Под грифом секретно. Как проводятся стендовые испытания шин

Компания Nokian Tyres не перестает удивлять редакцию InfoCar.ua. Снова и снова отправляясь в Финляндию, мы неизменно возвращаемся из этой прекрасной страны с багажом новых знаний и подросшим уровнем понимания того, что же представляет собой автомобильная шина. Чем, безусловно, спешим поделиться с вами. Сегодня речь пойдет о том, что такое стендовые испытания шин и как они проводятся.

Полигон, где Nokian Tyres проводит внутренние стендовые испытания шин (так называемые «индор-тесты»), работает в режиме тотальной секретности. Доступ на территорию полигона, расположенного в городе Нокиа, в 15 км от завода, открыт лишь ограниченному кругу сотрудников компании. Даже журналистов туда пускают крайне редко. А если и пускают, то исключительно с пустыми руками. Никакой фото и видеотехники, по понятным причинам, у посетителей быть не может. Не обессудьте, но иллюстраций к этой статье будет минимум.

Итак, за стендовые испытания шин в Nokian Tyres отвечает всего 7 сотрудников. У них обычный график работы, с перерывом на обед и выходными, но сам полигон работает безостановочно, 24 часа в сутки и 365 дней в году. Некоторые стенды не выключаются никогда. Приостановить процесс может лишь внештатная ситуация. Исключить риск ее возникновения невозможно, поэтому система безопасности всегда готова вмешаться в ход испытаний. Хотя в большинстве случаев это вмешательство будет касаться какой-то конкретной шины, если давление в ней, например, подойдет к критической точке или датчики зафиксируют разрушение каркаса. Такая шина будет автоматически отодвинута в сторону, чтобы не мешать испытаниям других шин, а их на одном стенде может быть несколько.

Большинство стендов (производит их компания ZF) представляют собой барабан диаметром около двух метров с металлической дорожкой, по которой, собственно говоря, «бегут» испытуемые шины, сбортированные на диск и накачанные до определенного давления. Барабан раскручивается до заданной скорости, а ось, на которую насажены диск с шиной, прижимает их к дорожке, имитируя различную нагрузку.

В зависимости от типа теста и характеристик шины, параметры скорости и нагрузки могут быть разными. Например, при испытании на выносливость, нагрузка может достигать 2 тонн, а скорость – 250 км/час, хотя обычно подобные тесты проводят при скорости 100-120 км/час. В то же время, чтобы убедиться в способности шины выдерживать максимальные скоростные режимы, ее испытывают периодами по 10-14 минут на скорости до 320 км/час. А во время теста на сопротивление качению, шину, кроме прочего, еще и периодически наклоняют на угол до 10 градусов.

Все данные со стенда в режиме реального времени выводятся на экран компьютера в виде цифр и графиков. Инженер эти данные фиксирует в журнале, после чего они обрабатываются и на основе полученных результатов принимаются решения о корректировке параметров тестов или даже внесении изменений в конструкцию шины, поскольку стендовым испытаниям подвергаются как уже готовые к серийному производству модели, так и прототипы.

Стендовые испытания – один из неотъемлемых этапов разработки шины. Только здесь можно получить точные данные, например, о температуре отдельно взятого участка шины конкретного типоразмера при определенной скорости, нагрузке и давлении. Дорожные испытания этих данных не дадут. Это не быстрый, утомительный и монотонный, но очень важный процесс. И если вы прежде думали, что шинные компании способны выпускать новые модели ежегодно, то вынужден вас разочаровать. Даже при наличии слаженной и опытной команды инженеров и испытателей, от этапа проектирования до запуска шины в серийное производство может пройти 4-5 лет.

Помимо имитации реальных условий эксплуатации, специалисты Nokian Tyres подвергают шины и другим испытаниям. Например, на прочность конструкции при максимальном внутреннем давлении. Для этого шина опять же бортируется на диск (в распоряжении инженеров их огромное количество – всех возможных размеров и типов, и все пронумерованы, чтобы в случае необходимости можно было отследить результат взаимодействия конкретной шины с конкретным диском) и накачивается водой. Почему водой, а не воздухом? Потому что так безопасней. Если накачивать шину воздухом, то при превышении порогового давления ее банально разорвет. Вода же при аналогичных обстоятельствах начинает расслаивать структуру шины. Это и служит для инженеров ориентиром превышения максимального давления.

Другой тест на прочность проводится не со всеми шинами, а только с теми, которые будут продаваться в США, Японии и странах Персидского залива. Тамошнее законодательство требует, чтобы шины соответствовали определенным нормам прочности на прокол. Проще говоря, при наезде на некий предмет, например, торчащий из асфальта край арматуры, в протекторе не должно образоваться отверстие, если, конечно, нагрузка в момент наезда не превышала установленный нормативами порог. Финны проверяют свои шины на соответствие этим требованиям очень просто: сбортированная на диск шина фиксируется на станке, а сверху на нее под постоянно усиливающейся нагрузкой давит металлический штырь. Нагрузка, в момент которой происходит прокол, и является тем пороговым значением, которое выдерживает шина.

Ну, и еще один этап внутреннего тестирования, о котором следует рассказать, это своеобразный рентген для шины. Ее помещают в специальную камеру для детального сканирования на предмет выявления возможных внутренних дефектов конструкции, неравномерности резиновой смеси, вздутий и так далее. В процессе сканирования компьютер создает некое подобие 3D-модели, на которой и видно то, что невозможно заметить при простом осмотре шины.

Само собой, Nokian Tyres проводит стендовые испытания не только своей продукции, но и шин конкурирующих компаний. А еще, дабы получить дополнительную информацию от реальных потребителей, финны придумали оригинальное решение. В городе Тампере на шинах Nokian Tyres ездит 90 автомобилей такси (еще 30 машин разъезжают по Хельсинки и Швеции). Не секрет, что таксисты отличаются более агрессивным стилем езды, чем прочие автомобилисты, а значит и шины они используют намного более интенсивно. Плюс, таксисты, как правило, очень опытные водители, способные предоставить инженерам детальную обратную связь. При этом они далеко не всегда знают, на каких шинах ездят. Это могут быть как серийные варианты, так и прототипы.

Кстати, рядом с полигоном для стендовых испытаний расположен и крупнейший логистический центр Nokian Tyres. В помещении длиной не менее 500 метров хранится около миллиона шин, попавших сюда напрямую с завода. И именно отсюда они отправляются по всему миру.

Коль уж мы упомянули финский завод Nokian Tyres (а их, напомню, всего два – один в городе Нокиа, второй в российском Всеволожске), нельзя не отметить следующее: в глобальном смысле он ничем не отличается от завода, возведенного под Санкт-Петербургом, за тем лишь исключением, что в силу своего возраста цеха и административные здания выглядят не так привлекательно. В то же время, в этих старых помещениях очень хорошо чувствуется связь с долгой историей компании. С ее наследием. В фойе админкорпуса, например, можно прикоснуться к самой первой зимней шине и изучить детальный макет завода. А еще сотрудники Nokian Tyres с удовольствием рассказывают посетителям истории, связанные с тем или иным сооружением. Очень атмосферное место.

Хотя, конечно, тем, кто занят на производстве, здесь не так комфортно, как во Всеволожске. Цеха завода в Нокиа не слишком просторные. Современному оборудованию в них тесновато. Узкие коридоры, невысокие потолки, плотно стоящие друг к другу стеллажи и станки… В такой обстановке трудно избавиться от ощущения какой-то хаотичности и неорганизованности процесса. Даже если понимаешь, что это совсем не так. Но потом, вглядываясь и вдумываясь в то, что происходит, начинаешь осознавать, что все здесь работает предельно точно и четко. Никаких отклонений от технологии быть просто не может.

Возможно самое большое отличие заводов в Нокиа и Всеволожске в том, что в Финляндии производство шин менее автоматизировано. В нем больше человеческого фактора. На вопрос, почему так, в Nokian Tyres деликатно отвечают: «Во Всеволожске оборудование более современное, а здесь, в Нокиа, персонал более квалифицированный». И тут же добавляют, что качество готовой продукции Nokian Tyres не зависит от того, на каком заводе она была произведена.

Жаль, у нас нет возможности показать вам финский завод в деталях, поскольку и здесь фотографировать было строго-настрого запрещено. Впрочем, весь процесс производства шин InfoCar.ua подробно описывал на примере завода Nokian Tyres во Всеволожске. Но я все-таки позволю себе еще раз (очень коротко) пробежаться по основным этапам рождения шины. Их шесть:

• Закупка и прием сырья (натуральный и синтетический каучук, сажа, мел, силика и другие химические добавки) с проверкой его качества в лабораторных условиях;
• Смешивание. На начальном этапе исследуются конкретные рецептуры переработки сырья в резиновую смесь. Далее каждая партия (200 кг) смеси, прежде чем будет запущена в производство, проходит проверку в лаборатории;
• Производство отдельных компонентов. На этом этапе используются резиновые смеси и специальные материалы. Количество компонентов в одной шине, в зависимости от модели, варьируется от 10 до 30;
• Формирование шины путем сборки компонентов;
• Вулканизация. Температура при вулканизации паром достигает 190-200 градусов по Цельсию. Для легковых шин этот процесс длится 8–20 минут в зависимости от размера шины. Шины для тяжелой техники проходят процесс вулканизации порядка 7 часов. В процессе вулканизации шина получает финальный вид. На протекторе появляется рисунок, на боковинах – название модели, характеристики и другая информация;
• Осмотр. Каждая шина обязательно проходит два этапа контроля - визуальный и автоматический. Визуальный контроль осуществляется операторами, которые осматривают каждую шину и проверяют ее на отсутствие видимых дефектов. Прошедшая визуальный контроль шина поступает на следующий этап – автоматический контроль качества.

Надеюсь, благодаря Nokian Tyres нам удалось приоткрыть для вас очередную завесу тайны над процессом создания автомобильной шины. Очередную, потому что впереди еще много неизвестного и неизведанного. Tobecontinued, как говорится…

1 октября 2014 года. Артем Киселев, InfoCar.ua