程 玮
（国能准能集团有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）
国家能源集团准能集团有限责任公司是集煤炭开采、坑口发电及煤炭循环经济产业为一体的大型综合能源企业，其所属的黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿2 个特大型现代化露天煤矿，核定产能分别为34 Mt/a 和35 Mt/a。2 个露天煤矿主要开采工艺为单斗-卡车间断工艺，大型矿用卡车在剥离及采煤环节大量使用。目前，黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿在用154～363 t 电动轮自卸卡车180多台，主要应用普利司通、米其林和固特异等厂家生产的巨型轮胎，正常生产的情况下，轮胎年使用成本超过2 亿元。准能集团大型矿用自卸卡车轮胎长期依赖国外进口，且消耗较大，价格昂贵，基于矿用卡车轮胎的最基本参数TKPH 值，从轮胎的选型、寿命影响因素及管控方法等环节着手，探讨延长轮胎使用寿命方法，从而降低生产成本，提高企业经济效益。
在工程轮胎领域，TKPH 是用于表达轮胎工作能力的符号，是轮胎最大允许内部运行温度的函数，轮胎的TKPH 值是反映引起轮胎温度升高诸因素影响关系，表示轮胎生热限度，由此用来限定轮胎使用工况的1 个重要指标[1-2]。每1 种规格的轮胎都有1个确定的载荷速度极限值，即TKPH 值，按TKPH 值选择使用轮胎，使轮胎TKPH 值与现场TKPH 值相匹配，可以有效地延长轮胎使用寿命。
2.1 轮胎TKPH 值和现场TKPH 值
1）轮胎TKPH 值。每1 种型号的工程轮胎均有1 个TKPH 额定值，该值是以轮胎在38 ℃环境温度下达到工作临界温度时轮胎负荷与速度的乘积来表示。1 条轮胎的TKPH 额定值取决于其结构、花纹、材质、制造工艺等多种因素，并根据规格和类型而变化，轮胎的TKPH 额定值一般由轮胎生产厂家在实验室通过特点的方法进行测试得出，作为轮胎的1个重要参数为用户选型的参考[3-5]。
2）现场TKPH 值。现场TKPH 的数值反映的是设备在实际应用现场对轮胎相关参数的具体要求，现场TKPH 公式为：
式中：Qm为设备每条胎的平均负荷，t；
Vm为设备运行周期内的平均速度，km/h；
K1为运距修正系数；
K2为温度修正系数。
2.2 现场TKPH 值计算方法和轮胎选型原则
现场实际TKPH 值一般通过式（1）计算获得，具体按照以下原则进行计算。
式中：Qc为负载车辆的单胎负荷，t；
Qv为空载车辆的单胎负荷，t。
理论上每条胎的Qm值都应该单独计算，在实际应用中，一般情况下无法获得具体的轮胎负荷，因此假定同一轴上的每1 条胎承载的负荷相同，当计算前轴和后轴上每1 条胎的平均负荷时，获取的最大的Qm值将用于计算现场TKPH 值。在大多数情况下，对于1 台2 轴6 轮的矿用自卸车卡车，负载车辆质量的分布，前轴（单轮）为33.3%，后轴（双轮并装）为66.7%，现场生产实际是承载的质量最大，因此卡车最大的Qm值几乎始终在前轮上。
式中：L 为运行周期长度，km；
H 为运行周期持续的时间，h。
因卡车在作业过程中，循环作业的周期和距离不尽相同，因此建议运行周期取数时必须为最高的平均速度的行驶周期，特别要注意的是，H 为运行周期持续的时间，包含了卡车装载、重装、卸车、空载返回、待装等1 个完整循环内的全部时间。
在实践过程中，卡车轮胎使用寿命与运距和环境温度有着密切的关系，运距越长、环境温度越高越会降低轮胎的使用寿命，因此在计算现场实际TKPH 值时一般会引入K1运距修正系数和K2温度修正系数。K1、K2一般根据轮胎特性进行取值，具体取值须参考轮胎生产厂家指导手册。根据上述Qm、Vm、K1、K2的计算方法和取数原则，结合卡车的自重、质量分配及载荷等相关参数，很容易计算出某一车型现场TKPH 值。
通过计算可得到现场TKPH，结合车辆牵引、防护和速度方面的要求来选择满足现场使用的轮胎，轮胎选型原则是轮胎TKPH 值要大于实际现场TKPH 值，但是选择的轮胎TKPH 值也不宜超过现场TKPH 值太多，否则经济上不划算；
若轮胎的TKPH值小于实际现场TKPH 值，则该轮胎不适合于该现场应用，如果出现次情况，则需要查看是否有其他花纹或种类的轮胎可以满足现场需求，若确实找不到满足现场需求的轮胎，则需要修改运行条件，即减少车辆负荷或降低速度，把现场TKPH 值降低到轮胎TKPH 值以下。
基于TKPH 值的轮胎选型能够保证卡车轮胎满足现场使用要求，在确保轮胎安全性、经济性方面有重要意义。如果要提高轮胎的使用寿命，还需结合现场实际使用情况，对轮胎损坏形式及影响轮胎使用寿命的因素进行有针对性的分析。
轮胎是车辆同地面的唯一接触点，影响轮胎使用性能的原因与大量因素相关，根据多年来的研究，对轮胎的功能产生影响主要因素包含地面类型、现场道路条件、外部温度、气压、负荷、速度等，其中任何条件发生变化（地面类型，运距，现场道路布局等），可能导致之前完全符合要求的轮胎变得不适合，需要对车辆上的轮胎进行调整。轮胎的负荷、速度、气压等不同，会造成轮胎不同形式的损坏，根据TKPH 值计算公式，可得出影响轮胎性能较大的因素是速度和载重，还包含现场道路的条件、维护、充气压力等其它因素。轮胎损坏原因影响因素见表1。
表1 轮胎损坏原因影响因素
1）轮胎过载。尽管短期轮胎的胎面磨损迹象不明显，但严重影响轮胎使用寿命，主要表现在过度生热造成脱层、轮胎下沉量过大造成帘线损坏、长时间会造成胎面快速磨损、帘线张力增大造成爆裂的风险等。研究表明：轮胎超载10%，轮胎使用寿命减少15%，轮胎超载20%，轮胎使用寿命减少30%，轮胎超载30%，轮胎使用寿命减少50%。
2）轮胎超速。会轮胎内部温度异常升高会导致轮胎部件过热，导致轮胎结构的不可弥补的损坏，轮胎内部临界温度阈值一般为80 ℃左右，超过此温度应当采取控制措施。
3）轮胎充气气压不足或气压过大对轮胎的使用寿命影响很大。充气不足会导致轮胎胎侧的曲挠度增加会，造成轮胎内部温度升高以及偏磨；
充气过大会造成胎面的早期磨损，耐冲击和耐割伤性下降以及偏磨。
4）根据准能集团多年来的统计数据显示，卡车轮胎损坏主要表现是扎破、扎爆等，占比接近50%，主要与道路质量、行驶速度和载重量都有不同程度的关系，扎破、扎爆是1 个综合因素导致的结果。
5）日常维护的重要性。如轮胎早期损坏未及时维修、前后车轴轮胎及同轴磨损程度不同的轮胎要未及时换位、悬挂不平衡导致的轮胎偏磨、轮辋组装不合格造成轮胎损坏等。还包含司机操作手法及水平、轮胎质量、运输距离不合理等方面的因素。
基于TKPH 值选择了正确的轮胎，分析了影响轮胎损坏形式和影响轮胎性能及使用寿命因素，制定有针对性的应对措施，结合现场实际，形成了丰富的管理、使用、维修经验，以延长轮胎使用寿命[6-7]。
4.1 管理方面
1）对矿用卡车大型轮胎施行全寿命周期管理，对每1 条轮胎从领用、安装、换位、修补、下机等全过程跟踪，详细统计轮胎使用寿命，分析报废原因，为后续优化管理提供基础数据。
2）设置轮胎奖，对使用寿命超过规定寿命的机组进行奖励，同时也设置工程质量奖，提高卡车司机及道路维护人员的积极性。
3）定期召开提高矿用卡车轮胎管理水平研讨会，总结矿用卡车轮胎使用经验，分析目前存在的问题，研究提高轮胎使用寿命和保障供应的方法，形成全员关注轮胎、全员管理轮胎的氛围。
4）与采矿、爆破及辅助工程相结合，关注生产安排、采矿布置、工艺安排及爆破环节对轮胎使用寿命的影响，持续优化采矿方案，合理安排各类型卡车的生产任务，各环节联动管控，共同减少轮胎损耗。
5）降低轮胎消耗、延长轮胎使用寿命的同时需兼顾轮胎使用安全，制定合理的轮胎报废标准，对达到报废标准的轮胎及时更换。
4.2 使用方面
1）轮胎扎破仍然是轮胎损坏的主要原因，露天矿采场和排土场仍撒料较多，对轮胎损伤较大，加强采场、排土场工程质量管理，改善轮胎运行环境。
2）根据各品牌、各车型轮胎TKPH 值及耐热、耐切割性能的不同，合理安排卡车作业位置。
3）露天矿加强装车质量管理，严控卡车超载；
加强设备运行管理，严控卡车超速行驶。
4）安装轮胎胎温胎压管理系统，实时监测卡车轮胎，胎温、胎压超过规定值时，有强制应对措施[8-9]。
4.3 维修方面
1）加大轮胎修补力度，并制定修补标准，加强预防性维修，对早期割伤的轮胎及时进行修补，避免伤口扩大加速损坏；
加大设备和人员投入，提高轮胎修补力度，扩大修补范围，同时考核修补轮胎数量。
2）严控卡车超载，确保卡车称重系统完好、准确是重要的手段，并对稳定性较差的称重系统进行改造，实现精准装车，降低卡车超装风险，避免因卡车超载导致轮胎损坏。
3）做好车辆及轮胎日常维护，如前后车轴轮胎及同轴磨损程度不同的轮胎要及时换位，定期调整悬挂，保证卡车侧护板完好避免装车过程中落石损伤轮胎等。
4）做好轮胎与轮辋的组装工作，保证组装后符合使用标准。
4.4 供应方面
1）与国内厂家合作，加大国产轮胎研发和试用，扩宽轮胎采购渠道，打破进口轮胎垄断局面，目前准能集团已于国内福建海安、青岛赛轮等厂家进行各种规格型号的轮胎的开发和试用，部分型号的轮胎已达到进口轮胎的水平。
2）与轮胎供应商签订长期战略框架协议，以战略框架协议采购为主、零星采购为辅，丰富采购方式，同时提高采购工作效率，充分把握每年10—12月的轮胎黄金采购时机，保证轮胎供应安全[10]。
3）轮胎供应商产能不足、轮胎交货周期较长及轮胎交货不均匀时，要适当增加轮胎安全库存数量。
国能准能集团大型矿用卡车轮胎基于TKPH 值的选型，避免了轮胎型号不符合现场实际情况的发生，保证了矿用卡车轮胎使用的经济性、安全性，同时对轮胎使用施行全寿命周期管理，辅以轮胎胎温胎压管理系统和卡车称重系统等信息化、智能化的管理手段，从管理、使用、维修、供应等多维度制定了切实可行的管控措施，轮胎使用水平一直处于全国领先行列，在准能集团2 个露天煤矿采矿、地质条件下，部分卡车轮胎平均使用寿命超过了10 000 h，300 t 级卡车轮胎使用寿命常年保持在8 000 h 左右，大型矿用卡车轮胎使用寿命的提高，为提高企业经济效益做出了突出贡献。
猜你喜欢矿用使用寿命卡车筒间密封装置使用寿命研究舰船科学技术(2022年10期)2022-06-17卡车赛收官对决汽车观察(2018年12期)2018-12-26忙碌的卡车小学生必读(低年级版)(2018年9期)2018-12-13基于ARM9 技术的矿用智能云起爆器设计电子制作(2017年17期)2017-12-18IIHS强调:卡车侧防钻撞保护很有必要产品可靠性报告(2017年6期)2017-09-05提高齿轮对辊式破碎机滚齿使用寿命的探讨电子制作(2017年8期)2017-06-05忙碌的卡车儿童故事画报(2017年4期)2017-05-26矿用巡检机器人设计及其应用制造业自动化(2017年2期)2017-03-20延长搅拌主机刀臂使用寿命的方法中国公路(2017年12期)2017-02-06稀土元素对矿用低钴超粗硬质合金性能的影响凿岩机械气动工具(2016年1期)2016-11-11