铣刨机轮胎异常磨损的分析和研究

王江兰　延伟　孟马平

摘要：针对轮式铣刨机右后轮异常磨损的现象，采用地磅测量前桥和后轮在铣刨模式和贴边铣刨模式下所承受的载荷，并对测量结果进行对比分析。结果表明：右后轮距离整机重心位置太近，在贴边铣刨模式下，当输料机摆动至右侧极限位置时，轮胎实际承受的载荷超过了其允许的使用载荷，导致轮胎出现异常磨损和撕裂。在分析的基础上，针对上述原因提出了解决方案。

关键词：铣刨机；右后轮；故障；解决方案

中图分类号：U415.52文献标志码：B

Abstract： Aimed at the abnormal wear of the right rear tyre of wheeled milling machine， the load of front axle and rear wheel during common milling and edging milling was measured by weighbridge. The analysis of the measured results shows that since the right rear tyre is too close to the center of gravity of the milling machine， the tyre is overloaded when the material conveyor reaches the limit position of its right side， which causes the wear. Solutions were proposed in the end.

Key words： milling machine； right rear tyre； fault； solution

0引言

路面铣刨机作为公路和城市道路养护的专用设备，主要功能是清除或剥离公路车辙、龟裂、拥包等路面病害，以及对摩擦系数低的水泥混凝土路面进行拉毛作业，目前被广泛应用于现代公路养护工程中[12]。城市道路因车流量大、弯道多、井盖多等原因，在进行路面翻修时一般采用轮式铣刨机，但轮式铣刨机常出现轮胎异常磨损问题[34]。本文针对橡胶轮胎异常磨损情况进行了分析，并提出解决方案。

1轮胎异常磨损现象及故障解析

通过对市场上销售量较大的国内外品牌轮式铣刨机的跟踪研究发现，在相同的施工周期内，铣刨机右后轮的橡胶胎面磨损程度明显比其余3个轮胎严重。如图1所示，前轮橡胶胎面磨损均匀，胎面中部和边缘磨损量基本相同，无明显撕裂现象，属正常磨损；右后轮橡胶胎面存在撕裂现象，特别是轮胎端面处普遍有橡胶脱落，部分车辆出现橡胶与钢圈轮辋结合面分离[5]。进一步研究发现，左后轮与前轮的使用寿命基本不受铣刨作业的影响，而右后轮的使用寿命与铣刨作业模式有密切关系。贴边铣刨作业工况占总铣刨作业时间的比例越大，轮胎使用寿命越短，特别是在贴边铣刨作业模式下高速行车时，右后轮橡胶与钢圈轮辋结合面极易出现分离现象，轮胎的寿命不足200 h，远低于800 h的正常使用寿命[6]。

相同规格型号的轮胎在相同的施工工况和施工时间下，使用寿命出现明显差异的最直接影响因素是轮胎承受的载荷不同[7]。当铣刨作业方式由通用铣刨模式切换为贴边铣刨模式时，右后轮所承受的载荷明显增加。

2重心测量及结果分析

2.1重心测量

采用地面支反力法，借助地磅测定设备在水平面内的重心位置，为了使测量结果与实际施工情况相符合，水箱、燃油箱、液压油箱按规定添加液体至工作液面位置。输料机在施工过程中会在一定范围内左右摆动，因其自身质量大，摆动至不同位置时对整机重心有明显影响，进而影响不同位置处轮胎所承受的载荷大小[8]。故将输料机分别置于中间位置、左摆动极限位置和右摆动极限位置，在通用铣刨作业模式下，对整机质量等相关参数进行2次测量，结果如表1所示。

2.2测量结果分析

表1中的测量结果显示，输料机所处位置对前桥和左后轮所承受载荷的影响较小，对右后轮所承受载荷的影响较大，载荷大小由输料机左摆极限位置的4 200 kg增加至右摆极限位置的5 175 kg，涨幅达到23%。图2也表明，右后轮更靠近整机重心位置，将承受更大载荷，其使用寿命低于其他3个轮胎；在贴边铣刨作业模式下，右后轮摆动至前侧时，距离重心位置更近，所承受的载荷更大。据此，按输料机所处的3种位置，在贴边铣刨模式下，再次测量整机质量相关参数，结果如表2所示。

表2测量结果显示，在贴边施工模式下，前桥和左后轮所受载荷明显变小，左后轮所受载荷仅为通用铣刨模式下的60%。以输料机置于中间位置为例，通用铣刨模式下左后轮所受载荷为4 585 kg，贴边铣刨模式下所受载荷仅为2 825 kg，载荷降幅达40%。右后轮在输料机右摆极限位置时所受载荷最大值达到7 850 kg，此时左后轮载荷仅为2 570 kg，2个前轮各承受约2 510 kg的载荷，仅且右后轮载荷的1/3。实心橡胶轮胎的拉伸强度为19 MPa，剪力强度为9 MPa，撕裂强度为400 N·cm-1，单个轮胎的荷重为6 000 kg，小于贴边铣刨模式下右后轮的实际载荷力，从而导致右后轮使用寿命远低于其他3个轮胎。

轮式铣刨机通过控制前轮转动实现整机的行驶转向，如图3所示。前轮承受载荷较小且在跨越台阶时，可通过调节转向角度避免轮胎侧边缘受剪切力作用，其承受的主要是整机重量作业的正压力载荷，且远小于轮胎的允许载荷[9]。铣刨机在施工过程中，完成第1刀铣刨作业之后，会在路面留下一个台阶，如图4所示。进行后续铣刨作业时，要求施工前进路线与台阶面平行，否则铣刨后的路面会呈不规则形状，将增加后续路面摊铺作业的难度。此外，如果施工前进路线与台阶面不平行，会导致右后轮端面与台阶端面互相挤压，造成轮胎端面磨损和撕裂[10]。

由上述测量分析结果可知，造成右后轮出现异常磨损和撕裂从而导致使用寿命过短的原因主要有以下3个方面。

（1）贴边铣刨作业时，当右后轮摆动至前侧位置时，距离整机重心位置太近，承受的载荷已超过轮胎的允许载荷，这是造成轮胎使用寿命短的主要原因。

（2）轮式铣刨机通过前轮实现转向，对操作水平要求较高，而未经严格培训的操作手在操作设备时，易导致轮胎侧面与台阶面相互挤压，造成轮胎异常磨损和撕裂。

（3）轮式铣刨机因整机质量大，要求轮胎的承受载荷能力强；而一般采用的实心橡胶轮胎，是不允许长时间高速行驶的，否则轮胎内部橡胶层相互挤压产生的热量不能及时散发掉，导致热量持续积聚将加速橡胶老化，最终致使橡胶层与钢圈轮辋结合面分离。

3结语

根据上述分析结果，通过以下几种措施可有效提高轮胎的使用寿命。

（1）在设备左后轮附近增加配重，促使整机重心向中心轴线位置移动，可有效降低右后轮承受的载荷。配重可设计成装配式结构，根据铣刨模式的变动实时进行调整，降低右后轮处的质量，同时增加前桥的质量也可有效降低右后轮的载荷。

（2）选用更宽胎面的右后轮，通过增加其接地面积，降低平均接地比压，可有效提高轮胎的使用寿命。

（3）设备在使用一段时间后，通过对调前后轮，避免轮胎长时间承受大载荷，这样可提高轮胎的平均使用寿命。

（4）设备操作手必须经过专业的操作培训，合格后才允许上岗操作，从而有效降低轮胎橡胶面与钢圈分离及轮胎端面橡胶撕裂的风险。

参考文献：

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[责任编辑：党卓钰]