废钢运输车抗扎性能轮胎的研发及应用

2014-03-25

中国新技术新产品 2014年6期

（中冶宝钢技术服务有限公司，上海宝山 200941）

废钢运输车抗扎性能轮胎的研发及应用

孙传文史永强张德恩

（中冶宝钢技术服务有限公司，上海宝山 200941）

本文主要是废钢运输车抗扎轮胎的研发，设计出一种适合此运输车的轮胎即套胎，并设计制作出套胎的设备：削胎设备、折胎设备以及套胎设备，解决了轮胎扎破的问题，减少轮胎修复次数，提高废钢运输车利用率，并降低了运输成本。在大型钢厂废钢转驳运输中具有广泛的推广应用价值。

抗扎轮胎；套胎；削胎设备；折胎设备；套胎设备

我公司从事车辆运输经营业务，主要负责宝钢厂区转炉、电炉炉前废钢的转驳。我们遇到了一个棘手的问题，就是车辆的利用率却不高，通过现场作业车辆调查发现，主要原因就是每台车每天都要去修补轮胎，有时会看到在一个轮胎修补点十几台车在排队等待修补轮胎，有时一等就是一两个小时，不但会浪费了运力，降低运输效率，而且会耽误货物的运输时间，经常会造成运输任务不能及时完成，造成了大量人员以及车辆的加班。还造成了运输成本的上升。

通过我们对车辆运输整个的成本进行分析来看，发现轮胎的消耗非常巨大，而且远远超过了同类型企业水平，也超出行业平均水平很多，通过我们对250多台废钢运输自卸车车辆运输成本10年来历史数据分析，得知每年轮胎的消耗成本都在400万元以上。这就需要我们必须想办法减少轮胎的修补，降低成本，提高利用率。

轮胎损坏的现状

针对轮胎问题，我们对轮胎损坏的现状进行了解，发现轮胎损坏有几个方面：超重、轮胎气压不足，轮胎扎破。其中轮胎损坏80%都是轮胎扎破。我们运输车在转驳废钢过程装车和卸料都是车辆倒着进去，废钢堆场及称量间地面存在很多小的废钢，很容易扎破轮胎，特别是运输车后桥轮胎容易扎破，当轮胎被扎的次数太多之后，就无法修补，轮胎没到使用寿命必须提前报废。

2 寻求新型轮胎，进行试验

通过对市场的调研，目前国内确实具有抗轧性能的轮胎，较为常用就是钢丝胎和实心胎，这两种轮胎的使用有可能会减少轮胎轧破的问题。为此我们采购实心胎和钢丝胎安装在运输车辆上后桥上进行试验。通过三个月试验结果如下：

2.1 实心胎在使用过程中，虽然减少轮胎的修补，但是存在两个缺陷，一是实心胎胎体太重，运输车燃油消耗成本增加比较大，二是实心胎对路面要求较高，抗震性较差，废钢堆场的不平整，使用下来有时会造成汽车底盘的损坏，增加了车辆修理费用。

2.2 钢丝胎虽然轮胎的胎顶中增加的钢丝，也有很强的抗轧性，但钢丝胎也存在两个缺点，一是钢丝胎侧面的橡胶中并没有钢丝，所有轮胎侧面的抗轧性并没有得到增强，在我们车辆使用过程中，轮胎侧面被轧坏的概率也比较大，二是钢丝胎中的钢丝一旦被断裂，不但起不到防扎的效果，而且很难进行修补，轮胎就会直接报废，间接增加轮胎成本。

结论就是这两种轮胎虽然具有一定抗扎性，但不能根本解决问题，不适合我们车辆的使用，这就需要我们研发一种适合我们现场需求一种具有抗扎性能的轮胎。

3 具有抗扎性能轮胎的研发

3.1 轮胎轧破部位分析及轮胎修复工

艺。我们对轮胎扎破部位进行调研，对各轮胎修补点进行跟踪并记录，找出根源所在，轮胎扎破关键因素是钉子及尖锐的废钢先扎破轮胎外胎后，再扎破内胎。被轧坏的轮胎外胎中，其中约70%的轮胎轧坏部位是轮胎正面，另有30%的是轮胎侧面。

轮胎外胎被轧坏后，都是采用外胎被轧坏点的位置垫皮垫的工艺来修复再利用，此工艺修复轮胎在使用中存在以下问题：

垫皮的厚度毕竟很薄，再次被扎破可能性较大；垫皮没有经过任何固定，在运输过程中相对外胎会产生移动，也起不到加强轮胎厚度的作用；垫皮只能垫一部分位置，不能对所有的部位进行保护；垫皮在车辆行驶过程中会发生皱褶，会将内胎夹破。

因此，我们要研发出一种轮胎外胎不易被扎破，必须满足胎顶和胎肩侧面都具有抗轧性能。

3.2 抗扎性能轮胎的设想。根据轮胎扎破的分析，满足胎顶和胎肩侧面都具有抗轧性能，必须增加轮胎的胎顶和胎肩侧面的厚度，而且不改变现有轮胎外观尺寸，我们设想将一个外胎置入另一个外胎中，这样轮胎胎顶和胎肩侧面的厚度就会增加，提高轮胎耐扎性，我们将这种轮胎套轮胎简称为套胎。构思如下：

我们将一个型号为10.00—20的外胎的胎顶花纹磨掉，然后置入一个12.00—20的外胎内部，轮胎的胎顶及胎肩侧面紧密结合在一起，而且厚度增加为原来的2倍，具有一定抗扎性能，内部继续采用充气式内胎，不会影响车胎的防震性能，也可以延长轮胎的使用寿命的目的。

存在的问题：在没有任何辅助设备的情况下，将一个型号为10.00—20的外胎置入一个12.00—20的外胎内部几乎完成不了。

4 研制套胎辅助设备

外胎花纹的修模目前市场上已经具有，购置回来或者委托出去就可以完成。轮胎的套入，必须先把10.00—20的外胎折起来，然后把12.00—20的外胎扒开，再放入10.00—20的外胎。根据这个设想我们研发设计制作出把10.00—20的外胎折起来的设备称为折胎机，把12.00—20的外胎扒开的设备称为套胎机。这两个设备已经申请专利。

折胎机的原理：折胎机架上设有一外胎固定装置和一折弯装置，所述折弯装置一端与折胎机架铰接，另一端与驱动装置连接。该折胎机通过外胎固定装置将外胎固定在折胎机架上，并通过驱动装置驱动折弯装置翻转，进而将外胎折叠。

套胎机原理：包括套胎机架，所述套胎机架下端固定设有一底座，所述套胎机架上端铰接至少两个拉伸装置，所述底座上设有外胎套固定装置，所述底座上还设有通孔，所述通孔内穿设第一拉绳，所述第一拉绳一端设有第一拉钩，另一端连接第一卷扬机。该套胎机中的底座用于放置外胎套，通过外胎套固定装置将外胎套的下侧面固定住，然后通过多个拉伸装置将外胎套的上侧面拉大，进而放入折叠好的外胎，第一卷扬机工作，即往下拉第一拉绳，进而将外胎拉入外胎套内。

5 编制套胎工艺

设备研发设计好后，联系厂家制作出来，然后编制套胎工艺进行这种具有抗扎性能轮胎的制作。套胎工艺如下：

5.1 选用好一点10.00—20的外胎旧胎委托专业厂家把胎顶花纹磨平。

5.2 用折胎机将10.00—20的外胎进行折叠并捆住。

5.3 用套胎机将折叠后的轮胎放入到12.00—20外胎中。如图6。按照此工艺制作套胎，一条套胎大约需要15分钟制作完成。

6 套胎的应用

按照套胎的制作工艺，我们制作40条套胎安装在10台废钢运输车中后桥进行试验，通过半年对这个10台车跟踪，试验结果是原来几乎每天每台车需要更换轮胎，装上套胎后可以做到平均7天更换一次。

目前我们在其他废钢运输车后桥全部推广应用。

7 效益分析

7.1 轮胎消耗费用分析

按照2009—2011年历史数据统计，废钢运输车250台车平均一年行驶5402956公里，平均轮胎总消耗费用约为474万元，其中前胎所占得费用约为10%，中后桥轮胎费用约为90%，（474*90%=426.6万元），消耗中后桥轮胎约6000条，平均每条轮胎大约可以行驶900公里，通过我们安装具有抗轧性能轮胎可以将轮胎行驶的公里数提升至2000公里左右。

按照2009—2011年平均的公里数计算，轮胎费用成本： 192万元

设备研制开发制作及人工等资金投入月67万元

轮胎实际消耗成本：

426.6 -192-67=167.6万元，

轮胎消耗费用降低了

167.6 /474=35.4%

7.2 轮胎修理人工成本：

按照2009年-2011年历史数据统计，平均每月需要修补轮胎7000条左右。全年需要修补轮胎7000×12=84000条，其中前胎修补的次数约占5%，中后桥需要修补的次数占95%，按照每次修补一条轮胎需要人工成本10元计算。

中后桥修补次数：

84000×95%=79800次

中后桥消耗人工成本：

79800×10元/次=798000元