趙鵬程

（1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原 030006；2.山西天地煤機(jī)裝備有限公司，山西 太原 030006；3.煤礦采掘機(jī)械裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代化煤礦企業(yè)普遍采用無(wú)軌膠輪車(chē)輔助煤礦生產(chǎn)， 由于無(wú)軌膠輪車(chē)種類(lèi)多、性能優(yōu)、爬坡能力強(qiáng)，可滿(mǎn)足井下不同工況條件，因而在礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用[1]。

隨著自動(dòng)化、 智能化在井下煤礦的推進(jìn)，單班生產(chǎn)效率越來(lái)越高，無(wú)軌輔助運(yùn)輸膠輪車(chē)的使用也愈加頻繁。 在井下惡劣的工況下，要讓這些膠輪運(yùn)輸設(shè)備滿(mǎn)載長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，且要保持最佳狀態(tài)，就需定期進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)。其中部分底盤(pán)件如驅(qū)動(dòng)橋、制動(dòng)器、輪邊附屬件的維護(hù)和更換必須拆卸輪胎才能完成[2]。

本項(xiàng)目旨在研制一種輪胎機(jī)械裝置，能夠高效、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地完成輪胎的夾持、橫向平移、縱向升降、輪胎翻轉(zhuǎn)等動(dòng)作。具有操作簡(jiǎn)便安全、拆裝速度快、能適應(yīng)有限空間作業(yè)、輔助作業(yè)人員少以及維修便捷等特點(diǎn)[3，4]。

1 工藝現(xiàn)狀分析

目前的輪胎拆裝工藝是：利用行車(chē)和吊帶將輪胎吊運(yùn)到指定位置并升降至與待裝配的制動(dòng)器平行高度→用簡(jiǎn)易叉車(chē)將輪胎托起→移動(dòng)叉車(chē)并輔以人工將輪胎對(duì)準(zhǔn)輪邊制動(dòng)器裝配面→用撬棍等工具轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎對(duì)齊輪胎螺栓孔→裝入輪胎，擰緊螺母。

整個(gè)工序用工4～6 人，用時(shí)約20 分鐘左右，安裝輪胎現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖1。 安裝期間主要依靠人工來(lái)保持輪胎的穩(wěn)定狀態(tài)。 另外因輪胎重量較大，在現(xiàn)有條件下， 調(diào)整輪胎方向和角度非常費(fèi)力，且吊帶沿輪胎周長(zhǎng)捆綁運(yùn)輸，安全隱患較大。

圖1 安裝輪胎現(xiàn)場(chǎng)

為了解決上述問(wèn)題,亟需設(shè)計(jì)一種用于大型礦用設(shè)備的輪胎抓舉、搬運(yùn)、拆裝為一體的工藝輔助設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、省時(shí)省力、安全可靠等特點(diǎn)，在保障拆裝快捷的同時(shí)保證生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)減員增效[5，6]。

2 工藝裝置的研制

2.1 輪胎型號(hào)調(diào)研

現(xiàn)有煤礦膠輪車(chē)輛類(lèi)型較多，主要有各種型號(hào)的輕型運(yùn)料車(chē)與重型搬運(yùn)車(chē)。由于車(chē)輛承擔(dān)的運(yùn)輸功能不同，所用到的輪胎規(guī)格眾多，外形尺寸、重量差別也很大。通過(guò)查閱膠輪車(chē)輪胎圖紙，統(tǒng)計(jì)了現(xiàn)有的輪胎。 結(jié)合輪胎型號(hào)參數(shù)，工藝裝置主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 工藝裝置參數(shù)表

2.2 方案設(shè)計(jì)技術(shù)路線(xiàn)

本項(xiàng)目研究的輪胎機(jī)械裝置主要用于無(wú)軌膠輪車(chē)輪胎的拆裝和運(yùn)輸。機(jī)械裝置由可移動(dòng)底盤(pán)、工作機(jī)構(gòu)和氣控系統(tǒng)等部分組成。 使用車(chē)間氣源作為系統(tǒng)動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)單元完成輪胎機(jī)械裝置的各項(xiàng)動(dòng)作。氣動(dòng)系統(tǒng)從控制上可以分為兩部分，其一是氣壓動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，作用是傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置完成各項(xiàng)功能性操作；其二是氣動(dòng)控制系統(tǒng)，作用是將控制信息傳遞到各執(zhí)行元件。 方案的技術(shù)路線(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2 技術(shù)路線(xiàn)圖

2.3 整體方案設(shè)計(jì)

通過(guò)分析輪胎裝配工藝和裝配過(guò)程中所涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)新穎的輪胎機(jī)械裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、安全性高等特點(diǎn)、能在車(chē)間內(nèi)有限空間進(jìn)行輔助作業(yè)、實(shí)現(xiàn)不同厚度、直徑、重量輪胎的夾持、橫向平移、縱向升降、輪胎翻轉(zhuǎn)等動(dòng)作（見(jiàn)圖3）。

圖3 工藝裝置設(shè)計(jì)圖

提升機(jī)構(gòu)：提升機(jī)構(gòu)由腳踏泵、液壓油缸、鏈條、鏈輪、升降架、導(dǎo)向輪等組成。 腳踏泵為液壓油缸提供壓力油， 液壓油缸升降帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鏈條將拉力傳遞到升降架上，升降架在導(dǎo)向輪的引導(dǎo)下沿行走搬運(yùn)架體的軌道上下移動(dòng)，滿(mǎn)足輪胎在裝配調(diào)整過(guò)程中的升降需求[7，8]。

行走底盤(pán)：行走搬運(yùn)架體由承重輪、底盤(pán)、導(dǎo)軌等組成，作為一個(gè)平臺(tái)，為各機(jī)構(gòu)的安裝提供一個(gè)承載基體，同時(shí)也承擔(dān)整體行走功能，在人工施加推力后，可以在路面上自由行走。

夾緊機(jī)構(gòu)： 通過(guò)帶導(dǎo)桿雙軸氣缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)滾筒的上下移動(dòng)， 從而夾緊不同尺寸的輪胎，見(jiàn)圖4。

圖4 夾緊裝置

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：通過(guò)SC 型氣缸的伸縮，帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)板的90°轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使輪胎從水平到豎直狀態(tài)，見(jiàn)圖5。

圖5 翻轉(zhuǎn)裝置

3 效果驗(yàn)證

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，驗(yàn)證本次研制的專(zhuān)用工藝裝置非常成功，效果明顯。在輪胎找正過(guò)程中，只需一名操作工人通過(guò)快速扳手調(diào)整滾輪，方便快捷地實(shí)現(xiàn)了輪胎的左右平移和定心旋轉(zhuǎn)，通過(guò)腳踏泵來(lái)實(shí)現(xiàn)輪胎的升降。此裝置不但降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力，輪胎找正時(shí)間也大大縮短，提高了生產(chǎn)效率，而且不需要工人在狹小的裝配空間內(nèi)作業(yè)，提高了操作過(guò)程的安全性。

4 結(jié)論

本項(xiàng)目研究對(duì)于降低車(chē)間工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全具有重要的意義。 另外該項(xiàng)目的實(shí)施和使用， 為企業(yè)提升自動(dòng)化水平，降低人力成本也具有積極的示范作用。