1、一种新型矿用卡车轮胎气带更换装置的设计及应用 张晓飞 神华集团准能公司设备维修中心 摘 要： 针对传统矿用卡车轮胎气带检修步骤繁琐、占用了大量人力和物力的不足, 设计并发明了一种新型矿用卡车轮胎气带更换装置。结果表明:该新型矿用卡车轮胎气带更换装置的使用可以大大提高轮胎气带的更换效率, 并且节约了更换气带所需的人力和物力。关键词： 矿用卡车; 轮胎检修; 气带更换装置; 作者简介：张晓飞 (1984) , 男, 内蒙古鄂尔多斯人, 2006 年毕业于内蒙古工业大学, 现在内蒙古神华准格尔能源有限公司设备维修中心工作, 现任轮胎车间工长, 主要从事轮胎修换工作。收稿日期：2016-12-30De
2、sign and application of a new type of replacement device for mining truck tire beltZHANG Xiaofei Equipment Repair Center , Shenhua Group Zhungeer Energy Co., Ltd.; Abstract： According to traditional mining truck tire belt overhaul steps cumbersome, insufficient manpower and material resources, the a
3、rticle designs a new mining truck tire belt replacing device. The results show that new mining truck tire belt replacing device can greatly improve the replacement efficiency of tire belt and save manpower and material resources.Keyword： mining truck; tire repair; gas belt replacing device; Received
4、： 2016-12-300 引言930E 卡车载重量大、效率高, 广泛应用于煤矿的开采运输。工程轮胎是 930E卡车重要组成部分, 单条价格昂贵, 由于煤矿开采现场恶劣的路况和较大运输强度, 极易引起轮胎不同程度的损坏。据统计, 在矿产运输成本中, 轮胎的费用支出仅次于维修费用而居于第 2 位, 约占 20%30%, 被称为矿山 3 大消耗品之一。近年来煤矿的开采效率进一步提升, 随之而来的是运输量的急剧增加, 这给轮胎的检修及维护提出了更高的要求。因此, 研究高效、便捷的轮胎维修工具对保证煤炭安全高效的开采运输具有重要意义。在更换气带时, 由于 930E 卡车车轮较为庞大且没有合适的工具,
5、需要多名维修人员共同合作取下轮胎后才可以更换气带。在更换气带过程中, 需要对周边的螺栓等部件进行拆卸以便于维修工作顺利进行, 加剧了螺栓及周边部件的磨损程度, 间接增加了更换气带的成本。气带更换完成后, 需要对轮胎进行重新安装, 耗时耗力。因此, 传统的更换方法具有检修步骤繁琐、劳动强度大、人员出动率高等不足, 并且占用了大量人力和物力。因此, 有必要设计一种专门用于更换轮胎气带的工具, 以提高轮胎气带的更换效率, 降低更换成本。1 结构设计与使用方法1.1 新型矿用卡车气带更换装置的结果设计针对传统 930E 卡车轮胎气带更换方法的不足, 设计并且制作了一种新型的矿用卡车轮胎气带的更换装置。
6、该装置包括拆卸部 1 和加力杆 2 两个组成部分。矿用卡车的轮胎气带更换装置的结构示意图如图 1 所示, 矿用卡车的轮胎气带更换装置中的拆卸部的结构示意图如图 2 所示, 图 3 为图 2 所示的轮胎气带更换装置中的拆卸部的左视图, 图 4 为矿用卡车的轮胎气带更换装置中的加力杆的结构示意图。拆卸部包括拆卸接头 11 和用于引导气带走向的导向管 12, 导向管 12 与拆卸接头 11 的第 1 端固定连接, 拆卸接头 11 上开设有第 1 通孔 (未示出) , 第 2 通孔与导向管 12 的内孔 (未示出) 对齐;第 1 通孔中设置有与气带上的接头相配合的内扳口 13;加力杆 2 的内部设置有
7、第 2 通孔 (未示出) , 第 2 通孔沿加力杆 2 的轴向开设, 加力杆 2 的第 1 端与拆卸接头 11 的第一端相连接, 导向管12 穿设在第 2 通孔内。图 1 矿用卡车的轮胎气带更换装置的结构示意图 下载原图图 2 矿用卡车的轮胎气带更换装置中的拆卸部的结构示意图 下载原图图 3 矿用卡车的轮胎气带更换装置中的拆卸部的左视图 下载原图图 4 矿用卡车的轮胎气带更换装置中的加力杆的结构示意图 下载原图1.2 气带的拆卸与安装其中拆卸部 1 中的拆卸接头 11 用于与气带接头相配合并拧紧, 便于拆卸部 1 对气带接头用力, 使气带转动, 其中与拆卸接头 11 第一端相连接的导向管 12
8、 用于帮助所述拆卸接头 11 沿着气带的末端直至找到被压在轮胎底部的气带接头的位置, 将拆卸接头 11 紧固在所述气带接头上后, 引入加力杆 2, 使导向管 12穿设在所述加力杆 2 的内部, 并使所述加力杆 2 的第一端与所述拆卸接头 11 的第一端相卡接, 卡接完成后, 对加力杆 2 施加使加力杆 2 转动的作用力, 加力杆 2 转动带动拆卸接头 11 转动, 拆卸接头 11 转动带动与之相固定的气带接头转动, 气带接头转动逐渐与轮胎脱离, 进而完成了将气带与轮胎脱离的过程, 安装新的气带时, 将气带与矿用卡车的轮胎气带更换装置相对固定后, 将气带接头对准轮胎的气带安装孔后, 旋转加力杆
9、2, 带动气带接头转动, 进而将所述气带接头紧固在轮胎的气带安装孔中, 完成将气带安装在轮胎上的过程。1.3 加力杆的使用方法将加力杆 2 的第一端可拆卸地卡接在所述拆卸接头 11 中的连接方式有多种, 作为一个优选的实施例, 在加力杆 2 的第一端的端部向外延伸出多个连接片 21, 拆卸接头 11 在第一端设置有多个凹槽 13, 多个所述连接片 21 一一对应地卡接在多个所述凹槽 13 内, 便于连接片 21 与凹槽 13 的连接和拆卸, 在拆卸和安装气带接头时, 直接将加力杆 2 上的作用力, 通过连接片 21 施加至凹槽 13 中, 凹槽 13 受力转动带动拆卸接头 11 转动, 进而完
10、成了将固定在所述拆卸接头 11内部的气带接头从轮胎上卸下的过程。在满足凹槽 13 和连接片 21 相互卡接固定的基础上, 为了便于加工和制造, 较佳地, 将连接片 21 的数量设置为 3 个, 此时只需在所述拆卸接头 11 的第一端的侧面设置有 3 个凹槽 13, 即可满足定位的条件。从连接片 21 与凹槽 13 相配合以共同发生转动, 并且便于拆卸的作用出发, 将连接片 21 与凹槽 13 之间的配合方式设置为间隙配合, 是较优的实施方式, 具体地, 间隙配合有利于连接片 21 穿设在凹槽 13 中和脱离凹槽 13, 便于安装和拆卸, 同时间隙配合保证了所述连接片 21 和所述凹槽 13 之
11、间相对紧固, 转动时相对位移一致, 保证了所述矿用卡车的轮胎气带更换装置更换气带的高效性。加力杆 2 是矿用卡车的轮胎气带更换装置中主要的受力部件, 加力杆 2 上的连接片 21 的受力尤为大, 因此, 为保证所述加力杆 2 具有较好的强度和刚度, 在受到较大的外力作用时, 不发生弯曲和变形, 将所述加力杆 2 设置为由钢管制成。1.4 导向管的作用由于气带接头被压在轮胎的底部, 因此, 拆卸接头 11 无法直接准确的与所述气带接头相匹配, 需要借助导向管 12 的导向作用, 具体地, 将气带裸露在空气中的另一端穿设在导向管 12 的内部, 导向管 12 沿着气带的走向直至延伸至气带接头的位置
12、, 并使导向管 12 的拆卸接头 11 与气带接头相适配, 在寻找拆卸接头 11 的过程中, 导向管 12 需要具有一定的可弯曲性以适应气带设置的环境, 因此, 导向管 12 的结构和材质有多种可选, 优选的是, 所述导向管 12 为弹簧一种可弯曲性能和弹性均较好的设置方式, 有利于延长拆卸部 1 的使用寿命。为了保证导向管 12 与拆卸接头 11 之间连接的稳固性, 并且使连接工艺简单易于操作, 将导向管 12 与拆卸接头 11 设置在焊接固定。1.5 观察口的必要性由于在拆卸气带的过程中, 气带的主体始终位于加力杆 2 的内部, 无法准确的得知气带的拆卸状况, 为提升操作体验, 并随时观察
13、气带的拆卸状态, 在加力杆 2 的外壁上开设有观察口 22, 观察口 22 为近“三角形”的结构, 以随时观察气带的拆卸进程。由气带穿设在导向管 12 的内部, 导向管 12 穿设在加力杆 2 的内部, 为了直接通过加力杆 2 观察气带的运动状况, 而不受到导向管 12 的干扰, 对观察口 22的位置设置进行了限定, 观察口 22 与加力杆 2 第一端之间的距离为 L1, 所述导向管 12 的长度为 L2, L1L2。2 矿用卡车轮胎气带更换装置的效果评价930E 卡车运输任务重大, 加之工作路况较为恶劣, 极易引起轮胎的损坏。据统计, 2013 年 930E 卡车后里轮气带损坏次数为 50
14、次/a, 前轮、外轮气带损坏次数为 32 次/a。随着生产任务的增加, 轮胎气带损坏次数也将随之增加。以2013 年的数据为例, 对该矿用卡车的轮胎气带更换装置的实用性做出评价。结果表明, 该矿用卡车轮胎气带更换装置的使用可以大大节约人力、降低螺杆和螺母更换频率、减少机械手、叉车、气泵等辅助设备的使用时间和提高 930E 卡车的出动时间。矿用卡车轮胎气带更换装置使用前后人力与物力消耗情况对比见表 1。表 1 矿用卡车的轮胎气带更换装置使用前后人力与物力消耗情况对比 下载原表 2.1 操作简单、安全, 节约人力在未使用矿用卡车的轮胎气带更换装置前, 930E 卡车后里轮检修时, 往往由 5名检修
15、工作人员联合检修至少 5 h 才能完成。首先使用风动反手链接 80 cm 接杆和 1-7/8 的套筒, 松开左外轮的 57 条螺母, 松动过程中必须有一人紧握扳手, 另一人扶护接杆 (如果 1 人工作, 因接杆过长, 会产生抖动现象, 极易导致检修人员受伤) 。待机械手将轮胎取下后, 再次使用风动反手链接 35 cm 接杆和1-7/8 的套筒, 松开左里轮的 57 条螺母后, 取下轮胎方可更换里轮气带。传统的检修步骤繁琐, 劳动强度大, 且具有一定的危险性。若使用矿用卡车的轮胎气带更换装置, 则不需要去松螺栓、下轮胎等繁琐的工作程序, 只需要 1 名检修人员使用矿用卡车的轮胎气带更换装置半个小
16、时即可处理好轮胎气带的故障。未使用矿用卡车的轮胎气带更换装置时, 更换 1 次需要检修人员是 5 人, 按 50次/a 计算, 更换 50 次需要检修人员是 250 人次;使用气带更换器更换时, 需要50 人次, 从而节约 200 人次;按 50 次/a 计算, 更换 50 次需要 1 250 h, 使用气带更换装置更换时, 需要 25 h, 从而节约劳动时间为 12 25 h。2.2 降低螺杆和螺母更换频率在未使用矿用卡车的轮胎气带更换装置前, 930E 卡车后里轮检修时, 需要松开左外轮的 57 条螺母。930E 卡车轮胎螺栓的扭矩为 2008N/M, 螺栓和螺母的使用极限为 5 次, 为
17、了保证螺杆和螺母的扭矩, 5 次后应全部更换。按 50 次/a 计算, 每年更换 10 次螺栓和螺母, 更换 1 次费用为 29 070 元。若使用矿用卡车的轮胎气带更换装置, 则不需要去松螺栓、下轮胎等繁琐的工作程序。2.3 减少辅助设备的使用时间矿用卡车的轮胎气带更换装置的使用还可以大大减少机械手、叉车、气泵等设备的使用时间, 进而延长设备的使用寿命和大大节约这些设备所需的燃油费。在未使用矿用卡车的轮胎气带更换装置前, 更换一次气带需要使用机械手、叉车、气泵各 2 h, 按 50 次/a 计算, 则需使用机械手 100 h、叉车 100 h、气泵100 h, 累计使用设备 300 h。使用
18、气带更换器更换时只需要使用气泵 20 min, 按 50 次/a 计算, 使用气泵时间为 1 000 min。2.4 提高 930E 卡车的出动时间矿用卡车的轮胎气带更换装置的使用还可以大大提高 930E 卡车的出动率, 从而可以保障运输任务的高效进行。未使用矿用卡车的轮胎气带更换装置前, 更换一次需要检修 5 h, 使用轮胎气带更换装置更换时需要 0.5 h, 从而节约了 4.5 h 的检修时间, 为 1 台 930E 卡车的出动率提高了 4.5 h。若按 50 次/a 计算, 全年可以提高 930E 卡车的出动时间为 225 h。3 结论矿用卡车更换气带时需要松去螺栓, 拆下轮胎后方可更换
19、。针对传统维修方法不足, 设计并制作了新型矿用卡车轮胎气带更换装置。该装置操作简单、安全, 节约人力, 可以省去去松螺栓、下轮胎等繁琐的工作程序, 降低螺杆和螺母更换频率, 减少机械手、叉车、气泵等辅助设备的使用时间, 提高 930E 卡车的出动时间。总之, 该新型矿用卡车轮胎气带更换装置的使用可以大大节约人力和物力, 具有可观的经济效益和社会效益。参考文献1李海亮, 杨树梅.浅析矿用卡车轮胎的使用管理J.露天采矿技术, 2013 (5) :50-52. 2邬玉林.轮胎在矿山使用状况浅析J.露天采矿技术, 2013 (1) :56-57. 3邬玉林.矿用卡车轮胎的维护与保养J.露天采矿技术, 2014 (2) :61-64. 4王治国.提高矿用卡车轮胎寿命的措施J.露天采矿技术, 2015 (12) :50-52. 5南晖.巨型矿用轮胎全寿命管理系统的应用研究D.呼和浩特:内蒙古大学, 2016. 6申瑞利.延长矿用卡车轮胎使用寿命的方法J.露天采矿技术, 2012 (6) :70-72. 7丁震, 王铁军, 孟峰, 等.巨型矿用轮胎全寿命管理研究J.中国煤炭, 2014 (S1) :125-129. 8刘维玉, 姚国栋, 韩峰, 等.平朔东露天矿卡车轮胎损伤分析及控制J.露天采矿技术, 2016 (3) :50-52.
