液压拆胎机的设计与应用

何国军

漳州招商局码头有限公司



液压拆胎机的设计与应用

何国军

漳州招商局码头有限公司

维修人员在进行更换轮胎作业时，发生人身伤害事故的主要环节为轮胎拆解过程中弹性钢圈飞出伤人。因此采用液压设备替代人工操作、有效控制钢圈、增加隔离防护是设计拆胎机的关键。论文在分析更换车辆轮胎时事故产生的原因基础上，设计了一套液压式拆胎机，并给出拆胎机的操作流程，其轮胎拆解由原来人工操作的2 h减少到30 min，大大提高了工作效率。

拆胎机； 液压； 设计； 应用

1　前言

近年来，因更换车辆轮胎发生的事故屡见不鲜。在分析该类型的事故原因后，发现人为违规违章操作和轮胎解体缺乏专用工具是事故的主要原因。为避免此类事故发生，除规范操作流程、通过培训加强操作人员的安全意识外，还需从技术上解决该问题。根据维修作业流程和技术要求，设计了一套液压式拆胎机，并在实际中应用取得了很好的效果。

2　拆胎机设计

维修人员在进行更换轮胎作业时，发生人身伤害事故的主要环节为轮胎拆解过程中弹性钢圈飞出伤人，所以采用液压设备替代人工操作、有效控制钢圈、增加隔离防护是设计拆胎机的关键。拆胎机实物如图1所示。

图1　拆胎机实物图

2.1钢结构

该拆胎机结构为箱型框架结构，长2.25 m，宽1.53 m，高2.55 m，由各规格型号的型材拼接而成。框架结构的六面主题结构全部采用20#槽钢焊接，相互垂直连接部位采用厚20 mm的0.4 m×0.4 m的三角板联接。底面和顶面采用20#槽钢制作成“井”字形结构，并用5 mm花纹板封底，形成工作台面。设计图纸如图2所示。

图2　拆胎机结构图

该结构设计，具有以下特点：

(1)框架结构采用20#槽钢，保证结构的稳固性，可满足不同规格型号(包括龙门吊、正面吊等较大型号)的轮胎拆解时液压系统产生的推力；

(2)立柱之间的空间方便码头设备最大轮胎平放进出；

(3)该结构总重量约2.3 t，底部设计叉车搬运叉孔，方便移动；

(4)侧面设计爬梯，方便日常维护保养电机及液压系统；

(5)为适应不同规格型号的轮胎拆解，拆胎机配备不同规格尺寸的轮辋支架；

(6)该设备同时也具备拆卸销轴装配、校正弯曲变形的钢板等功能，实现一机多用。

2.2液压系统

2.2.1基本参数

考虑到该设备使用的通用性及轮胎钢圈拆解时所需的压力，本液压系统选用液压油泵工作压力为20 MPa，液压油缸缸径160 mm，杆径100 mm，伸缩速度为15 mm/s。根据液压力学原理，液压油缸最大的推力为：

F推=3.14 ×(160/2)2× 20=401 920N≈400kN

2.2.2液压电动机的选型

液压电动机的功率

式中,功率P(kW)；压力p(MPa)；流量Q(L/min)；机械效率η取0.8。

根据选用的油缸参数和伸缩速度，可得：流量Q=3.14 ×(160/2)2× 15=301 440mm3/s≈18L/min

功率P=p × Q/60=20 × 18/(60 × 0.8)=7.5kW

2.2.3液压原理及油缸设计

图3　液压原理图

液压原理如图3所示, 液压油缸设计如图4所示。

图4　液压油缸图

2.3电控系统

为实现拆胎机各项功能，在拆胎机框架上设置控制箱，控制箱内设置延长线，便于操作人员原理拆胎机操作。控制系统设置了油缸伸缩限位开关、紧停开关和油压过载保护开关，确保整个系统的使用安全。电控原理图如图5所示。

图5　电气原理图

3　拆胎机操作流程

拆胎机设计、制作完成后，必须由充分了解拆胎机的性能和工作原理，并经过安全操作技术培训的人员使用，操作流程如下：

(1) 使用前的检查。检查电源线路有无破损，是否存在短路、漏电等现象；检查液压油站内液压油是否充足，油品是否变质；检查液压油管有无破损，是否有爆裂的可能；检查液压油缸是否漏油；检查整机框架结构及其配套工装有无变形，焊缝是否开焊。

(2)检查完成后，先接通电源，按下启动按钮，空载测试设备各项动作及其性能状况是否完好。

(3)根据预拆解的轮胎选定轮胎支架，放置于拆胎机底面中心位置。

(4)用叉车将预拆解的轮胎叉至拆胎机空腔内，置于轮胎支架上。放置时，应使轮胎支架处于轮胎的中心位置，使轮胎整体平衡，钢圈面朝上。

(5)将工装放于中间轮框上，启动液压泵，液压油缸推力使压板与钢圈分离，当间隙达约5cm左右时，关闭压胎机电源，取下轮胎压板及钢圈。

(6)重新启动拆胎机，将液压油缸收回。

(7)将拆除钢圈的轮胎翻面放置于轮胎支架上，启动拆胎机顶压轮毂，使轮毂与轮胎分离。

(8)将液压油缸收回，停止液压泵，关闭电源。

4　结语

拆胎机投入使用后，取得较好的使用效果。一是采用机械化代替人工作业，降低维修人员的劳动强度;二是操作过程中实现了“人机分离”，大大提高了维修人员的安全性，避免发生安全事故；三是轮胎拆解由人工操作时至少需要2 h以上，利用压胎机后，只需30 min，大大提高了工作效率。拆胎机的工作原理简单，制作成本低，使用效果好，尤其对龙门吊、正面吊、装载机等大尺寸轮胎的拆解有较大的帮助，可在港口设备维修、汽车维修、工程设备维修领域广泛应用。

Design of the Hydraulic Tire Changer and its Application

He Guojun

Zhangzhou China Merchants Port Co., Ltd.

When maintenance personnel are replacing tires, the main causes of personnel injury accidents are the flyout elastic ring which could hurt people around in the tire replacing process. Therefore, the measurements of utilizing the Hydraulic equipment instead of manual operation, actively controlling the steel rings and setting the protection device are key issues that should be considered for the design of tire changer. After a brief introduction of accidents causes happened in tire replacing process, a Hydraulic tire changer as well as the corresponding operating process are provided. Through the novel design, the operation period of tire replacing is reduced from previous 2 hours to current 30 minutes, where the work efficiency is greatly improved.

tire changer; hydraulic; design; application

2016-03-10

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.011

何国军： 363020，福建省漳州市芗城区胜利东路3号