一種新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的設(shè)計及應(yīng)用

張曉飛

（神華集團準能公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

一種新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的設(shè)計及應(yīng)用

張曉飛

（神華集團準能公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300）

針對傳統(tǒng)礦用卡車輪胎氣帶檢修步驟繁瑣、占用了大量人力和物力的不足，設(shè)計并發(fā)明了一種新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置。結(jié)果表明：該新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的使用可以大大提高輪胎氣帶的更換效率，并且節(jié)約了更換氣帶所需的人力和物力。

礦用卡車；輪胎檢修；氣帶更換裝置

0 引言

930E卡車載重量大、效率高，廣泛應(yīng)用于煤礦的開采運輸。工程輪胎是930E卡車重要組成部分，單條價格昂貴，由于煤礦開采現(xiàn)場惡劣的路況和較大運輸強度，極易引起輪胎不同程度的損壞。據(jù)統(tǒng)計，在礦產(chǎn)運輸成本中，輪胎的費用支出僅次于維修費用而居于第2位，約占20%～30%，被稱為礦山3大消耗品之一。近年來煤礦的開采效率進一步提升，隨之而來的是運輸量的急劇增加，這給輪胎的檢修及維護提出了更高的要求。因此，研究高效、便捷的輪胎維修工具對保證煤炭安全高效的開采運輸具有重要意義。

在更換氣帶時，由于930E卡車車輪較為龐大且沒有合適的工具，需要多名維修人員共同合作取下輪胎后才可以更換氣帶。在更換氣帶過程中，需要對周邊的螺栓等部件進行拆卸以便于維修工作順利進行，加劇了螺栓及周邊部件的磨損程度，間接增加了更換氣帶的成本。氣帶更換完成后，需要對輪胎進行重新安裝，耗時耗力。因此，傳統(tǒng)的更換方法具有檢修步驟繁瑣、勞動強度大、人員出動率高等不足，并且占用了大量人力和物力。因此，有必要設(shè)計一種專門用于更換輪胎氣帶的工具，以提高輪胎氣帶的更換效率，降低更換成本。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與使用方法

1.1 新型礦用卡車氣帶更換裝置的結(jié)果設(shè)計

針對傳統(tǒng)930E卡車輪胎氣帶更換方法的不足，設(shè)計并且制作了一種新型的礦用卡車輪胎氣帶的更換裝置。該裝置包括拆卸部1和加力桿2兩個組成部分。礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置中的拆卸部的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，圖3為圖2所示的輪胎氣帶更換裝置中的拆卸部的左視圖，圖4為礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置中的加力桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

拆卸部包括拆卸接頭11和用于引導(dǎo)氣帶走向的導(dǎo)向管12，導(dǎo)向管12與拆卸接頭11的第1端固定連接，拆卸接頭11上開設(shè)有第1通孔(未示出)，第2通孔與導(dǎo)向管12的內(nèi)孔(未示出)對齊；第1通孔中設(shè)置有與氣帶上的接頭相配合的內(nèi)扳口13；加力桿2的內(nèi)部設(shè)置有第2通孔(未示出)，第2通孔沿加力桿2的軸向開設(shè)，加力桿2的第1端與拆卸接頭11的第一端相連接，導(dǎo)向管12穿設(shè)在第2通孔內(nèi)。

圖1 礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置中的拆卸部的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置中的拆卸部的左視圖

圖4 礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置中的加力桿的結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 氣帶的拆卸與安裝

其中拆卸部1中的拆卸接頭11用于與氣帶接頭相配合并擰緊，便于拆卸部1對氣帶接頭用力，使氣帶轉(zhuǎn)動，其中與拆卸接頭11第一端相連接的導(dǎo)向管12用于幫助所述拆卸接頭11沿著氣帶的末端直至找到被壓在輪胎底部的氣帶接頭的位置，將拆卸接頭11緊固在所述氣帶接頭上后，引入加力桿2，使導(dǎo)向管12穿設(shè)在所述加力桿2的內(nèi)部，并使所述加力桿2的第一端與所述拆卸接頭11的第一端相卡接，卡接完成后，對加力桿2施加使加力桿2轉(zhuǎn)動的作用力，加力桿2轉(zhuǎn)動帶動拆卸接頭11轉(zhuǎn)動，拆卸接頭11轉(zhuǎn)動帶動與之相固定的氣帶接頭轉(zhuǎn)動，氣帶接頭轉(zhuǎn)動逐漸與輪胎脫離，進而完成了將氣帶與輪胎脫離的過程，安裝新的氣帶時，將氣帶與礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置相對固定后，將氣帶接頭對準輪胎的氣帶安裝孔后，旋轉(zhuǎn)加力桿2，帶動氣帶接頭轉(zhuǎn)動，進而將所述氣帶接頭緊固在輪胎的氣帶安裝孔中，完成將氣帶安裝在輪胎上的過程。

1.3 加力桿的使用方法

將加力桿2的第一端可拆卸地卡接在所述拆卸接頭11中的連接方式有多種，作為一個優(yōu)選的實施例，在加力桿2的第一端的端部向外延伸出多個連接片21，拆卸接頭11在第一端設(shè)置有多個凹槽13，多個所述連接片21一一對應(yīng)地卡接在多個所述凹槽13內(nèi)，便于連接片21與凹槽13的連接和拆卸，在拆卸和安裝氣帶接頭時，直接將加力桿2上的作用力，通過連接片21施加至凹槽13中，凹槽13受力轉(zhuǎn)動帶動拆卸接頭11轉(zhuǎn)動，進而完成了將固定在所述拆卸接頭11內(nèi)部的氣帶接頭從輪胎上卸下的過程。

在滿足凹槽13和連接片21相互卡接固定的基礎(chǔ)上，為了便于加工和制造，較佳地，將連接片21的數(shù)量設(shè)置為3個，此時只需在所述拆卸接頭11的第一端的側(cè)面設(shè)置有3個凹槽13，即可滿足定位的條件。

從連接片21與凹槽13相配合以共同發(fā)生轉(zhuǎn)動，并且便于拆卸的作用出發(fā)，將連接片21與凹槽13之間的配合方式設(shè)置為間隙配合，是較優(yōu)的實施方式，具體地，間隙配合有利于連接片21穿設(shè)在凹槽13中和脫離凹槽13，便于安裝和拆卸，同時間隙配合保證了所述連接片21和所述凹槽13之間相對緊固，轉(zhuǎn)動時相對位移一致，保證了所述礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置更換氣帶的高效性。加力桿2是礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置中主要的受力部件，加力桿2上的連接片21的受力尤為大，因此，為保證所述加力桿2具有較好的強度和剛度，在受到較大的外力作用時，不發(fā)生彎曲和變形，將所述加力桿2設(shè)置為由鋼管制成。

1.4 導(dǎo)向管的作用

由于氣帶接頭被壓在輪胎的底部，因此，拆卸接頭11無法直接準確的與所述氣帶接頭相匹配，需要借助導(dǎo)向管12的導(dǎo)向作用，具體地，將氣帶裸露在空氣中的另一端穿設(shè)在導(dǎo)向管12的內(nèi)部，導(dǎo)向管12沿著氣帶的走向直至延伸至氣帶接頭的位置，并使導(dǎo)向管12的拆卸接頭11與氣帶接頭相適配，在尋找拆卸接頭11的過程中，導(dǎo)向管12需要具有一定的可彎曲性以適應(yīng)氣帶設(shè)置的環(huán)境，因此，導(dǎo)向管12的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)有多種可選，優(yōu)選的是，所述導(dǎo)向管12為彈簧一種可彎曲性能和彈性均較好的設(shè)置方式，有利于延長拆卸部1的使用壽命。

為了保證導(dǎo)向管12與拆卸接頭11之間連接的穩(wěn)固性，并且使連接工藝簡單易于操作，將導(dǎo)向管12與拆卸接頭11設(shè)置在焊接固定。

1.5 觀察口的必要性

由于在拆卸氣帶的過程中，氣帶的主體始終位于加力桿2的內(nèi)部，無法準確的得知氣帶的拆卸狀況，為提升操作體驗，并隨時觀察氣帶的拆卸狀態(tài)，在加力桿2的外壁上開設(shè)有觀察口22，觀察口22為近“三角形”的結(jié)構(gòu)，以隨時觀察氣帶的拆卸進程。

由氣帶穿設(shè)在導(dǎo)向管12的內(nèi)部，導(dǎo)向管12穿設(shè)在加力桿2的內(nèi)部，為了直接通過加力桿2觀察氣帶的運動狀況，而不受到導(dǎo)向管12的干擾，對觀察口22的位置設(shè)置進行了限定，觀察口22與加力桿2第一端之間的距離為L1，所述導(dǎo)向管12的長度為L2，L1＞L2。

2 礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的效果評價

930E卡車運輸任務(wù)重大，加之工作路況較為惡劣，極易引起輪胎的損壞。據(jù)統(tǒng)計，2013年930E卡車后里輪氣帶損壞次數(shù)為50次/a，前輪、外輪氣帶損壞次數(shù)為32次/a。隨著生產(chǎn)任務(wù)的增加，輪胎氣帶損壞次數(shù)也將隨之增加。以2013年的數(shù)據(jù)為例，對該礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置的實用性做出評價。結(jié)果表明，該礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的使用可以大大節(jié)約人力、降低螺桿和螺母更換頻率、減少機械手、叉車、氣泵等輔助設(shè)備的使用時間和提高930E卡車的出動時間。礦用卡車輪胎氣帶更換裝置使用前后人力與物力消耗情況對比見表1。

表1 礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置使用前后人力與物力消耗情況對比

2.1 操作簡單、安全，節(jié)約人力

在未使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置前，930E卡車后里輪檢修時，往往由5名檢修工作人員聯(lián)合檢修至少5 h才能完成。首先使用風動反手鏈接80 cm接桿和1-7/8的套筒，松開左外輪的57條螺母，松動過程中必須有一人緊握扳手，另一人扶護接桿（如果1人工作，因接桿過長，會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，極易導(dǎo)致檢修人員受傷）。待機械手將輪胎取下后，再次使用風動反手鏈接35 cm接桿和1-7/8的套筒，松開左里輪的57條螺母后，取下輪胎方可更換里輪氣帶。傳統(tǒng)的檢修步驟繁瑣，勞動強度大，且具有一定的危險性。

若使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置，則不需要去松螺栓、下輪胎等繁瑣的工作程序，只需要1名檢修人員使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置半個小時即可處理好輪胎氣帶的故障。

未使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置時，更換1次需要檢修人員是5人，按50次/a計算，更換50次需要檢修人員是250人次；使用氣帶更換器更換時，需要50人次，從而節(jié)約200人次；按50次/a計算，更換50次需要1 250 h，使用氣帶更換裝置更換時，需要25 h，從而節(jié)約勞動時間為12 25 h。

2.2 降低螺桿和螺母更換頻率

在未使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置前，930E卡車后里輪檢修時，需要松開左外輪的57條螺母。930E卡車輪胎螺栓的扭矩為2008N/M，螺栓和螺母的使用極限為5次，為了保證螺桿和螺母的扭矩，5次后應(yīng)全部更換。按50次/a計算，每年更換10次螺栓和螺母，更換1次費用為29 070元。若使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置，則不需要去松螺栓、下輪胎等繁瑣的工作程序。

2.3 減少輔助設(shè)備的使用時間

礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置的使用還可以大大減少機械手、叉車、氣泵等設(shè)備的使用時間，進而延長設(shè)備的使用壽命和大大節(jié)約這些設(shè)備所需的燃油費。在未使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置前，更換一次氣帶需要使用機械手、叉車、氣泵各2 h，按50次/a計算，則需使用機械手100 h、叉車100 h、氣泵100 h，累計使用設(shè)備300 h。使用氣帶更換器更換時只需要使用氣泵20 min，按50次/a計算,使用氣泵時間為1 000 min。

2.4 提高930E卡車的出動時間

礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置的使用還可以大大提高930E卡車的出動率，從而可以保障運輸任務(wù)的高效進行。未使用礦用卡車的輪胎氣帶更換裝置前，更換一次需要檢修5 h，使用輪胎氣帶更換裝置更換時需要0.5 h，從而節(jié)約了4.5 h的檢修時間，為1臺930E卡車的出動率提高了4.5 h。若按50次/a計算，全年可以提高930E卡車的出動時間為225 h。

3 結(jié)論

礦用卡車更換氣帶時需要松去螺栓，拆下輪胎后方可更換。針對傳統(tǒng)維修方法不足，設(shè)計并制作了新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置。該裝置操作簡單、安全，節(jié)約人力，可以省去去松螺栓、下輪胎等繁瑣的工作程序，降低螺桿和螺母更換頻率，減少機械手、叉車、氣泵等輔助設(shè)備的使用時間，提高930E卡車的出動時間?？傊?，該新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的使用可以大大節(jié)約人力和物力，具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

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【責任編輯：解連江】

Design and application of a new type of replacement device for mining truck tire belt

ZHANG Xiaofei
(Equipment Repair Center,Shenhua Group Zhungeer Energy Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

According to traditional mining truck tire belt overhaul steps cumbersome,insufficient manpower and material resources, the article 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.

mining truck;tire repair;gas belt replacing device

TD56

B

1671-9816（2017）05-0049-04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.05.014

張曉飛.一種新型礦用卡車輪胎氣帶更換裝置的設(shè)計及應(yīng)用［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（5）：49-52.

2016-12-30

張曉飛（1984—），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，2006年畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)在內(nèi)蒙古神華準格爾能源有限公司設(shè)備維修中心工作，現(xiàn)任輪胎車間工長，主要從事輪胎修換工作。