大型礦山電動(dòng)輪汽車(chē)巨型輪胎磨損率技術(shù)研究

張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

大型礦山電動(dòng)輪汽車(chē)巨型輪胎磨損率技術(shù)研究

張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

針對(duì)德興銅礦大型礦山電動(dòng)輪巨型輪胎磨損率進(jìn)行長(zhǎng)期深入的研究，且結(jié)合礦山實(shí)際，打破國(guó)外的技術(shù)封鎖和長(zhǎng)期壟斷，通過(guò)探索巨型輪胎磨破事故基本規(guī)律及磨損機(jī)理，創(chuàng)建了相應(yīng)的磨損模型、作業(yè)率模型及成本數(shù)學(xué)模型，提升了礦山工藝技術(shù)裝備水平，對(duì)行業(yè)科技進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)皆具有重大的推動(dòng)作用，其多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白。

巨型輪胎； 磨損率； 模型創(chuàng)建

大型礦山電動(dòng)輪汽車(chē)是煤、鐵、銅、稀土、鉆石等礦山露天開(kāi)采中的主力運(yùn)輸設(shè)備，特別適用于千萬(wàn)噸級(jí)以上礦山。而巨型工程子午線輪胎(簡(jiǎn)稱巨型輪胎)是工程輪胎家族中的新一代高科技產(chǎn)品，對(duì)電動(dòng)輪汽車(chē)而言極為關(guān)鍵，尤其是在車(chē)輛的路面操控、更短濕地剎車(chē)距離、更強(qiáng)的磨耗性能、自控彎道抓地性能、駕駛舒適性和超值的節(jié)油效能等表現(xiàn)上，至關(guān)重要。其主要與大型電動(dòng)挖掘機(jī)相配套，主要優(yōu)點(diǎn)是滾動(dòng)阻力小、行駛里程高、耐磨性好、耐切割、耐刺扎、抗撕裂、抗老化及氣密性好、安全舒適、經(jīng)濟(jì)效益顯著等。

江銅德興銅礦(簡(jiǎn)稱德銅)銅廠和富家塢采區(qū)日采選礦石產(chǎn)能13萬(wàn)t/d，礦石年采剝總量巨大，達(dá)1.32億t/a。故采用10多臺(tái)大型電動(dòng)挖掘機(jī)和配套的70多臺(tái)電動(dòng)輪進(jìn)行采礦作業(yè)[1]。然而，由于該礦采區(qū)工況惡劣，裝載任務(wù)繁重，作業(yè)條件差且強(qiáng)度高，其關(guān)鍵部件巨型輪胎磨破事故居高不下，部分輪胎超期服役嚴(yán)重，故一直位居四大消耗備件之首，需長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，且由于進(jìn)口備件短缺、采購(gòu)周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴、維修困難且費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)損失巨大，對(duì)安全生產(chǎn)威脅大，因而成為該礦安全生產(chǎn)的技術(shù)“瓶頸”。

1 巨型輪胎總體消耗磨破狀況分析

1.1 銅廠及富家塢采區(qū)概況分析

銅廠采區(qū)為超大型銅鉬礦床，地帶呈北向西的狹長(zhǎng)槽型，大部分以花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、細(xì)晶巖、煌斑巖及千枚巖等為主，其中：銅524.5萬(wàn)t、平均品位0.46%，鉬12.8萬(wàn)t、平均品位0.01%。按含銅3%邊界品位圈定，露天境界東西長(zhǎng)、南北寬分別約2.3 km、2.4 km，境界面積約6 km2，剝采比約1.39:1。50多年來(lái)的持續(xù)開(kāi)采，使該采區(qū)形成巨大的深部凹坑，且以2～3個(gè)臺(tái)階/年的深度不斷向下延伸，作業(yè)面頻繁變更且變窄，排土場(chǎng)高度和運(yùn)距持續(xù)增加，礦石和廢石最大運(yùn)距分別達(dá)2 km、3.6 km以上，且以重載上坡路段居多。由于石橋輪胎橡膠偏軟，難以滿足該采區(qū)長(zhǎng)距離運(yùn)行的要求。

富家塢采區(qū)為大型銅鉬礦床，與銅廠采區(qū)相距1.5 km。金屬礦物以黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦、褐鐵礦為主，其中：銅257.3萬(wàn)t、平均品位0.5%，鉬16.8萬(wàn)t、平均品位0.03%，境界面積約3.98 m2，剝采比約3.23∶1；運(yùn)距約2 km范圍內(nèi)，主干道偏窄，且以波浪形的重載下坡路段居多，路基偏軟，特別是雨季時(shí)，西南部排土場(chǎng)沉降、大面積邊坡滑坍及泥石流等災(zāi)害性事故多，排土條件之差、不利因素及存在問(wèn)題之多，在國(guó)內(nèi)外礦山極為罕見(jiàn)。然而石橋輪胎較適宜于該采區(qū)使用。

1.2 電動(dòng)輪汽車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)

1.2.1 主要技術(shù)規(guī)格

目前，德銅銅廠和富家塢兩大采區(qū)在線使用的大型礦山電動(dòng)輪汽車(chē)共63臺(tái)，其相應(yīng)配套輪胎的型號(hào)、最大載重量、自重及重量利用率分別是：830E車(chē)輛12臺(tái)(含國(guó)產(chǎn)車(chē)2臺(tái))，為40.00 R57型、220 t、165 t、1.33；730E車(chē)輛25臺(tái)，為37.00R57型、183.73 t、103.83 t、1.31；630E車(chē)輛6臺(tái)，為36.00R51型、154.22 t、1.47及37.00R57型；R190Ⅲ車(chē)輛14臺(tái)，及R170車(chē)輛12臺(tái)，37.00R57型、173t、126.68 t、1.37，及36.00R51型、154.22 t、103.83 t、1.49；日立EH3500車(chē)輛5臺(tái)，為36.00R51型、190 t、140 t、1.36。另有6 臺(tái)R-170型、2 臺(tái)R190型、2 臺(tái)630E型電動(dòng)輪汽車(chē)現(xiàn)已改為灑水車(chē)使用。

1.2.2 核定裝載質(zhì)量

考慮到830E、730E、R190、R170、630E、EH3500等主力車(chē)型載重量不同、車(chē)斗內(nèi)耐磨襯板磨損及額定載重量等因素，該礦先后對(duì)各種電動(dòng)輪裝載量進(jìn)行測(cè)量與核定，核定物料為斑巖、千枚巖及風(fēng)化千枚巖等，最終核定裝載質(zhì)量分別為：830E型196～206 t/車(chē)；730E型、EH3500型166～176 t/車(chē)；R190型155～165 t/車(chē)；630E 、R170型138～148 t/車(chē)。

1.3 進(jìn)口巨型輪胎磨損報(bào)廢狀況分析

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，該礦2011年電動(dòng)輪汽車(chē)巨型輪胎全年總體運(yùn)行狀況平穩(wěn)，36.00R51和37.00R57進(jìn)口巨型輪胎平均使用壽命為2 703 h/條，比2010年略減27 h/條；40.00R57型進(jìn)口巨型輪胎平均使用壽命為2 107 h/條，比2010年提高267 h/條。而隨著富家塢采區(qū)開(kāi)采的進(jìn)一步深入，新胎投入比例不斷增大，全年銅廠采區(qū)與富家塢采區(qū)37.0057型新胎、40.0057型新胎的消耗比例分別為5.5∶4.5和1∶1。其中：

1.3.1 40.00R57型進(jìn)口輪胎

米其林型輪胎磨損55條，損壞120條，報(bào)廢120條，新胎消耗120條，平均報(bào)廢壽命2 095 h/條；而石橋輪胎磨損19條，損壞24條，報(bào)廢24條，新胎消耗33條，平均報(bào)廢壽命2 168 h/條。皆無(wú)熱剝離現(xiàn)象。

1.3.2 37.00R57型進(jìn)口輪胎

米其林輪胎磨損120條，損壞187條，報(bào)廢160條，新胎消耗183條，平均報(bào)廢壽命2 816 h/條；石橋輪胎磨損1條，損壞3條，報(bào)廢2條，新胎消耗26條，平均報(bào)廢壽命1 833 h/條；而固特異輪胎磨損85條，損壞109條，報(bào)廢98條，新胎消耗60條，平均報(bào)廢壽命2 672 h/條。皆無(wú)熱剝離現(xiàn)象。

1.3.3 36.00R51型進(jìn)口輪胎

米其林型輪胎磨損18條，損壞44條，報(bào)廢37條，新胎消耗27條，平均報(bào)廢壽命2 325 h/條；而固特異輪胎磨損16條，a損壞24條，報(bào)廢22條，新胎消耗0條，平均報(bào)廢壽命2 738 h/條。皆無(wú)熱剝離現(xiàn)象。

表1 德興銅礦銅廠采區(qū)和富家塢采區(qū)試用國(guó)產(chǎn)“陸安”巨型輪胎數(shù)據(jù)分類(lèi)及統(tǒng)計(jì)情況

1.4 國(guó)產(chǎn)輪胎磨破報(bào)廢狀況分析

德銅銅廠和富家塢采區(qū)試用國(guó)產(chǎn)“陸安”巨型輪胎數(shù)據(jù)分類(lèi)及統(tǒng)計(jì)情況，如表1所示。其中，2009年，國(guó)產(chǎn)輪胎僅在2臺(tái)車(chē)輛運(yùn)行；2010年12月始，已推廣至二大采區(qū)7臺(tái)電動(dòng)輪，且車(chē)型從R-190型、EH3500型增至R-190型、630E型及730E型，3臺(tái)630E、3臺(tái)730E及1臺(tái)R190車(chē)輛分別試用36.00R51型、37.00R57型國(guó)產(chǎn)輪胎；2012年始，則分別在730E前輪上和830E車(chē)輛后輪上首次安裝試用37.00R57和40.00R57型輪胎。

2 巨型輪胎主要磨損特性機(jī)理分析

2.1 輪胎磨損特性分析

輪胎磨損看似簡(jiǎn)單，卻極為復(fù)雜。其牽引力、制動(dòng)力、磨耗性、散熱性、排水性、操縱穩(wěn)定性及低噪音等性能皆來(lái)源于輪胎橡膠花紋塊即低彈性模量的超彈性材料；其摩擦磨損特性與相對(duì)滑動(dòng)速度、接觸應(yīng)力、溫度和路面粗糙度等因素相關(guān)；其耐磨特性的優(yōu)劣，將直接影響到輪胎行駛里程及提前失效報(bào)廢，即胎面各花紋塊沿輪胎橫截面的不均勻磨損和沿周向的不規(guī)則磨損。

2.2 輪胎磨損機(jī)理分析

輪胎主要磨損形式可分為磨粒磨損、強(qiáng)力磨損、粘著磨損、疲勞磨損、侵蝕磨損及異常磨損。輪胎剩余花紋深度小于新胎花紋深度的20%時(shí)，若從安全生產(chǎn)和翻新利用角度考慮，需及時(shí)換胎的屬于正常磨損。其中：

磨粒磨損最為常見(jiàn)。它可分為二體和三體磨損形式。它主要是指輪胎與粗糙路面的外界硬碎石粒、沙粒及鋒利裸露尖石摩擦過(guò)程中所產(chǎn)生表面材料脫落的現(xiàn)象。在正常磨損條件下，該形式最為顯著，其磨損機(jī)理是磨粒的犁溝作用，該微觀切削過(guò)程主要表現(xiàn)為切削、塊狀剝落、薄片剝落及磨損花紋。

強(qiáng)力磨損較為常見(jiàn)。它是指輪胎印跡開(kāi)始滑動(dòng)，且滑動(dòng)區(qū)域不斷擴(kuò)展時(shí)所產(chǎn)生的磨損，如重車(chē)制動(dòng)時(shí)，該磨損尤為突出。

粘著磨損較為常見(jiàn)?？煞譃橥磕ā⒉羵拜p微磨損等，以涂抹居多。它是指輪胎相對(duì)干燥光滑路面運(yùn)動(dòng)時(shí)，胎面膠分子對(duì)路面的粘附效應(yīng)所形成的粘附結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生剪切斷裂，使胎面表層材料轉(zhuǎn)移至路面的機(jī)械磨損。影響因素有輪胎與路面表層材料強(qiáng)度等物性、表面粗糙度、接地面溫度及環(huán)境條件等。

疲勞磨損較為少見(jiàn)。它是指輪胎與粗糙路面相互滾動(dòng)或滑移運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪胎反復(fù)碾壓路面使胎面膠料在反復(fù)變化的接觸應(yīng)力下如正常行駛時(shí)所產(chǎn)生疲勞剝落的現(xiàn)象。由于典型側(cè)偏力分布及胎面膠料生熱造成的破壞更為嚴(yán)重，因而該磨損較少。

侵蝕磨損較為罕見(jiàn)。它是指含固體粒子的流體以一定速度沿平行于胎面的方向產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的胎面磨損。其常發(fā)生于近熔點(diǎn)冰雪路面或積水路面滑動(dòng)的胎面上，由于磨損程度輕，僅在特殊侵蝕環(huán)境下才研究。

異常磨損最為常見(jiàn)。它是指輪胎局部面積磨損過(guò)大時(shí)，出現(xiàn)胎面呈波浪形磨損、胎冠呈局部橢圓形磨損、輪胎中心與胎肩部急劇磨損、單肩磨損、多角形磨損等現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為胎面磨損不均勻、簾布層之間脫層、簾線松散及折斷而導(dǎo)致胎體破裂。其主因多與其負(fù)荷、氣壓、路面質(zhì)量、行駛速度、環(huán)境溫度、駕駛水平等密切相關(guān)，促使輪胎提前下車(chē)報(bào)廢，直接經(jīng)濟(jì)損失巨大，故減少異常磨損也是降低輪胎消耗的主要途徑。

3 提高巨型輪胎磨損率的技術(shù)研究

輪胎磨損率是指單位滑動(dòng)距離橡膠的總損耗量，可分為線性磨損率、體積磨損率和質(zhì)量磨損率。它是輪胎磨損特性的基本參數(shù)及關(guān)鍵指標(biāo)，是反映現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境對(duì)輪胎使用效用、道路質(zhì)量功能及企業(yè)管理效率的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。其雖不同于輪胎尺寸、載重及速度級(jí)別等，未被標(biāo)識(shí)于輪胎胎肩，并不直接影響安裝和威脅安全，但對(duì)延長(zhǎng)壽命至關(guān)重要。受操作條件、環(huán)境因素、輪胎結(jié)構(gòu)和膠料性能等各種因素影響，磨損預(yù)測(cè)很難。目前國(guó)內(nèi)外輪胎磨損理論研究主要集中在輪胎磨損微觀機(jī)理和對(duì)磨損量的預(yù)測(cè)上[2]，而國(guó)內(nèi)針對(duì)性的實(shí)用研究極少。

3.1 創(chuàng)建輪胎磨損模型及其仿真

該礦通過(guò)研發(fā)的輪胎系列有限元分析軟件，針對(duì)40.00R57、37.00R57、36.00R51型巨型輪胎歷年來(lái)的磨耗狀況進(jìn)行系統(tǒng)的研討及仿真分析，給出了不同工況條件下如起步、制動(dòng)、側(cè)偏、轉(zhuǎn)彎、靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)等輪胎的摩擦功及磨耗方向。研究表明，其工況條件按對(duì)輪胎磨耗的影響程度，由小到大排序?yàn)榉€(wěn)態(tài)、側(cè)偏、起步、制動(dòng)、轉(zhuǎn)彎，特別是轉(zhuǎn)彎、側(cè)偏等工況條件，對(duì)輪胎橫向磨耗的分布影響也較大。其磨損體積速率V與滑動(dòng)過(guò)程中表面的摩擦功速率Wfric關(guān)系為：

(1)

式中b0、b1—與花紋塊相關(guān)的材料系數(shù)。

3.2 創(chuàng)新輪胎異常磨損預(yù)警機(jī)制

針對(duì)輪胎在惡劣路況及極端天氣下的牽引性、安全性、操縱性、抗刺扎、耐磨耗、輪胎里程壽命預(yù)測(cè)等系列技術(shù)難題，該礦創(chuàng)新輪胎異常磨損預(yù)警機(jī)制，在確保TKPH值的前提下，加強(qiáng)對(duì)輪胎早期損壞的特征及成因分析，如對(duì)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用特性、采區(qū)道路、環(huán)境氣候、匹配車(chē)輛車(chē)況、胎面配方、駕駛習(xí)慣、輪胎保養(yǎng)等進(jìn)行前期技術(shù)認(rèn)證，學(xué)會(huì)觀察胎面花紋的磨耗狀況，能“解讀”輪胎異常磨耗的早期預(yù)警信號(hào)。

一旦輪胎花紋磨損至殘留深度極限即磨耗標(biāo)記時(shí)，必須及時(shí)換下輪胎進(jìn)行翻新，杜絕繼續(xù)使用，以防不測(cè)；若常采用緊急制動(dòng)或輪轂軸承松動(dòng)，胎面呈波浪或碟狀磨損時(shí)，車(chē)輛失控的風(fēng)險(xiǎn)極大，必須加強(qiáng)點(diǎn)檢，及時(shí)緊固或更換輪位；輪胎不正常磨損時(shí)，應(yīng)及時(shí)從車(chē)況技術(shù)加以分析，指導(dǎo)操作、維修人員實(shí)施改進(jìn)，可解決輪胎磨耗過(guò)快等技術(shù)“瓶頸”，有效地減少輪胎磨破事故的產(chǎn)生。

3.3 創(chuàng)新裝車(chē)質(zhì)量智能監(jiān)控技術(shù)

裝車(chē)質(zhì)量是大型礦山電動(dòng)輪汽車(chē)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在礦山工序質(zhì)量管理中，舉足輕重。實(shí)踐證明，輪胎負(fù)荷對(duì)輪胎壽命影響極大，其主要由輪胎構(gòu)造、胎體強(qiáng)度、氣壓及速度等計(jì)算確定，時(shí)常超載會(huì)使輪胎過(guò)熱、氣壓加大，使橡膠和簾布疲勞增加，易脫層，使用壽命低，若超載10%，使用壽命則降低20%，且滾動(dòng)阻力增加；若超載30%，滾動(dòng)阻力增加45%～60%；而車(chē)輛高速行駛時(shí)，胎溫會(huì)升高，胎體老化加速，胎面磨損加劇，且胎溫每升高1度，胎面磨損會(huì)增加2%，甚至發(fā)生爆胎現(xiàn)象。

由于鏟、車(chē)、胎廠家型號(hào)不同、狀態(tài)迥異，該礦通過(guò)創(chuàng)新裝車(chē)質(zhì)量智能監(jiān)控系統(tǒng)，長(zhǎng)期針對(duì)各種電動(dòng)輪(其中試運(yùn)行和“減負(fù)”運(yùn)行車(chē)輛按滿載85%計(jì))裝車(chē)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估與核定，制訂了《采礦場(chǎng)裝車(chē)質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，加大現(xiàn)場(chǎng)巡查力度，狠抓中晚班時(shí)段、重點(diǎn)機(jī)臺(tái)及人員的日常裝車(chē)質(zhì)量管理，規(guī)范倒裝車(chē)操作，杜絕少裝、偏裝等現(xiàn)象。

3.4 創(chuàng)新輪胎氣壓動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

輪胎氣壓是輪胎的命門(mén)。氣壓過(guò)高或過(guò)低，皆會(huì)引起不正常的過(guò)度磨損或破裂，導(dǎo)致輪胎的早期損壞，將直接影響到車(chē)輛的行駛安全、操控穩(wěn)定性及使用壽命。氣壓過(guò)高時(shí)，剛性增大，胎冠磨損加劇，胎體彈性下降，一旦遇到劇烈沖擊，易產(chǎn)生內(nèi)裂或爆破，耐刺扎性能下降；而車(chē)輛超載和輪胎氣壓不足時(shí)，胎體變形及接地面積增大，胎側(cè)易裂口、產(chǎn)生屈撓運(yùn)動(dòng)，胎冠和胎肩磨損加速，導(dǎo)致輪胎過(guò)熱，橡膠老化，簾布層疲勞、簾線折斷。該礦創(chuàng)新輪胎氣壓動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，綜合運(yùn)用汽車(chē)電子、傳感器、無(wú)線通訊等多種高新技術(shù)來(lái)提高汽車(chē)的安全性，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)輪汽車(chē)行駛時(shí)所有輪胎的氣壓，可對(duì)輪胎漏氣和低氣壓狀態(tài)適時(shí)報(bào)警。

3.5 創(chuàng)新極端天氣輪胎應(yīng)對(duì)技術(shù)

梅雨季節(jié)，路面松軟、翻漿，平整度陡降，鋒利巖石裸露，輪胎損耗明顯高于全年的平均值，尤以每年汛期輪胎異常磨損及刺破現(xiàn)象更為嚴(yán)重，且重載下坡車(chē)輛后輪常發(fā)生“汽車(chē)甩尾”現(xiàn)象，即產(chǎn)生橫向或縱向滑移，車(chē)輛制動(dòng)時(shí)宜采用點(diǎn)剎即可；而緊急制動(dòng)時(shí)，輪胎與地面產(chǎn)生局磨，摩擦劇烈、胎溫升高，輪胎性能降低，若長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)易導(dǎo)致胎面膠磨平、鋼絲層外露；車(chē)輛前行的慣性力將由胎體內(nèi)搓切應(yīng)力消耗，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞胎體結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，造成胎面花紋溝深淺不等，必須及時(shí)報(bào)廢局磨損壞輪胎，不得湊合使用，已策安全；特別是霧霾天或冰雪天，能見(jiàn)度低，濕滑泥濘、結(jié)冰的路面，易使輪胎在卡車(chē)起步、制動(dòng)或上下坡時(shí)產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，駕駛失控的風(fēng)險(xiǎn)大，極易磨損、割傷輪胎。

必須加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，加強(qiáng)作業(yè)面的排水工程，且根據(jù)季節(jié)和環(huán)境氣候變化合理配胎，特別是富家塢采區(qū)，應(yīng)在雨季前裝車(chē)使用現(xiàn)場(chǎng)TKPH值適于耐刺、耐磨性能較強(qiáng)的米其林XDRB4型輪胎，其切割報(bào)廢概率低，磨耗?。粴鉁剌^低季節(jié)，宜使用耐熱性和抗刺性較弱的石橋或固特異輪胎，且將刺破報(bào)廢率控制于20%內(nèi)<往年的40%；而高溫酷暑時(shí)節(jié)，則應(yīng)使用質(zhì)量與技術(shù)服務(wù)過(guò)硬的米其林輪胎。為物盡其用，必須優(yōu)先執(zhí)行“季節(jié)性換胎”、“后輪并裝輪胎”、“同廠家、同花紋”、“整車(chē)換胎”等原則。

3.6 創(chuàng)新巨型輪胎國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)

加強(qiáng)與巨型輪胎廠家及科研單位的技術(shù)合作，針對(duì)巨型輪胎結(jié)構(gòu)尺寸、胎面花紋、胎面節(jié)油、低生熱、高耐磨、抗刺膠料配方等進(jìn)行工藝技術(shù)裝備創(chuàng)新，通過(guò)有限元分析，創(chuàng)新配方粘合體系和抗硫化返原體系，取得特粗鋼絲與橡膠粘合性、輪胎厚薄部件硫化等多項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)的突破，其巨型輪胎的載重負(fù)荷、安全性、耐磨性、抗扎刺性、散熱性、抓著力及壽命等皆可與進(jìn)口產(chǎn)品相媲美。

多年來(lái)，該礦通過(guò)進(jìn)一步完善輪胎檢測(cè)手段，穩(wěn)步提高國(guó)產(chǎn)巨型輪胎的質(zhì)量及使用壽命，成功解決了國(guó)產(chǎn)巨型輪胎在惡劣路況重載高速行駛下鼓包、側(cè)裂、爆胎等重大技術(shù)難題，該巨型輪胎產(chǎn)品經(jīng)國(guó)外多家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平且附加值高，核心競(jìng)爭(zhēng)力極強(qiáng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大，對(duì)行業(yè)科技進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)皆具有重大的推動(dòng)作用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外技術(shù)空白。

3.7 創(chuàng)新巨型輪胎硫化內(nèi)模翻新技術(shù)

回收利用廢舊巨型輪胎是目前經(jīng)濟(jì)效益最好、與環(huán)境親和性最佳的方法。近年來(lái)，米其林、固特異、石橋巨型輪胎貨源緊缺、價(jià)格昂貴，而德銅國(guó)產(chǎn)同類(lèi)規(guī)格翻新胎壽命短，達(dá)標(biāo)難，滿足巨型輪胎硫化所需溫度且胎體內(nèi)壁受熱均勻成為生產(chǎn)技術(shù)的 “瓶頸”。該礦摸索創(chuàng)新巨型輪胎硫化內(nèi)模翻新技術(shù)，自制成功目前國(guó)內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)最先進(jìn)、使硫化過(guò)程中巨型輪胎內(nèi)壁保持定型與恒溫巨型輪胎的硫化內(nèi)模，優(yōu)化消磨、切割、手磨、貼膠、硫化(包含時(shí)間、壓力、空間三大要素)五道工序，特別是控制硫化過(guò)程的精確度，能確保翻修質(zhì)量。2011年投入翻新胎僅219條，與2010年同比減少76條，使用周期皆提高了30%以上，填補(bǔ)進(jìn)口備件缺口130條，使用狀況穩(wěn)定，其中下車(chē)報(bào)廢36.00R51型翻新胎9條，平均壽命1 050 h/條；37.00R57型231條，平均壽命1 085 h/條。

3.8 創(chuàng)建作業(yè)率和成本數(shù)學(xué)模型

電動(dòng)輪汽車(chē)運(yùn)行維修的質(zhì)量、技術(shù)狀態(tài)的好壞，對(duì)礦山經(jīng)濟(jì)效益影響極大。該礦結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)歷年來(lái)車(chē)輛運(yùn)行和維修成本數(shù)據(jù)、現(xiàn)代設(shè)備經(jīng)濟(jì)管理理論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸分析等，創(chuàng)建了電動(dòng)輪臺(tái)時(shí)作業(yè)率、日常維修成本、運(yùn)行成本及停機(jī)損失數(shù)學(xué)模型，摸索出汽車(chē)運(yùn)行、維修成本、大修及更新等的變化規(guī)律，可科學(xué)預(yù)測(cè)電動(dòng)輪汽車(chē)的最佳經(jīng)濟(jì)壽命；除提高車(chē)輛維修技術(shù)水平，定期檢查、校正車(chē)輛前束和懸掛外，構(gòu)建露天礦巨型輪胎管理、使用維修、工序服務(wù)質(zhì)量責(zé)任考評(píng)體系，且運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的成本控制方法，可減少停機(jī)損失，降低成本，合理延長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)壽命，大幅提高礦山經(jīng)濟(jì)效益和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.9 創(chuàng)新道路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)考評(píng)機(jī)制

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，巨型輪胎刺破率與輪胎磨平率成反比。巨型輪胎刺破率下降，磨平率上升，反映了巨型輪胎效用及企業(yè)管理效率得以提高，對(duì)巨型輪胎的工程價(jià)值和效用的認(rèn)識(shí)得到深化[3]。然而，異常磨損直接關(guān)系到巨型輪胎刺破率，倘若其降幅較大，則恰好表明對(duì)路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量有所提高；若車(chē)輛在直線道路上或在曲線道路上行駛，各輪胎的受力往往是不同的、不均勻的，且曲線行駛時(shí)彎道內(nèi)側(cè)輪胎的受力更大，磨損也更大；而重載汽車(chē)后胎的磨損和刺破率皆明顯高于前胎。

道路質(zhì)量是涉及礦山安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)狀況及衡量礦山現(xiàn)場(chǎng)管理水平的重要標(biāo)志。為提高巨型輪胎磨平率，必須優(yōu)化礦山開(kāi)采工程、道路設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，提高路面現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)PSI，減少巨型輪胎前期異常磨損和刺破事故，特別是巨型輪胎質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)應(yīng)負(fù)責(zé)礦山道路各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的保證水平，即按車(chē)型嚴(yán)格驗(yàn)算道路寬度、縱坡、橫坡、轉(zhuǎn)彎半徑、曲線超高、擋墻高度及路料顆粒等[4]，重點(diǎn)完善露天運(yùn)輸?shù)缆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收管理標(biāo)準(zhǔn)及充實(shí)養(yǎng)護(hù)規(guī)程，構(gòu)建完整的露天道路質(zhì)量考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)體系，且將巨型輪胎刺破率與電鏟工作面、養(yǎng)路設(shè)備操作相關(guān)人員分配相掛鉤，加強(qiáng)對(duì)道路質(zhì)量的過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)道路的科學(xué)養(yǎng)護(hù)與規(guī)范管理。

3.10 創(chuàng)新巨型輪胎消耗定額考核模式

輪胎消耗定額是編制年度用胎計(jì)劃的依據(jù)及衡量輪胎管理水平最有效的指標(biāo)。該礦創(chuàng)新輪胎消耗定額管理考核模式，實(shí)施輪胎的全壽命管理工作，建立輪胎臺(tái)帳、履歷卡片及拆裝動(dòng)態(tài)記錄，切實(shí)掌握輪胎實(shí)況，創(chuàng)造條件實(shí)行定車(chē)、定人、定胎，條件不具備時(shí)則分段定胎、分段考核。輪胎考核指標(biāo)主要包括行駛里程和翻新率，行駛里程采取綜合考核與分段考核相結(jié)合法，綜合考核是考核輪胎使用實(shí)績(jī)的主要指標(biāo)，即考核新胎用至報(bào)廢(含翻新和未經(jīng)翻新直接用至報(bào)廢)的綜合平均里程；分段考核則分別考核新胎未經(jīng)翻新直接用至報(bào)廢，及新胎經(jīng)一、二、三次翻新至報(bào)廢各階段的平均里程；將觀測(cè)輪胎花紋厚度作為輪胎技術(shù)管理工作重點(diǎn)，以確定最佳翻新時(shí)間和可翻新次數(shù)，促使輪胎消耗逐步跨入良性循環(huán)的軌道。

4 結(jié)語(yǔ)

巨型輪胎磨損率的課題研究涉及多種領(lǐng)域、多種學(xué)科，工況極其復(fù)雜嚴(yán)峻，是特大型露天礦山的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和安全管理的重要方向。在工程輪胎子午化時(shí)代來(lái)臨之際，該礦打破國(guó)外的技術(shù)封鎖和長(zhǎng)期壟斷，針對(duì)大型礦用電動(dòng)輪汽車(chē)磨破事故規(guī)律及磨損機(jī)理進(jìn)行長(zhǎng)期深入的技術(shù)研究，創(chuàng)建了相應(yīng)的磨損模型、作業(yè)率模型及成本數(shù)學(xué)模型，可確保礦山安全順行，大幅提高產(chǎn)能、車(chē)輛作業(yè)率、完好率、管理效率及能耗水平，降低生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)壽命，提升礦山技術(shù)經(jīng)濟(jì)和安全環(huán)保效益，能為汽車(chē)運(yùn)輸露天礦達(dá)到世界先進(jìn)水平提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

[1] 張偉旗.電動(dòng)挖掘機(jī)鋼絲繩失效形式探究及其預(yù)防[J].工程機(jī)械，2011，(7):65-68，71.

[2] 董保利.左曙光.吳旭東.輪胎均勻磨損建模與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2009，26(2)：274-277.

[3] 李文斌.大型露天礦山運(yùn)輸汽車(chē)輪胎破損分析及對(duì)策[J].采礦技術(shù)，2002，2(3)：70-72.

[4] 王立友.露天礦山道路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的重要性[J].露天采礦技術(shù)，2004，(5)：26-27.

Technology Research of Giant Tires Wear Rate of
the Electric Wheel Cars in Large Mine

ZHANG Wei-qi

The paper analyzes wear rate of mining electric wheels giant tires in Dexing copper mine, combines with the mining actual operation situation, breaks the foreign technology blockade and monopoly for a long time, creates the corresponding wear model, the working model and the mathematical model of cost, through exploring the worn out accident basic rule and the wear mechanism of the giant tires, improves the level mining process technology and equipment, plays an important role for industry science, technology progress and industrial structure optimization, fills a lot of key technologies gaps in the home and abroad.

giant tire； wear rate； model creating

2014-10-05

張偉旗(1965-)，男，江西余江人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事礦山機(jī)械、銅加工、有色冶金、機(jī)電設(shè)備工程等技術(shù)研究工作，現(xiàn)為中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。

TQ336.1

B

1003-8884(2015)02-0011-05