新式礦用卡車車輪提高礦山生產率

拉塞爾·A·卡特

新式礦用卡車車輪提高礦山生產率

拉塞爾·A·卡特

就像因為發動機或傳動系統失靈一樣,載重汽車會因其臨時的車輪維修或者輪胎維護而從車隊中快速脫離。為了節省更換車輪和輪胎維修服務時間,運載卡車制造商和車輪備件供應商開發了相應的新技術產品。

卡車車輪一般并不受業內人士的重視,業內人士一般比較注重引擎、傳動系統和輪胎技術的改進。不過,卡車車輪是運輸作業中至關重要的一環。倘若載重車輪(按最大的車型計算大約載重為2497～2951 kg)損壞或從驅動軸上松落,就意味著這輛載重汽車就要停駛了。這會引起產量的下降,就如同其引擎、傳動系統或液壓系統出現問題一樣,而且還可能造成昂貴的輪胎和設備的損壞。

為了響應礦山提出的關于減小卡車非有效載荷重量和提供更加快捷的維護結構的要求,原設備制造商表示,他們正在提高對車輪類型和選型的關注。例如卡特彼勒公司就計劃在該公司生產的較小的礦用卡車型號上擴大車輪的選擇范圍,包括標準的無附加特征的車輪,以及標準的車輪加上可選的快速換裝輪輞。對于機械驅動更大噸位的礦用卡車來說(如793D/F和797F系列),取決于不同的車型和預期的用途,車輪直徑和寬度將有更多的選擇,以適應標準的、快速換裝的和楔子形的輪轂。

近年來,這個不太引人關注的市場引來了幾個新的競爭者加入到現有的制造商中,諸如瑞美克斯公司、拓皮實業公司、OTR車輪工程公司和其他一些公司。在礦用車輪市場的生力軍中,有泰坦國際集團泰坦車輪公司,該公司專門生產工程機械輪胎;也有吉凱恩股份有限公司吉凱恩車輪公司,該公司是英國大型汽車制造、工業和航空設備及技術的提供商。

1 泰坦車輪公司

泰坦車輪公司在3年前開始進入礦用車輪市場,而吉凱恩車輪公司則于2009年進入該市場。作為一家越野輪胎公司的姐妹公司,泰坦車輪公司宣稱,該公司是唯一一家同時具備設計、實驗和生產車輪、輪胎,并可向其客戶提供輪胎/車輪綜合產品的公司。總的來說,泰坦車輪公司可以生產數千種規格和型號的車輪和輪胎,并為數個礦用設備制造商提供車輪和輪胎。

泰坦車輪公司設有兩個通過ISO 9001:2008認定的生產設備,一個生產設備在美國伊利諾伊州的昆西市,用來生產農用、建筑用和工業用標準的車輪;一個面積為2.55萬m2的大型工廠和倉庫在美國弗吉尼亞州的索爾特維爾,用來生產大型土方車輛和運載卡車用車輪,以及大型建筑機械用車輪。

泰坦車輪公司最近開發了一種車輪快速更換技術(以下簡稱“ACT”)。這是一個位置敏感裝置,可使工人在礦用卡車上更換后輪輪胎時比一般的車輪節省很多時間。當初泰坦國際集團的子公司,現在作為獨立法人的泰坦歐洲有限公司,同樣也在推廣一種起源于澳大利亞的外部快速安裝車輪的理念。

這種ACT車輪/輪輞有兩個輪胎座圈和兩個擋圈,一個兩件式鎖圈和一個標準鎖圈。這種鎖圈的設計是為了使輪胎從車輪上脫離開來,從而易于拆下輪胎。泰坦車輪公司的客戶服務部門經理杰里米·馬丁說:“這種ACT車輪是為礦用卡車的外后輪位置設計的。安裝后,不用拆下螺母或夾板就可將輪胎從卡車上旋擰下來。”當雙排車輪內層的輪胎必須更換時,只需將外層的輪胎卸下,然后將內層的輪胎穿過外層的ACT車輪就可以卸下。

ACT車輪采用雙鎖圈系統,用于阻止輪緣的旋轉,以防輪緣突出,并有助于控制輪胎打滑。其背面和止口部分組成一個連續的撬棒槽,有助于維護人員從車輪上卸下輪胎。在輪胎座圈內部的“超級鎖”——輪轂組件是為了防止在鎖圈錯誤安裝時給輪胎充氣。

ACT車輪提高了作業安全,同時減輕了維護人員的勞動量,工人們從此不用再去搬運重量超過3t的外層車輪了。另外,在拆卸車輪和輪胎時,ACT車輪省去了用笨重的沖擊扳手拆卸50～60個螺母的工作。

據泰坦車輪公司介紹,ACT車輪可以與市場上現有的每一種規格和品牌的礦用輪胎匹配,也適用于各種型號的礦用卡車。據該公司提供的數據顯示,更加快捷的輪胎服務所帶來的經濟效益十分可觀。例如,在一個ACT車輪測試的露天金礦,工人們要用5 h對卡特彼勒793型卡車通常的29×57車輪和40.00 R57雙排輪胎進行更換,而在外后輪位置使用ACT車輪后,該環節的作業時間可減少至2.7 h。

根據這些節省的時間,每輛卡車因減少停工時間而產生的生產效益和增加的收益預計將達到6位數。

泰坦車輪公司也生產泰坦超重型機加工錐度(以下簡稱“STMT”)系列的車輪。該公司表示在設計過程中使用有限元素分析法,可以使生產的長度為1.6 m的車輪重量減輕約454 kg。這些車輪包括STMT系列和ACT系列車輪。

2 吉凱恩車輪公司的業務擴展

吉凱恩車輪公司負責越野車輪的技術董事棱·亨塞爾表示,在開發新型礦用車輪過程中,該公司采用了最先進的工程技術和計算機模擬技術。

吉凱恩車輪公司長期向原設備制造廠商提供中小型車輪。亨塞爾指出,對于該公司最近開始介入長度為1.14 m以上大型車輪的市場,這是很自然的業務擴展。據亨塞爾介紹,該公司初期的目標是逐漸成為礦山大型車輪備件的供應商,而長遠的目標則是成為大型礦用運輸車輛制造廠的車輪供應商。

亨塞爾說,“目前最大的礦用卡車的載重已達到400 t,這種車輛的車輪必須應付最為艱巨的運行條件,展示出強度和可靠性,吉凱恩礦用車輪自2009年在各個礦山投入使用以來,表現出了出乎意料的性能。”

他表示,“在很大程度上,礦用車輪市場許多年以來都沒有多大變化,在引入更多選擇和競爭的同時,我們還向礦用設備制造廠商提供了提高其礦用卡車可靠性并同時把運行效率提高的效益帶給礦山的機會。”

他還預測該公司將在不久的將來,推出更加有效利用原材料、輪胎和車輪維修服務更快的車輪設計。吉凱恩車輪公司在其北美技術中心設計礦用系列車輪,之后在位于中國柳州的工廠進行生產。

3 瑞美克斯公司滿足子午線輪胎的需求

位于加拿大不列顛哥倫比亞省的瑞美克斯公司參與大型車輪市場已經有幾十年的時間,并以生產MES系列與TSR系列車輪和輪輞聞名于世。

根據瑞美克斯公司的描述,相對于斜交輪胎來說,子午線輪胎作用在車輪或輪輞筒體上的載荷將增加75%,而設計的MES系列車輪就是用來承載這部分增加的載荷的。與此同時,通過機加工后的車輪達到了“真正”的圓度,從而使輪胎止口可以獲得均勻的密封,輪緣、輪胎座圈和鎖圈的配合也更好,因此車輪/輪輞的強度也將更高。TSR系列車輪具有穩定輪胎止口和側壁的超強能力,因此可以在很大程度上消除輪緣的運動,從而進一步提高輪輞的壽命。

瑞美克斯公司設計的MSS系列車輪是用來滿足其他采礦需求的。這種車輪的生產成本比MES系列與TSR系列車輪的生產成本都要低。

(劉德健譯自美國《煤時代》2010年第9期,劉祖春校)

(責任編輯 溫子伯)