從露天開采運(yùn)行看礦用卡車輪胎

1、GAOJIAOLUNTAN 高 教 論 壇從露天開采運(yùn)行看礦用卡車輪胎早期損壞的原因與對策孟愛國摘 要：一個運(yùn)輸輪班作業(yè)過程也是三個作業(yè)要素相互作用的消耗過程，如果控制不利，任意要素處在不正常狀態(tài)，都會對輪胎造成早期損壞。本文通過分析在運(yùn)行中各要素的不正常狀態(tài)的原因，提出減少輪胎早期損壞的對策。關(guān)鍵詞：作業(yè)要素；運(yùn)行狀態(tài)；輪胎磨損；對策 - 97 -引言：在一個運(yùn)輸輪班作業(yè)中，無論是什么樣的人員、設(shè)備和多么復(fù)雜的作業(yè)組織，都可以概括出三個作業(yè)要素構(gòu)成的輪班作業(yè)。這三個要素分別是作業(yè)人員、作業(yè)設(shè)備和作業(yè)場。其中作業(yè)人員是重型卡車司機(jī)；作業(yè)設(shè)備是重型卡車；作業(yè)場包括三種道路和采裝、卸載場。在運(yùn)行中

2、所制定的各種規(guī)程、制度、措施都是圍繞這三個作業(yè)要素發(fā)生的。就靜態(tài)管理來說各企業(yè)執(zhí)行得非常嚴(yán)謹(jǐn)，標(biāo)準(zhǔn)到位，但是重型卡車司機(jī)的作業(yè)場所是時(shí)間的函數(shù)，是隨著時(shí)間不斷地變動，這三個要素要在不斷地變動中也要相互影響，而且各要素的運(yùn)行狀態(tài)也在不斷地變化，這其中卡車司機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)變換化的同時(shí)，對運(yùn)行設(shè)備影響最大的則是礦用卡車輪胎。 作者簡介：孟愛國（1960-）男，1984年畢業(yè)于中國礦業(yè)學(xué)院露天開采專業(yè)?，F(xiàn)就職于內(nèi)蒙呼倫貝爾學(xué)院工程學(xué)院，副教授，兼職內(nèi)蒙古東部安全培訓(xùn)中心教師。長期致力于露天開采系統(tǒng)化作業(yè)、露天開采管理工程研究并有多篇文章發(fā)表于行業(yè)內(nèi)外刊物上。礦用卡車輪胎的主要特點(diǎn)是外形大、氣壓低、胎體牢

3、、高載重、能在適當(dāng)劣質(zhì)作業(yè)環(huán)境下作業(yè)，是礦用卡車行駛系的主要部件之一。一般用于輪胎上的消耗約占礦用卡車總費(fèi)用的25%，這其中包含礦用卡車輪胎早期損壞的消耗。礦用卡車輪胎早期損壞主要發(fā)生在動態(tài)運(yùn)行中，主要是三個作業(yè)要素處在不正常狀態(tài)時(shí)造成輪胎的損壞。一、作業(yè)人員處在不正常狀態(tài)時(shí)對輪胎磨損的影響促成卡車司機(jī)處在不正常狀態(tài)的源動力主要是疲勞作業(yè)。根據(jù)國家勞動人事部制定的標(biāo)準(zhǔn)，卡車司機(jī)的勞動強(qiáng)度指數(shù)應(yīng)該是屬于級，其特點(diǎn)是平均勞動時(shí)間率比較高、作業(yè)速率快、連續(xù)作業(yè)時(shí)間長、動作簡單重復(fù)但負(fù)荷高。又由于輪班作業(yè)其作業(yè)人員體能儲備不理想，作業(yè)的環(huán)境、條件特殊，存在比較大的風(fēng)險(xiǎn)，緊張帶來的體力消耗比較大。引發(fā)卡

4、車司機(jī)產(chǎn)生疲勞作業(yè)的原因主要有三項(xiàng)：1、休息不充分。礦用卡車司機(jī)這種特種作業(yè)要求無論晝間還是夜間作業(yè)必須保持精力充沛，但是實(shí)際在睡眠儲備上還是有差別的，1勞動心理學(xué)家的研究表明，由于白天與夜間人體內(nèi)環(huán)境的不同生理變化也不同。夜間體溫、血壓、脈搏降低，血液水成分、鹽分、尿量減少、副交感神經(jīng)處于優(yōu)勢狀態(tài)等，這些都是有利于休息、有力于睡眠的重要條件。而白天情況則不同，由于血液水分量不充分，能量消耗不能降低，體姿轉(zhuǎn)動多，再加之環(huán)境不安靜，驚醒機(jī)會多，睡眠效果較差，所以上零點(diǎn)班的作業(yè)人員通常都睡眠不足，夜間作業(yè)量達(dá)到晝間的80時(shí)就會感到很疲勞，即使這樣，部分作業(yè)人員自認(rèn)為身體好，不充分休息儲備，班前喝酒

5、、打麻將、上網(wǎng)、看電視或參加各種社會活動、家庭經(jīng)營活動，那么作業(yè)時(shí)身體也容易疲勞、透支。繼而發(fā)展成深度疲勞。進(jìn)入深度疲勞狀態(tài)時(shí)，作業(yè)人員對復(fù)雜的路況感覺明顯遲鈍并在運(yùn)行中對輪胎準(zhǔn)確控制力變差，依靠頻繁的剎車來調(diào)整車位。2、工作環(huán)境影響。作業(yè)場的環(huán)境單一、設(shè)備操作重復(fù)、夜間交叉會車的頻繁刺激的單調(diào)作業(yè)都會使大腦的思維活動基本處于“抑制”狀態(tài)，也就是常說的“鈍化”狀態(tài)，是一種比較典型的作業(yè)人員的心理疲勞狀態(tài)。在運(yùn)行中如果工程機(jī)械維護(hù)不佳，存在時(shí)間較短的移動線和半干線路面質(zhì)量將很差、路面不平度較高。這種不平度隨車速引起的振動和噪聲最終傳遞給車上司機(jī)。2長時(shí)間暴露在60分貝以上的噪音環(huán)境中，中樞認(rèn)識能

6、力降低, 特別是持續(xù)的發(fā)動機(jī)的寬頻噪聲對識別工作有明顯的損害作用，強(qiáng)噪聲刺激大腦皮質(zhì)的興奮抑制平衡失調(diào), 大腦皮質(zhì)細(xì)胞功能活性降低, 致使大腦工作能力下降, 復(fù)雜視覺運(yùn)動反應(yīng)時(shí)延長, 閃光融合臨界頻率降低。路面上的左右坑包對車身產(chǎn)生復(fù)合振動，這種復(fù)合振動如果處在人體的敏感區(qū)間，那么人體暴露極限會很短，隨著作業(yè)時(shí)間延長，出現(xiàn)乘員耗氧量加大，能量代謝加快，作業(yè)人員的心理呈現(xiàn)疲勞狀態(tài)；路面和空中可能積存大量的粉塵和廢氣不斷侵入駕駛室內(nèi),特別是采煤作業(yè)場積存大量的煤塵，這些粉塵經(jīng)常侵入駕駛室內(nèi)，不但污染環(huán)境而且粘到人的皮膚上增加了人的疲勞，降低了舒適度。當(dāng)室內(nèi)二氧化碳為主的廢氣濃度超過1時(shí)司機(jī)會出現(xiàn)意

7、識模糊、感覺遲鈍狀態(tài)。當(dāng)處在這種狀態(tài)時(shí)，主要是對輪胎缺氣、裝偏感覺遲鈍。3、藥物影響。礦用卡車的作業(yè)是一種高強(qiáng)度、高消耗、高風(fēng)險(xiǎn)的勞動，在晝夜的運(yùn)行中卡車司機(jī)需要消耗大量的生理、心理能量。這種輪班作業(yè)使許多司機(jī)生物節(jié)律性差，恢復(fù)調(diào)整不充份，產(chǎn)生蓄積性疲勞，長期得不到恢復(fù)，導(dǎo)致部分司機(jī)患有某些疾病。不過多數(shù)人通過服用藥物帶病堅(jiān)持上崗作業(yè)，但所服用的藥物除能治病外，還會產(chǎn)生一些對作業(yè)的控制產(chǎn)生有害的副作用例如:3治療胃病、呼吸和血液循環(huán)器官疾病的藥物和治療感冒、止咳等藥物對病人的大腦皮層都有抑制作用，都能使帶病的作業(yè)人員視聽能力下降、注意能力減退、反應(yīng)遲緩甚至產(chǎn)生動作障礙。由于藥物影響或處于疲勞的

8、本能保護(hù)，大腦的思維活動基本處于“抑制”狀態(tài)，所以作業(yè)人員的感空間知覺會變差、精確操作能力下降，同時(shí)在運(yùn)行中作業(yè)人員的記憶力和注意力下降或不連續(xù)并伴隨著控制意志的減退，這對運(yùn)行的設(shè)備損傷非常大，特別是承載各種沖擊、載荷的輪胎。例如：作為運(yùn)行中的卡車司機(jī)在作業(yè)場頻繁過猛起車或雨季強(qiáng)行運(yùn)行發(fā)生誤車、打滑，在道路上，劣質(zhì)路面不選擇行駛造成扎胎、劃胎和夾塊。在良好路面普遍超速行駛時(shí)，卡車司機(jī)對前方突發(fā)性地“先兆”就預(yù)示時(shí)間短，被迫頻繁地剎車。二、管理和車況處在不正常狀態(tài)時(shí)對輪胎磨損的影響41、存放不合理對磨損的影響在存放期間，全鋼子午線輪胎隨意疊放，這就造成了鋼絲帶束層彎曲變形而影響輪胎的子口與輪輞的

9、密封效果；在各種熱源、潮氣及油污附近，這些都會加速輪胎的侵蝕，在陽光紫外線的照射下，膠體加速老化；卡車停駛一個月以上沒有將車身支起，造成輪胎變形，運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生由動不平衡而引發(fā)的各種輪胎事故；換胎作業(yè)不嚴(yán)格遵守操作規(guī)程給維護(hù)后的輪胎留下隱患，增添輪胎早期損壞的事故。2、胎面花紋磨損對磨損的影響對于由碎石和粘土加固的簡易鋪裝路來說，輪胎的抓地能力在驅(qū)動和制動的效能上都非常重要。輪胎的抓地能力主要取決輪胎花紋完整性和輪胎氣壓，即使輪胎氣壓符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，輪胎的磨損也會降低附著能力，隨著胎面花紋深度減小，附著系數(shù)將顯著下降，運(yùn)行中發(fā)生滑轉(zhuǎn)的機(jī)率增加，如果不適當(dāng)改變卡車的作業(yè)條件和標(biāo)準(zhǔn)，例如車速、載荷及

10、路面面層質(zhì)量，就會加快輪胎磨損和爆胎；驅(qū)動橋同一側(cè)如果新舊輪胎混裝，由于動力半徑不一致，會加快新胎的磨損。3、輪胎超載對磨損的影響當(dāng)輪胎負(fù)荷超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),輪胎受交變負(fù)荷和變形增加彈性遲滯損失并使輪胎發(fā)熱,同時(shí)輪胎簾線張力增大,輪胎沖擊發(fā)熱損壞。輪胎和路面的接觸面上壓強(qiáng)增大而分布不均,使輪胎側(cè)壁應(yīng)力增大,胎面移動過度,引起簾布層斷裂、脫層鼓包及胎肩磨損倍增。此外,因裝載偏載而造成輪胎不平衡負(fù)荷,這樣局部超載使輪胎損壞。4、氣壓超限對磨損的影響礦用汽車輪胎是按照膨脹方式設(shè)計(jì)的,適度的充氣壓力,可保證適度的輪胎變形,從而保證車輛具有足夠的牽引力、浮動及承載能力。如夏季地面降溫不利輪胎氣壓升高,將使輪

11、胎簾線張力增大,抗屈撓性能下降。由于氣壓過高,輪胎接地面積小,胎冠半徑變窄,單位面積上負(fù)荷增加,造成胎冠中部磨損大于兩肩(即兩肩花紋高起,中間低落,宛如一條溝槽) 。如路面不平或有障礙物,沖擊載荷劇增,往往發(fā)生胎冠切口或切口爆破；如輪胎在運(yùn)行中跑氣，氣壓過低或經(jīng)常在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下行使,將使胎側(cè)屈撓變形,胎面滑移,同時(shí)增大了輪胎剛性，使輪胎受到的動載荷增加，容易產(chǎn)生胎體爆裂、脫層。又由于承載面變形,胎面向里凹進(jìn),胎冠兩肩著地,中部向上拱起,形成肩部負(fù)荷急劇增加,造成兩肩部磨損加劇,簾布層松散、斷裂、冠空等。5、前輪定位失準(zhǔn)對磨損的影響車輛向前運(yùn)行時(shí),外傾角使車輛輪胎向外張開,前束則約束輪胎向里收攏。

12、理想情況下是,兩者對地產(chǎn)生的側(cè)向力,大小相等方向相反,如果車輪定位不正確,則產(chǎn)生向內(nèi)向外的側(cè)向力,使車輪產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象,造成輪胎與路面間相對滑移。如前束過小,同軸車輪胎冠出現(xiàn)有內(nèi)向外的鋸齒狀磨損。前束過大,則出現(xiàn)相反的鋸齒狀磨損,外傾角過大時(shí),出現(xiàn)胎冠外側(cè)偏磨,過小,胎冠內(nèi)側(cè)偏磨。6、其他影響因素在機(jī)車使用過程中還有一些相對微弱的影響因素,如:車架平衡塊銷套磨損、關(guān)節(jié)軸承損壞、牽引環(huán)調(diào)整墊間隙過大、扭力桿變形、懸掛缸漏氣、軸荷分配不均等都能影響輪胎的磨損。三、作業(yè)場路面處在不正常狀態(tài)時(shí)對輪胎磨損的影響1、作業(yè)場松軟路面的影響礦區(qū)運(yùn)輸?shù)缆窂澋蓝?、轉(zhuǎn)彎半徑小、盡67路面用礫石和泥土鋪裝而成,作業(yè)場地

13、有爆破巖石或泥土結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性差，整體抗動載荷和前行破壞力極差，易形成車轍深痕形的破壞模式，特別是春天道路融凍，由于冬季修筑路面，道路基礎(chǔ)可能存在巖性不同，含水量的大小不同，道路必然出現(xiàn)翻漿形和不均勻沉陷變形模式。夏天雨季，路面和土基積聚了過剩水分，各種力學(xué)指標(biāo)均有所下降，路面破壞程度高，易形成搓板形的破壞模式。若車輛在松軟或浮土的路面上行駛時(shí),過高的輪胎的轉(zhuǎn)動力矩很容易破壞軟層的抗剪切強(qiáng)度，在輪胎的壓實(shí)和推移作用下而產(chǎn)生車輪高速滑轉(zhuǎn),這將會引起輪胎溫度迅速升高，輪胎強(qiáng)度迅速下降，導(dǎo)致輪胎早期磨損甚至熱剝離。2、作業(yè)場散塊多的路面的影響道路結(jié)構(gòu)性的不平整度能對輪胎造成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性損傷。作業(yè)中

14、經(jīng)常存有尖銳的散塊、礫石的路面來不及清理時(shí)對輪胎切割傷,使輪胎花紋的磨損加劇,降低了輪胎使用效率,致使輪胎的使用壽命縮短。修補(bǔ)后的輪胎對運(yùn)輸?shù)缆仿访尜|(zhì)量比新胎反應(yīng)更為敏感。造成的輪胎損壞,主要有切口掉膠、刺破、切口爆破、不均勻磨損和沖擊發(fā)熱爆破。從運(yùn)行車輛作過統(tǒng)計(jì)65 %70 %的輪胎有切口掉膠損傷,而產(chǎn)生的地方又集中在挖掘機(jī)作業(yè)區(qū)內(nèi),原因在挖掘機(jī)作業(yè)范圍內(nèi),場地狹窄,在推進(jìn)過程中,礫石不能及時(shí)清理,再之鏟裝時(shí),灑落廢石,輪胎受鋒尖的廢石切割和擠壓,產(chǎn)生大量切口。3、作業(yè)場路面好但管理不利的影響路面結(jié)構(gòu)好但是控制不利時(shí),車速增高,行走系傳動比也要增大,驅(qū)動力隨之增高,急剎車次數(shù)頻繁,尤其在雨天

15、或?yàn)⑦^水的硬路面,輪胎附著系數(shù)較小,在較高的車速下,輪胎產(chǎn)生滑移,加速輪胎磨損;急剎車次數(shù)增加,引起胎冠熱剝落,胎圈損壞;小半徑轉(zhuǎn)彎同時(shí)產(chǎn)生的側(cè)滑力使胎溫上升迅速, 單位時(shí)間內(nèi)因磨損而產(chǎn)生的熱量增加,使胎體工作溫度和氣壓升高從而加速其磨損甚至熱剝離。同時(shí)因曲線半徑小或者轉(zhuǎn)彎處外側(cè)超高不夠，易造成重車路面超高撒貨惡化彎道的路況。4、作業(yè)場夏季降溫不利的影響礦用卡車在運(yùn)行中，由于胎面和胎側(cè)不斷地受到伸張和壓縮，使橡膠內(nèi)部產(chǎn)生彈性遲滯損失的制動鼓剎車生熱、輪胎與輪輞之間以及輪胎與路面之間產(chǎn)生摩擦而生熱，加之作業(yè)場中大量的柴油發(fā)動機(jī)排除的廢氣溫度很高，在炎熱的夏季行駛時(shí)輪胎的溫度將會不斷升高，有資料表

16、明胎面溫度每升高1，輪胎磨損就增加2%。行駛速度每增加一倍，輪胎行駛里程降低50%。高速行駛會使輪胎所承受的沖擊載荷、離心力和接地變形次數(shù)明顯增加。這將會引起輪胎溫度迅速升高，加之地面降溫效果差就會使輪胎材料的機(jī)械性能下降、磨損增加，并且容易造成脫層、簾線松散折斷，如果胎溫升至95就有爆炸的危險(xiǎn)。四、 對策運(yùn)輸?shù)妮啺嘧鳂I(yè)的推進(jìn)過程也是三個作業(yè)要素的狀態(tài)連續(xù)不斷地變化過程，如果制定的對策得當(dāng)就能夠消除、弱化、分散這三個要素的狀態(tài)惡化及互相負(fù)干擾，延長輪胎的使用壽命。首先要保證作業(yè)人員的作業(yè)中的狀態(tài)正常，因?yàn)槿耸沁@三個要素中的主動元件。要保證作業(yè)人員的狀態(tài)光有制度、培訓(xùn)是不夠的，還要更新觀念、投入

17、一定的技術(shù)保障、整合社會資源才能實(shí)現(xiàn)。作業(yè)人員的狀態(tài)保障分別在三個階段實(shí)施的，即作業(yè)前、作業(yè)中和作業(yè)后。作業(yè)前除了要從家庭帶來良好的心境外，還要保證有充足的46小時(shí)的睡眠、熱量營養(yǎng)儲備，特別是食品中富含維生素A的食物，能提高對昏暗光線的適應(yīng)性，降低眼睛疲勞。尤其值得一提的是，上零點(diǎn)班的作業(yè)人員最好提前68小時(shí)進(jìn)入作業(yè)區(qū)附近，由企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的睡眠條件、環(huán)境和符合作業(yè)強(qiáng)度的熱量營養(yǎng)配餐統(tǒng)一調(diào)理，這樣睡眠儲備與上崗作業(yè)間隔時(shí)間短，能量消耗小，作業(yè)中可以平穩(wěn)渡過凌晨的3點(diǎn)5點(diǎn)的疲勞期。在這個期間最好為作業(yè)人員提供一次堿性飲料，這樣可以使機(jī)體生化環(huán)境得以改善，減少生理的不適感覺。特別注意的是在作業(yè)中，上

18、午10點(diǎn)11點(diǎn)要為作業(yè)人員提供一次高蛋白飲料，因?yàn)樯衔缱鳂I(yè)消耗了儲備并不足的能量，致使血糖下降，輕度的低血糖可使作業(yè)人員視聽覺敏感度下降和動作遲緩，重度的可發(fā)生低血壓；有條件的企業(yè)可以為駕駛室安裝音響和正壓循環(huán)泵，在作業(yè)中可以為作業(yè)人員提供新鮮刺激，而階段性的新鮮氧氣的吸入同樣提供新鮮刺激，都能夠改善大腦的活性度，提高注意力的品質(zhì)，優(yōu)化作業(yè)動作行為；不允許作業(yè)人員帶病作業(yè)。定期對作業(yè)人員做專業(yè)性的體檢，特別是做睡眠質(zhì)量檢查，身體狀況達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的，要調(diào)離崗位；許多企業(yè)經(jīng)常把工裝與生活裝混淆，實(shí)際上，工裝的結(jié)構(gòu)、材料、顏色、防護(hù)和舒適度必須符合作業(yè)人員長時(shí)間坐姿的機(jī)械化作業(yè)，由于工裝不符合作業(yè)要求也是目前消耗體能的一個主要因素之一。作業(yè)后，要采取積極的休息方式，除了補(bǔ)充堿性食品以消除作業(yè)人員身體的生理的不適感外，有條件的企業(yè)最好提供壓力水療設(shè)施，為疲勞的作業(yè)人員做消除緊張和蓄積疲勞的治療，防止發(fā)生慢性疲勞癥引發(fā)的各種疾病。其次是工程輪胎的運(yùn)用和道路的保障。隨著礦用卡車的大型化趨勢，輪胎的一次購入成本越來越昂貴，在運(yùn)用中除了油料消耗外就是輪胎，所以輪胎的非正常磨損是企業(yè)必須重視的一環(huán)。工程輪胎在運(yùn)輸、儲存保管到安裝有一系列嚴(yán)格規(guī)程，這里不再贅述。但是一條新的工程輪胎從開始使用到報(bào)廢要有使用強(qiáng)度的全程跟蹤記錄，這