача экструдера — расплавить загруженное сырье, превратив его в гомогенизированную массу, а затем сформовать из этой массы резиновую ленту. В зависимости от того, какую часть шины сделают в будущем из этой ленты, варьируются ее толщина и поперечное сечение. Для придания ленте требуемого профиля используются сменные сопла экструдера. Ленты хранятся на специальном участке цеха — их наматывают на барабаны с прокладками из синтетических тканей. Прокладки необходимы, чтобы мягкая и липкая невулканизированная резина не слиплась в неразделимый ком.

Отдельный этап производства — создание элементов каркаса. В качестве армирующих элементов в крупногабаритных шинах в основном используется металлокорд и в меньшей степени — синтетические волокна (преимущественно для усиления боковин). Тросики каркаса обрезинивают, затем специальная машина режет полученные армированные пластины на заготовки деталей шины. Разрезать их надо так, чтобы в конечных деталях тросики находились под строго заданным углом. Если при контроле обнаруживается отклонение, деталь выбраковывается.

Когда шине можно быть «лысой»

Основные этапы сборки крупногабаритной шины в принципе не отличаются от этапов, существующих в производстве автомобильных шин стандартных типов, однако все оборудование на заводе в Кампо-Гранде характеризуют поистине циклопические размеры. Это касается прежде всего сборочного оборудования, на котором разные детали будущей шины собираются воедино. Герметизирующий слой, элементы каркаса, протектор с боковинами, бортовое кольцо — все это соединяется без помощи каких-либо клеев: невулканизированная резина обладает прекрасной адгезией. Под конец в смонтированную на специальном барабане «сырую» шину помещают мембрану и подают внутрь горячий сжатый воздух (2−3 атм). Под давлением все составляющие шину детали вулканизируют, и изделие окончательно становится единым целым.

Наша экскурсия на завод проходит строго по дорожкам, предназначенным для пешего передвижения. Остальная часть территории цеха размечена под трассы для езды транспортеров. Местные изделия настолько тяжелы и громоздки, что ручной труд здесь практически неприменим. От этапа к этапу шину несут механические руки.

Полностью собранная, но еще не подвергшаяся вулканизации «сырая» шина имеет вид сильно сплюснутого веретена с отверстием вдоль вертикальной оси. Такие шины по международной терминологии называют «зелеными» (green). Ни рисунка протектора, никаких меток и обозначений на поверхности шины нет — она гладкая и аспидно-черная, как спина косатки. Перед вулканизацией шину взвешивают (заметное отклонение от стандартного веса может нарушить центровку) и отправляют в вулканизационную камеру. Камера состоит из двух пресс-форм — внешней и внутренней. Внутренняя пресс-форма называется вулканизационной мембраной и в расправленном виде представляет собой цилиндр, натянутый на две кольцеобразные рамы. Задача мембраны — формировать профиль внутренней поверхности шины. Внешняя имеет сложную структуру — ее составляют две металлические «сковородки», наносящие рисунок на боковины, и раздвижная кольцеобразная часть, отвечающая за «беговую дорожку» и, соответственно, за рисунок протектора.

Рентген и лазер

300-тонная вулканизационная камера — пожалуй, самая впечатляющая конструкция на заводе в Кампо-Гранде. Когда верхняя часть пресс-формы убирается, открывая взору только что изготовленную шину, на ум приходят какие-то грандиозные мифологические образы вроде рождения Афродиты из морской пены, бывшей некогда кровью Урана. Вулканизация происходит с помощью горячей воды и пара, подаваемых в камеру под давлением. Шина вдавливается в пресс-формы, принимая их рельеф. Заодно под действием высокой температуры резина и примеси формируют пространственные полимерные структуры, и изделие приобретает прочность. Гигантская шина рождается на свет в каплях воды и облаке пара.

Понаблюдав за этим необычным зрелищем, я буквально на секунду отвлекся, и когда мой взгляд снова упал на пресс-форму, я увидел, что она пуста. Быстро и бесшумно роботизированная рука уже унесла почти полуторатонный резиновый тор, а другой робот-манипулятор поливал силиконом высвобожденную и расправленную вулканизационную мембрану. Шоу завершилось. Осталось проверить готовую шину на соответствие стандартам.

Первый этап проверки проходит внутри просторной камеры с толстыми металлическими стенами. Здесь шина подвергается рентгеноскопии, а сотрудник, сидящий снаружи, наблюдает на экране дисплея, насколько точно располагаются в резиновом теле тросики металлокорда. Если они находятся под неправильными углами или расстояние между ними не соответствует стандарту — увы, шина признается браком. Следующий этап — проверка на стенде с лазерными толщиномерами. Правильная толщина отдельных элементов шины — также критически важный параметр при эксплуатации.

И наконец, с помощью яркой лампы контролер внимательно разглядывает внутреннюю поверхность изделия. Если дефектов не обнаружено, шине открыт путь в горы, пустыни и ледяную тундру. Ведь география поставок с завода в Кампо-Гранде охватывает все обитаемые части света, в том числе и нашу страну.