液壓拆胎機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

何國(guó)軍

漳州招商局碼頭有限公司

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液壓拆胎機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

何國(guó)軍

漳州招商局碼頭有限公司

維修人員在進(jìn)行更換輪胎作業(yè)時(shí)，發(fā)生人身傷害事故的主要環(huán)節(jié)為輪胎拆解過程中彈性鋼圈飛出傷人。因此采用液壓設(shè)備替代人工操作、有效控制鋼圈、增加隔離防護(hù)是設(shè)計(jì)拆胎機(jī)的關(guān)鍵。論文在分析更換車輛輪胎時(shí)事故產(chǎn)生的原因基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套液壓式拆胎機(jī)，并給出拆胎機(jī)的操作流程，其輪胎拆解由原來人工操作的2 h減少到30 min，大大提高了工作效率。

拆胎機(jī)； 液壓； 設(shè)計(jì)； 應(yīng)用

1　前言

近年來，因更換車輛輪胎發(fā)生的事故屢見不鮮。在分析該類型的事故原因后，發(fā)現(xiàn)人為違規(guī)違章操作和輪胎解體缺乏專用工具是事故的主要原因。為避免此類事故發(fā)生，除規(guī)范操作流程、通過培訓(xùn)加強(qiáng)操作人員的安全意識(shí)外，還需從技術(shù)上解決該問題。根據(jù)維修作業(yè)流程和技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了一套液壓式拆胎機(jī)，并在實(shí)際中應(yīng)用取得了很好的效果。

2　拆胎機(jī)設(shè)計(jì)

維修人員在進(jìn)行更換輪胎作業(yè)時(shí)，發(fā)生人身傷害事故的主要環(huán)節(jié)為輪胎拆解過程中彈性鋼圈飛出傷人，所以采用液壓設(shè)備替代人工操作、有效控制鋼圈、增加隔離防護(hù)是設(shè)計(jì)拆胎機(jī)的關(guān)鍵。拆胎機(jī)實(shí)物如圖1所示。

圖1　拆胎機(jī)實(shí)物圖

2.1鋼結(jié)構(gòu)

該拆胎機(jī)結(jié)構(gòu)為箱型框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)2.25 m，寬1.53 m，高2.55 m，由各規(guī)格型號(hào)的型材拼接而成?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的六面主題結(jié)構(gòu)全部采用20#槽鋼焊接，相互垂直連接部位采用厚20 mm的0.4 m×0.4 m的三角板聯(lián)接。底面和頂面采用20#槽鋼制作成“井”字形結(jié)構(gòu)，并用5 mm花紋板封底，形成工作臺(tái)面。設(shè)計(jì)圖紙如圖2所示。

圖2　拆胎機(jī)結(jié)構(gòu)圖

該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：

(1)框架結(jié)構(gòu)采用20#槽鋼，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，可滿足不同規(guī)格型號(hào)(包括龍門吊、正面吊等較大型號(hào))的輪胎拆解時(shí)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的推力；

(2)立柱之間的空間方便碼頭設(shè)備最大輪胎平放進(jìn)出；

(3)該結(jié)構(gòu)總重量約2.3 t，底部設(shè)計(jì)叉車搬運(yùn)叉孔，方便移動(dòng)；

(4)側(cè)面設(shè)計(jì)爬梯，方便日常維護(hù)保養(yǎng)電機(jī)及液壓系統(tǒng)；

(5)為適應(yīng)不同規(guī)格型號(hào)的輪胎拆解，拆胎機(jī)配備不同規(guī)格尺寸的輪輞支架；

(6)該設(shè)備同時(shí)也具備拆卸銷軸裝配、校正彎曲變形的鋼板等功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

2.2液壓系統(tǒng)

2.2.1基本參數(shù)

考慮到該設(shè)備使用的通用性及輪胎鋼圈拆解時(shí)所需的壓力，本液壓系統(tǒng)選用液壓油泵工作壓力為20 MPa，液壓油缸缸徑160 mm，桿徑100 mm，伸縮速度為15 mm/s。根據(jù)液壓力學(xué)原理，液壓油缸最大的推力為：

F推=3.14 ×(160/2)2× 20=401 920N≈400kN

2.2.2液壓電動(dòng)機(jī)的選型

液壓電動(dòng)機(jī)的功率

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

根據(jù)選用的油缸參數(shù)和伸縮速度，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液壓原理及油缸設(shè)計(jì)

圖3　液壓原理圖

液壓原理如圖3所示, 液壓油缸設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4　液壓油缸圖

2.3電控系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)拆胎機(jī)各項(xiàng)功能，在拆胎機(jī)框架上設(shè)置控制箱，控制箱內(nèi)設(shè)置延長(zhǎng)線，便于操作人員原理拆胎機(jī)操作?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置了油缸伸縮限位開關(guān)、緊停開關(guān)和油壓過載保護(hù)開關(guān)，確保整個(gè)系統(tǒng)的使用安全。電控原理圖如圖5所示。

圖5　電氣原理圖

3　拆胎機(jī)操作流程

拆胎機(jī)設(shè)計(jì)、制作完成后，必須由充分了解拆胎機(jī)的性能和工作原理，并經(jīng)過安全操作技術(shù)培訓(xùn)的人員使用，操作流程如下：

(1) 使用前的檢查。檢查電源線路有無破損，是否存在短路、漏電等現(xiàn)象；檢查液壓油站內(nèi)液壓油是否充足，油品是否變質(zhì)；檢查液壓油管有無破損，是否有爆裂的可能；檢查液壓油缸是否漏油；檢查整機(jī)框架結(jié)構(gòu)及其配套工裝有無變形，焊縫是否開焊。

(2)檢查完成后，先接通電源，按下啟動(dòng)按鈕，空載測(cè)試設(shè)備各項(xiàng)動(dòng)作及其性能狀況是否完好。

(3)根據(jù)預(yù)拆解的輪胎選定輪胎支架，放置于拆胎機(jī)底面中心位置。

(4)用叉車將預(yù)拆解的輪胎叉至拆胎機(jī)空腔內(nèi)，置于輪胎支架上。放置時(shí)，應(yīng)使輪胎支架處于輪胎的中心位置，使輪胎整體平衡，鋼圈面朝上。

(5)將工裝放于中間輪框上，啟動(dòng)液壓泵，液壓油缸推力使壓板與鋼圈分離，當(dāng)間隙達(dá)約5cm左右時(shí)，關(guān)閉壓胎機(jī)電源，取下輪胎壓板及鋼圈。

(6)重新啟動(dòng)拆胎機(jī)，將液壓油缸收回。

(7)將拆除鋼圈的輪胎翻面放置于輪胎支架上，啟動(dòng)拆胎機(jī)頂壓輪轂，使輪轂與輪胎分離。

(8)將液壓油缸收回，停止液壓泵，關(guān)閉電源。

4　結(jié)語

拆胎機(jī)投入使用后，取得較好的使用效果。一是采用機(jī)械化代替人工作業(yè)，降低維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;二是操作過程中實(shí)現(xiàn)了“人機(jī)分離”，大大提高了維修人員的安全性，避免發(fā)生安全事故；三是輪胎拆解由人工操作時(shí)至少需要2 h以上，利用壓胎機(jī)后，只需30 min，大大提高了工作效率。拆胎機(jī)的工作原理簡(jiǎn)單，制作成本低，使用效果好，尤其對(duì)龍門吊、正面吊、裝載機(jī)等大尺寸輪胎的拆解有較大的幫助，可在港口設(shè)備維修、汽車維修、工程設(shè)備維修領(lǐng)域廣泛應(yīng)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

何國(guó)軍： 363020，福建省漳州市薌城區(qū)勝利東路3號(hào)