轮胎拆装机的改进设计

    0 引言

    无论是对轮胎的维修、更换，还是对轮毂、轮边减速器等的检修作业，都需要拆卸轮胎。对于大型装备或车辆，轮胎的重量较大，手工拆卸带来很大不便，于是市场上出现了各式各样的轮胎拆装机，通过对比，我们选择了其中的一种(如图1所示）。该轮胎拆装机具有重量轻、调节使用方便等特点，但在使用过程中，也暴露出两个问题：一是轮胎支撑管与支架连接处的承载板强度不够，通过对大型轮胎的多次拆卸，造成承载板弯曲(如图2所示)。二是在装配时由于轮轴才能对中，造成使用不便。针对此问题，我们进行了改进设计，改进后的轮胎拆装机满足了使用要求。

    1 承载板的变形分析

    1.1 轮胎支撑管的受力分析

    在设计之初，轮胎拆装机承受轮胎重量的两支撑管（以下简称圆管)距离地面为25mm，为适应拆卸不同尺寸的轮胎，两圆管的中心距可调。对于某些装备，通常轮胎外径为1.22米，重量为337kg。针对该轮胎，当两圆官的中心距为416mm时，轮胎刚刚触及地面，此时为两圆管可调节的最大宽度，也是圆管的最大受力位置，故以此位置进行计算分析。圆管的受力分析如图3所示。

    由图3的受力分析可得出，每个圆管的受力P=178.8kg，受力方向与垂直线的夹角a=19.57°。另外，轮胎宽度的中心距离承载板178mm，计算时，将轮胎重量按均布载荷分配在钢管上。

    为简化计算，只计算承载板悬空的部分（图3中的100mm长的部分），在其与矩形管连接处视为固定支撑。圆管的长度则将按轮胎的宽度来计算，即两个178mm长度。

    1.2 有限元建模及结果分析

    已知轮胎拆装机采用的矩形管为60X40X3.5的矩形管，材料为Q235;圆管为4)45X11.5的无缝钢管，材料为35号钢;承载板为宽60mm、厚16mm的钢板，材料为Q235。承载板与车架的空间间隙为14mm。

    建立的有限元模型如图4所示，计算结果如图5和图6所示。

    计算结果表明：最大应力（如图6右图中的MX处）为250.6MPa，而Q235钢的屈服强度为235MPa，显然承载板会发生塑性变形，造成弯曲。

    计算结果还表明：承载板发生的最大变形位移出现在图6右图中的最左下角，其位移量为3.69mm。

    以上计算结果与实际情况基本相符。

    2 承载板的改进设计