液壓拆胎機的設計與應用

何國軍

漳州招商局碼頭有限公司

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液壓拆胎機的設計與應用

何國軍

漳州招商局碼頭有限公司

維修人員在進行更換輪胎作業時，發生人身傷害事故的主要環節為輪胎拆解過程中彈性鋼圈飛出傷人。因此采用液壓設備替代人工操作、有效控制鋼圈、增加隔離防護是設計拆胎機的關鍵。論文在分析更換車輛輪胎時事故產生的原因基礎上，設計了一套液壓式拆胎機，并給出拆胎機的操作流程，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； 液壓； 設計； 應用

1　前言

近年來，因更換車輛輪胎發生的事故屢見不鮮。在分析該類型的事故原因后，發現人為違規違章操作和輪胎解體缺乏專用工具是事故的主要原因。為避免此類事故發生，除規范操作流程、通過培訓加強操作人員的安全意識外，還需從技術上解決該問題。根據維修作業流程和技術要求，設計了一套液壓式拆胎機，并在實際中應用取得了很好的效果。

2　拆胎機設計

維修人員在進行更換輪胎作業時，發生人身傷害事故的主要環節為輪胎拆解過程中彈性鋼圈飛出傷人，所以采用液壓設備替代人工操作、有效控制鋼圈、增加隔離防護是設計拆胎機的關鍵。拆胎機實物如圖1所示。

圖1　拆胎機實物圖

2.1鋼結構

該拆胎機結構為箱型框架結構，長2.25 m，寬1.53 m，高2.55 m，由各規格型號的型材拼接而成。框架結構的六面主題結構全部采用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的三角板聯接。底面和頂面采用20#槽鋼制作成“井”字形結構，并用5 mm花紋板封底，形成工作臺面。設計圖紙如圖2所示。

圖2　拆胎機結構圖

該結構設計，具有以下特點：

(1)框架結構采用20#槽鋼，保證結構的穩固性，可滿足不同規格型號(包括龍門吊、正面吊等較大型號)的輪胎拆解時液壓系統產生的推力；

(2)立柱之間的空間方便碼頭設備最大輪胎平放進出；

(3)該結構總重量約2.3 t，底部設計叉車搬運叉孔，方便移動；

(4)側面設計爬梯，方便日常維護保養電機及液壓系統；

(5)為適應不同規格型號的輪胎拆解，拆胎機配備不同規格尺寸的輪輞支架；

(6)該設備同時也具備拆卸銷軸裝配、校正彎曲變形的鋼板等功能，實現一機多用。

2.2液壓系統

2.2.1基本參數

考慮到該設備使用的通用性及輪胎鋼圈拆解時所需的壓力，本液壓系統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。根據液壓力學原理，液壓油缸最大的推力為：

F推=3.14 ×(160/2)2× 20=401 920N≈400kN

2.2.2液壓電動機的選型

液壓電動機的功率

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

根據選用的油缸參數和伸縮速度，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液壓原理及油缸設計

圖3　液壓原理圖

液壓原理如圖3所示, 液壓油缸設計如圖4所示。

圖4　液壓油缸圖

2.3電控系統

為實現拆胎機各項功能，在拆胎機框架上設置控制箱，控制箱內設置延長線，便于操作人員原理拆胎機操作。控制系統設置了油缸伸縮限位開關、緊停開關和油壓過載保護開關，確保整個系統的使用安全。電控原理圖如圖5所示。

圖5　電氣原理圖

3　拆胎機操作流程

拆胎機設計、制作完成后，必須由充分了解拆胎機的性能和工作原理，并經過安全操作技術培訓的人員使用，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、漏電等現象；檢查液壓油站內液壓油是否充足，油品是否變質；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；檢查整機框架結構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，按下啟動按鈕，空載測試設備各項動作及其性能狀況是否完好。

(3)根據預拆解的輪胎選定輪胎支架，放置于拆胎機底面中心位置。

(4)用叉車將預拆解的輪胎叉至拆胎機空腔內，置于輪胎支架上。放置時，應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，啟動液壓泵，液壓油缸推力使壓板與鋼圈分離，當間隙達約5cm左右時，關閉壓胎機電源，取下輪胎壓板及鋼圈。

(6)重新啟動拆胎機，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，啟動拆胎機頂壓輪轂，使輪轂與輪胎分離。

(8)將液壓油缸收回，停止液壓泵，關閉電源。

4　結語

拆胎機投入使用后，取得較好的使用效果。一是采用機械化代替人工作業，降低維修人員的勞動強度;二是操作過程中實現了“人機分離”，大大提高了維修人員的安全性，避免發生安全事故；三是輪胎拆解由人工操作時至少需要2 h以上，利用壓胎機后，只需30 min，大大提高了工作效率。拆胎機的工作原理簡單，制作成本低，使用效果好，尤其對龍門吊、正面吊、裝載機等大尺寸輪胎的拆解有較大的幫助，可在港口設備維修、汽車維修、工程設備維修領域廣泛應用。

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

何國軍： 363020，福建省漳州市薌城區勝利東路3號