CN101038240B - 确定自卸车轮胎所受应力的指标的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定给定周期内自卸车轮胎所受应力的指标的方法，其中，通过综合考虑车辆使用参数的校正因子校正在所述周期期间车辆运输的载荷与所述车辆行驶的距离的乘积。本发明还提供所述方法的实施。

Description

确定自卸车轮胎所受应力的指标的方法

技术领域

本发明涉及一种确定自卸车轮胎在给定时期内所受应力的指标(indicator)的方法。自卸车是一种“建筑”机械，用于承受重载荷，应用在采石场或矿山。

背景技术

这些车辆通常包括前转向轴和后轴，前转向轴包括两个转向轮，后轴大多数是刚性的，包括成对分布在每侧的四个驱动轮。轴定义为使车辆固定结构连接到地面的零件总成。

在这些车辆中，特别应用于矿山或采石场运输重物，销售问题和生产需求使这些车辆的制造商增大其承载能力。这遵从车辆变得越来越大，因此其本身变得越来越重，能运输的重物越来越大。当前这些车辆的重量可以重达几百吨，而所运输的重物也是如此，因此总重量可以达到600吨。

由于车辆的载荷能力与其轮胎直接相关，因此轮胎的设计必须适应这些变化，使轮胎能承受所用的应力。

因此，这些轮胎的尺寸大。相应地，车轮的尺寸也大，轮胎底部区域的刚性需要所述车轮制成几个部分，便于将轮胎装在轮毂上。在更换或维护时安装和拆卸轮胎涉及的工作长而繁琐。在这些工作中必须处理的夹紧零件数量可能大于200个，并且这些零件具有非常高的夹紧力矩。这些操作所需的时间长，因此，不利于所述矿山作业过程中所需的生产率。

由于当前需求仍是增大这些机械的承载能力，因此先前给出的不同参数已经使轮胎设计者优化所述轮胎，特别是考虑其用途。

发明内容

因此，本发明者给自己制定的任务是响应用户的需求，用户希望进一步增大载重机械的承载能力，特别是在矿山使用的机械，并优化轮胎性能。

本发明实现此目的是通过一种确定自卸车轮胎在给定周期内所受应力的指标的方法，其中通过综合考虑车辆使用参数的校正因子校正在所述周期期间车辆运输的载荷与所述车辆行驶的距离的乘积。

“车辆使用参数”在本发明的上下文中是指与车辆直接相关的参数，例如方向、倾斜，等等，以及与其环境相关的参数，例如温度、地面性质，等等，这些可以在自卸车轮胎使用过程中改变。

根据本发明一个优选实施例，校正因子综合考虑所述周期内实时测量的参数例如地形坡度、转弯半径、过载、车辙宽度、积雪等等。

这是因为这些使用参数与使用条件或者使用模式相关，对给定车辆轮胎受到的应力有直接影响。

道路坡度或车辆跟随的车辙坡度将特别改变每个轮胎的载荷分布。例如，车辆行驶下山将使重量转移到前轴，而相同车辆行驶上山将使重量转移到车辆后轴。

在相同方式下，刮风路线将使载荷分布根据车辆行驶的转弯方向在车辆左右之间改变。实际上，左转和右转将改变载荷在轮胎之间的分布。

一些环境参数可以被认为是车辆甚至轮胎的使用条件，可以改变所述轮胎受到的应力。

例如，温度影响轮胎的性能，由此影响对其受到的应力的反作用力。地面性质，例如，无论是石质地形或者是沙质或粘土质地形，对轮胎上的应力有直接影响。

在一定海拔高度的一些矿山出现的地面积雪同样影响轮胎受到的应力，并且方式不同：一方面是通过相关的温度，另一方面是通过土壤结构的可能改变，以及可能必需为轮胎装配防滑链增强驱动能力，所述防滑链对轮胎产生额外的局部应力。

车辙宽度也是一个必须考虑的使用参数，特别是当车辙窄并且两辆车必须彼此通过时，由于在这种情况下属于每辆车的两个轮胎共同受到彼此摩擦，因此将对所述轮胎产生额外的应力。

可以清楚的是，对于其中一些这样的使用参数，可以将它们定义一次，并用于给定工作类型：这样的一个例子是地面性质。一些这样的参数可以在较长周期内定义，这样的例子是温度、积雪等。

另一方面，如果需要得到车辆每个轮胎受到的最有可靠的应力数值，就需要经常测量一些使用参数，例如行驶的坡度值或轨迹(转弯半径)。

一些采矿作业通常需要设备能使矿工在所有时刻知道车辆的位置，以及一套指示大多数使用参数的测量值，例如运输载荷、温度等。

这样，就可以从获知这些参数定义自卸车轮胎在给定周期内所受应力的指标方面获益。因此有优势的是，将需要考虑的不同使用参数的变化率考虑在内，在令人满意的频率下确定此指标，因为这些获取通常在小于1分钟的间隔有效，并且可以是半分钟的数量级。

有优势的是，将不同参数考虑在校正因子与每个参数的权重因子有关。这是因为不同参数对车辆轮胎所受应力的影响，按照讨论周期过程中考虑的轮胎，其重要性可大可小。

确定这些权重因子，有优势地是根据经验确定、或者通过考虑车辆工作位置及其行驶条件的具体条件模型化确定。

本发明者已经证明，在需要确定轮胎所受应力以便优化所述轮胎时，自卸车的具体性质以及其更特别地用途需要有关所述使用条件的非常准确的信息。准确的信息意味着在所有使用时的信息，使用条件变化的信息，或者更准确地上述参数变化导致轮胎所受应力的不明显变化。

根据本发明一个优选实施例，如同已经描述的，执行本发明的方法以确定矿山车辙上运行的自卸车轮胎所受应力的指标。

本发明一个优选实施例使自卸车轮胎所受应力的指标在小于一分钟的周期中确定，优选的是小于40秒的周期。

根据本发明一个有优势的变化，综合考虑车辆使用参数通过计算机执行。这是因为在非常短周期内测量参数必须使用计算机完成，计算机可以装有软件，所述软件考虑了与每个参数对应的权重因子，并且是对自卸车工作的矿山和每个车辆轮胎预先定义，作为其遵从的路线的函数。

换言之，本发明提供一种用于确定矿山车辙上运行的自卸车轮胎在给定周期内所受应力的指标的方法，矿山自卸车和/或矿山设备包括实时测量车辆使用参数的装置，所述装置连接到存储元件和计算机，所述方法使其可以使用所述计算机建立自卸车轮胎在所述周期过程中所受应力的指标，这是通过计算在给定周期内测量所述运输载荷的装置测量的车辆运输载荷与测量所述距离的装置测量的所述自卸车行驶距离的乘积，所述乘积被校正因子校正，校正因子是综合考虑测量所述车辆使用参数的装置测量的的至少一个车辆使用参数。

因此，本发明还提出使用自卸车在其工作过程中及其环境中测量的参数，确定所述自卸车轮胎所受应力的指标。

并且，研究表明，自卸车轮胎的使用和保养是非常特殊的，并且必须由专家在其密切关注下执行。这是因为，此类型轮胎寿命的优化是基于监测压力、置换、方向变化、维修等方面的准确使用。通常认为，最好的轮胎专家是其设计者以及随后的制造商。因此，相应地希望轮胎制造商具有跟踪轮胎、其使用和其使用条件的能力。一种可能的方案是制造商仍是轮胎的所有者，并且轮胎被使用者租用。在这种情况下，轮胎不再被销售，而是变成租用产品，其支付价格仍需要确定，有优势地，这不再是标准成本，而是与使用有关的成本。

因此，本发明提出租用自卸车轮胎的成本基于轮胎的实际使用，特别是基于所述轮胎在给定周期内所受应力的所有指标。

由此本发明提出，使用自卸车轮胎在给定周期内所受应力的所有指标确定与所有所述周期对应的使用时间的支付数额。

根据本发明一个有优势的实施例，支付数额也可以由事先相对于轮胎销售价格设定的货币系数确定。

有优势地，此租用成本的确定被作为已经支付数额的函数确定的残余值替代，该残余值应用于出现事故的情况或者由于使用条件和位置造成轮胎无法挽回的损坏的情况。

这表明，这种确定自卸车轮胎成本，一方面由于优化的使用条件使所述轮胎良好工作，另一方面间接导致轮胎寿命延长。这是因为，这种确定成本的原理以及租用轮胎的原理与轮胎制造商仍是其所有者的事实相关，因此，由于所有者跟踪轮胎，促进了在最有利条件下的使用，特别是在充气压力、轮胎在车辆上的定位等等。这表示，在较好条件下行驶的轮胎的平均寿命将增大，导致轮胎效率提高。

具体实施方式

从下面本发明实施例的例子的描述，本发明的其它有利细节和特征将变得清楚。

下面描述的例子是使用一组自卸车得到的，每个自卸车装有型号40.00R57的六个轮胎，在海拔3100米的露天开采矿车辙上行驶。

所考虑的不同使用参数如下：

在考虑环境参数时，那些考虑的参数是地面性质、温度和积雪。

在考虑使用参数时，那些考虑的参数是自卸车在车辙上的行驶路线，更准确的是所述车辙的坡度和曲率及其宽度，以及可能可能运输的任何过载。

将与每个这些参数相关的权重因子最初定义为矿山、车辆和车辆所用轮胎的函数。这是因为，车辆六个轮胎的每一个所受的应力对于给定参数不必相等，例如，与车辙宽度对应的参数对轴向上轴内侧的轮胎没有影响，也就是，在彼此靠近通过时，轮胎没有侧壁露在与其它车辆的任何摩擦下。以相同方式，进入弯道或倾斜通道的自卸车将导致载荷转移，某些轮胎所受的应力增大，而其它轮胎的应力减小。

在给定周期“t”内自卸车轮胎所受应力的指标“Ct”可表示如下：

Ct＝Fc×(P×D)

式中，“Fc”是所述周期“t”的校正因子，“P”是自卸车运输的载荷，“D”是自卸车在此周期“t”过程中行驶的距离。

校正因子“Fc”如前所述也是从对应于不同使用参数的所有的值“fi”确定，每个数值“fi”乘以权重因子“ki”。

校正因子可以表示如下：

Fc＝1+∑(ki×fi)

与所考虑的一个使用参数相关的每个数值“fi”是事先定义的，并且随着参数的状态而改变；与其相关的权重因子本身特别取决于所述轮胎，参数的影响可能一个轮胎与另一个轮胎不同。

转变成“fi”数值的不同使用参数的测量将使其可以对每个讨论周期确定每个轮胎所受应力的指标。

收集这些数据可以提供其它优点。例如，可以为使用者(即，车辆驾驶员)提供建议，特别是通过使他校正某些情况下的驾驶，从而减小某些轮胎在给定周期内所受的应力。例如，建议他在一个区域看起来不必要的减速可以减小随后的制动，从而减小车辆前轴轮胎上形成的重量转移。不同轮胎在它们的行程不同时间过程中所受应力的信息可以推荐这样的驾驶选择，目的是使轮胎所受应力随时间更好地分布。这是因为，需要增大轮胎在第一周期所受应力，以便避免在随后的时间中所述应力出现非常大的数值。这种驾驶校正可以防止轮胎受到过大的应力值，导致轮胎的可能损坏。

如同前面已经描述的，每个轮胎在一个周期所受的应力数据可以确定租用轮胎需要花费的成本。

根据上面所指出的，为在给定周期内租用自卸车轮胎需要的租借费“Lt”，可以按下式计算：

Lt＝K×Ct

K是货币系数，是特别作为制造成本和原料成本的函数预先确定的。

在发生使用条件产生的事故并导致轮胎不可挽回的损坏时，租用所述轮胎将支付的价格替换为需要支付的残余价格，残余价格是已经支付数额和由于此破坏仍未接收的租用费用估计值的函数。估计值基于相同使用条件下对这些轮胎已经获取的经验。

如同已经解释的，这种以租金形式的轮胎收费方法具有一些优点，因为轮胎仍保持制造商的产权。这是因为监视和较好地服从所述轮胎的操作指示就可以明显增大其使用持续时间。

如果考虑更换轮胎造成自卸车停止运行周期次数减小，则得到的更加有优势。

此外，对于使用者，当自卸车工作时仅必须支付租用费用，因为第一必须行驶一段距离，第二自卸车必须装载，从而轮胎所受应力不是零，由此计算需要支付的费用。

Claims (8)

1.一种确定自卸车轮胎在给定周期t内所受应力的指标Ct的方法，其中，在所述周期t期间车辆运输的载荷P与所述车辆行驶的距离D的乘积通过校正因子Fc进行校正，

即，Ct＝Fc×(P×D)和Fc＝1+∑(ki×fi)，

其中，fi对应于至少一个车辆使用参数，与一个车辆使用参数相关的每个数值fi是事先定义的，并且随着车辆使用参数的状态而改变，ki是每个车辆使用参数的权重因子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆使用参数在所述周期内被实时测量。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，用于确定在矿山车辙上行驶的自卸车轮胎所受应力的指标。

4.根据上述权利要求的方法，其特征在于，对于小于1分钟的周期确定自卸车轮胎所受应力的指标。

5.根据上述权利要求的方法，其特征在于，所述校正因子Fc通过计算机确定。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车辆使用参数是地形坡度、转弯半径、超载、车辙宽度、和积雪。

7.一种确定给定周期t内矿山车辙上行驶的自卸车轮胎所受应力的指标Ct的方法，自卸车和/或矿山设备包括用于实时测量车辆使用参数的装置，所述装置连接到存储元件和计算机，所述方法可以使用所述计算机确立在所述周期内自卸车轮胎所受应力的指标，这是通过计算给定周期t内用于测量运输载荷的装置测量的车辆运输载荷P与用于测量距离的装置测量的所述自卸车行驶距离D的乘积确立，所述乘积被校正因子校正Fc，

即，Ct＝Fc×(P×D)和Fc＝1+∑(ki×fi)，

其中，fi对应于通过用于测量所述车辆使用参数的装置测量的至少一个车辆使用参数，与一个车辆使用参数相关的每个数值fi是事先定义的，并且随着车辆使用参数的状态而改变，ki是每个车辆使用参数的权重因子。

8.在自卸车工作过程中以及在其环境中对自卸车测量的车辆使用参数的用途，是用于根据权利要求1所述的方法确定所述自卸车轮胎所受应力的指标。