矿用无轨胶轮车轮胎拆装助力装置研究※

2022-10-14赵鹏程

凿岩机械气动工具 2022年3期

赵鹏程

（1.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西太原 030006；2.山西天地煤机装备有限公司，山西太原 030006；3.煤矿采掘机械装备国家工程实验室，山西太原 030006）

0 引言

近年来，我国现代化煤矿企业普遍采用无轨胶轮车辅助煤矿生产，由于无轨胶轮车种类多、性能优、爬坡能力强，可满足井下不同工况条件，因而在矿区得到广泛应用[1]。

随着自动化、智能化在井下煤矿的推进，单班生产效率越来越高，无轨辅助运输胶轮车的使用也愈加频繁。在井下恶劣的工况下，要让这些胶轮运输设备满载长时间运行，且要保持最佳状态，就需定期进行保养、维护。其中部分底盘件如驱动桥、制动器、轮边附属件的维护和更换必须拆卸轮胎才能完成[2]。

本项目旨在研制一种轮胎机械装置，能够高效、平稳、准确地完成轮胎的夹持、横向平移、纵向升降、轮胎翻转等动作。具有操作简便安全、拆装速度快、能适应有限空间作业、辅助作业人员少以及维修便捷等特点[3，4]。

1 工艺现状分析

目前的轮胎拆装工艺是：利用行车和吊带将轮胎吊运到指定位置并升降至与待装配的制动器平行高度→用简易叉车将轮胎托起→移动叉车并辅以人工将轮胎对准轮边制动器装配面→用撬棍等工具转动轮胎对齐轮胎螺栓孔→装入轮胎，拧紧螺母。

整个工序用工4～6 人，用时约20 分钟左右，安装轮胎现场见图1。安装期间主要依靠人工来保持轮胎的稳定状态。另外因轮胎重量较大，在现有条件下，调整轮胎方向和角度非常费力，且吊带沿轮胎周长捆绑运输，安全隐患较大。

图1 安装轮胎现场

为了解决上述问题,亟需设计一种用于大型矿用设备的轮胎抓举、搬运、拆装为一体的工艺辅助设备，具有结构简单、操作便捷、省时省力、安全可靠等特点，在保障拆装快捷的同时保证生产安全，实现减员增效[5，6]。

2 工艺装置的研制

2.1 轮胎型号调研

现有煤矿胶轮车辆类型较多，主要有各种型号的轻型运料车与重型搬运车。由于车辆承担的运输功能不同，所用到的轮胎规格众多，外形尺寸、重量差别也很大。通过查阅胶轮车轮胎图纸，统计了现有的轮胎。结合轮胎型号参数，工艺装置主要技术参数见表1。

表1 工艺装置参数表

2.2 方案设计技术路线

本项目研究的轮胎机械装置主要用于无轨胶轮车轮胎的拆装和运输。机械装置由可移动底盘、工作机构和气控系统等部分组成。使用车间气源作为系统动力源，驱动气动单元完成轮胎机械装置的各项动作。气动系统从控制上可以分为两部分，其一是气压动力传动系统，作用是传递动力，驱动机械装置完成各项功能性操作；其二是气动控制系统，作用是将控制信息传递到各执行元件。方案的技术路线见图2。

图2 技术路线图

2.3 整体方案设计

通过分析轮胎装配工艺和装配过程中所涉及的各个环节，设计一种结构新颖的轮胎机械装置，具有结构紧凑、操作简便、安全性高等特点、能在车间内有限空间进行辅助作业、实现不同厚度、直径、重量轮胎的夹持、横向平移、纵向升降、轮胎翻转等动作（见图3）。

图3 工艺装置设计图

提升机构：提升机构由脚踏泵、液压油缸、链条、链轮、升降架、导向轮等组成。脚踏泵为液压油缸提供压力油，液压油缸升降带动链条运动，通过链条将拉力传递到升降架上，升降架在导向轮的引导下沿行走搬运架体的轨道上下移动，满足轮胎在装配调整过程中的升降需求[7，8]。

行走底盘：行走搬运架体由承重轮、底盘、导轨等组成，作为一个平台，为各机构的安装提供一个承载基体，同时也承担整体行走功能，在人工施加推力后，可以在路面上自由行走。

夹紧机构：通过带导杆双轴气缸的伸缩，实现滚筒的上下移动，从而夹紧不同尺寸的轮胎，见图4。

图4 夹紧装置

翻转机构：通过SC 型气缸的伸缩，带动翻转板的90°转动，从而使轮胎从水平到竖直状态，见图5。

图5 翻转装置

3 效果验证

通过现场应用，验证本次研制的专用工艺装置非常成功，效果明显。在轮胎找正过程中，只需一名操作工人通过快速扳手调整滚轮，方便快捷地实现了轮胎的左右平移和定心旋转，通过脚踏泵来实现轮胎的升降。此装置不但降低了工人的劳动强度，节省了人力，轮胎找正时间也大大缩短，提高了生产效率，而且不需要工人在狭小的装配空间内作业，提高了操作过程的安全性。