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矿用自卸卡车在露天煤矿的成本中占有较大的比重，而轮胎消耗成本约占运输成本的20%~30%。因此有必要对 TKPH 值与行驶速度的关系作深入细致的分析，出两者的内在联系，为制定相应的措施提供科学依据。而轮胎TKPH 值用于评估轮胎工作能力，主要从车辆的载荷、车速、运输距离、环境温度几个方面进行综合计算，得出一个现场实际的 TKPH 值，与轮胎制造的标准值进行比较。如果高于标准值，则轮胎易产生高温，短期内会使轮胎内层的橡胶损坏，轮胎因此缩短了使用寿命，甚至报废。本文以黑岱沟露天煤矿2018年3~5月份的现场运行数据为基础，对矿用重型自卸卡车轮胎现场TKPH 值进行计算分析。
1 黑岱沟露天煤矿简介
黑岱沟露天煤矿是一座年产3400吨原煤的大型露天煤矿，现有9种型号102台卡车，主要使用36.00R51、37.00R57、40.00R57、46/90R57、53/80R63、59/80R63六种型号的轮胎，轮胎种类多，数量大，管理难度大。近5年自有卡车年均消耗轮胎374条，每年的轮胎成本约占变动可控成本的13%。
2 矿用自卸卡车轮胎基本结构2.1 工程机械轮胎的三种类型
矿用重型自卸卡车使用的轮胎为工程机械轮胎，也就是俗称的工程巨胎，主要分为实心胎、斜交胎与子午胎三种结构。
实心轮胎是与充气轮胎（空心轮胎）对应的一种轮胎。胎体是实心的。不用帘线作骨架，不必充气，故不需内胎或气密层。
斜交胎指构成胎体的帘线与轮胎的行驶方向呈一定角度（38度左右）的轮胎。
子午胎的胎体帘线的排列与轮胎行驶方向呈90度或者接近90度的结构，利用带束层来提高强度的轮胎。相对斜交轮胎，子午胎具有良好的操纵稳定性能和转弯性能，良好的耐磨性能，生热少，滚动阻力低，节省燃油，牵引能力强，打滑少。
2.2 子午线轮胎的基本结构
目前，大部分矿用自卸卡车轮胎为子午线轮胎，主要
浅谈矿用重型自卸卡车轮胎现场TKPH 值计算及分析
康爱军
（国能准能集团黑岱沟露天煤矿 内蒙古 鄂尔多斯 010300）
摘要：对矿用重型卡车轮胎的结构进行简介，详细说明了轮胎的TKPH 值的定义及计算方法。以黑岱
沟露天煤矿卡车轮胎现场运行数据为基础，对卡车现场运行TKPH 值进行计算，分析轮胎现场TKPH 值超过设计值的危害。通过生产现场TKPH 值的计算，出合理控制车速、装载量、及时有效的换位等措施有效控制轮胎热损伤，降低轮胎损耗，提高轮胎使用寿命。
关键词：轮胎；TKPH；热损伤；管控措施
结构如下。
胎面。胎面是轮胎与地面接触的部分。胎面提供牵引力，具有长久的耐磨及耐切割性。胎面花纹深度和设计因使用现场和应用而不同。
胎体。胎体包含充气介质。胎体强度越大，其能容纳的气压越高。斜交胎和带束斜交轮胎胎体使用几层有角度的纤维层以获取强度。子午胎只有一层钢丝帘布。
带束层。带束层安置在胎面和胎体中间，用以将这些部件结合起来。带束层也能够分散路面冲击以保护胎体。在带束斜交轮胎和子午胎结构中，带束层限定了轮胎的直径。同时带束层能够提供良好的胎面抗冲击能力和耐穿透性。
胎圈。胎圈由高强度的钢丝束组成。通过胎圈将轮胎固定到轮辋。斜交胎和带束斜交轮胎可能有多条胎圈。子午胎有一条粗大的钢丝圈。
胎侧。胎侧是轮胎侧面覆盖的防护胶。胎侧配方具有良好的曲挠性，且不会出现龟裂。同时具有耐切割性，形成一道保护胎体免受风化的屏障。
内衬层。轮胎内的一层特制的橡胶配方，将渗透几率降至最低。在无内胎型设计中，内衬层和轮辋及O 型圈共同容纳充气介质。参见图1。
3 矿用自卸卡车轮胎TKPH 值计算方法3.1 TKPH 值定义
TKPH(吨公里/小时)是用于表达轮胎的工作能力的符号。TKPH
是轮胎的最大允许内部运行温度的函数。一
图1 子午线轮胎结构图
条轮胎的TKPH取决于其结构，并根据规格和类型而变化。
TKPH=Q m×V m.
Q m=每条胎的平均负荷
V m=运行周期平均速度，用千米/小时来表示
每条胎的平均负荷（Q m）:
Q c=负载车辆的单胎的负荷。
Q v=空载车辆的单胎的负荷。
理论上，每条胎的Q m值都应该计算。然而，在实际应用中，一般情况下无法获得具体的轮胎负荷，因此我们假定同一轴上的每一条胎承载相同的负荷。当计算前轴和后轴上每一条胎的平均负荷时，获取的最大的Q m值将用于计算TKPH值。
在大多数情况下，对于一台两轴自卸车，负载车辆总重（空载重量+有效载荷）的分布：前轴（单轮）为33.3%，后轴（双轮并装）为66.7%。当空载时，前轴几乎始终最重。因此，最大的Qm值几乎始终在前轴上。
3.2 作业现场TKPH值的计算
生产现场TKPH值计算公式为：Q m× V m×K1×K2
运距是否超过5千米与环境温度是计算生产现场TKPH值必须要考虑的两个要素，K1为运距长度系数，K2为环境温度系数。当运距长度超过5千米时，通过运用K1系数来修正计算结果。当环境温度高于或低于38℃时，通过运用K2系数来修正计算结果。如表1、2为国内矿用重型卡车轮胎制造商青岛赛轮金宇集团制造轮胎时所使用的K1、 K2系数。
经计算，若轮胎的TKPH值大于实际现场TKPH值，该轮胎适合于现场应用；若轮胎的TKPH值小于实际现场TKPH值，该轮胎不适合于现场应用。
米其林、普利司通、固特异为矿用重型自卸卡车轮胎的主要制造商，三家计算公式相同，但K1、K2系数不一致。负载和速度的计算，米其林采用单胎单趟一次往返的计算方式，挑选速度最快的极端情况综合选择配方，普利司通采用单胎一个班次运行的综合里程、综合时间进行计算，固特异采用单胎单趟一次往返的计算方式，取平均值。
4 黑岱沟露天煤矿自卸卡车轮胎TKPH值计算与分析
4.1 生产现场TKPH值计算
米其林、普利司通、固特异三个国际轮胎生产厂家都有各自的TKPH计算方法，本文从三个方面考虑计算方法：（一）轮胎使用量较多，具有代表性；
（二）计算方法相对详细，而且所用数据具体准确可读取；
（三）计算方法与轮胎品牌对应。最后选用综合的TKPH计算方法，对黑岱沟露天煤矿408#、410#830E卡车和501#、217#930E卡车的前后轮每次装载的TKPH值进行计算。
计算公式：TKPH=Q×V×K1×K2
为确保数据的准确性，数据统计时以下几种情况需要人为筛选掉：①空重运距相差比较大，如空车长距离；②
L运距长度（千米）K1
L运距长度
（千米）
K1
L运距长度
（千米）
K1
L运距长度
（千米）
K1
L运距长度
（千米）
K1
11 1.1321 1.1931 1.2141 1.23
12 1.1422 1.1932 1.2142 1.23
13 1.1523 1.2033 1.2243 1.23
14 1.1624 1.2034 1.2244 1.23
5 1.0015 1.1625 1.2035 1.2245 1.23
6 1.0416 1.1726 1.2036 1.2246 1.23
7 1.0617 1.1727 1.2137 1.2247 1.23
8 1.0918 1.1828 1.2138 1.2248 1.23
9 1.1019 1.1829 1.2139 1.2249 1.23
10 1.1220 1.1930 1.2140 1.2250 1.23
表1 K1系数表
环境温度
Vm
15度17.5度20度22.5度25度27.5度30度32.5度35度37.5度40度42.5度45度47.5度50度Km
100.6350.6610.6900.7210.7550.7920.8330.8790.9300.988 1.087 1.220 1.389 1.613 1.923 120.6760.7010.7270.7560.7870.8210.8570.8970.9410.990 1.071 1.176 1.304 1.463 1.667 140.7090.7320.7570.7830.8120.8420.8750.9110.9490.991 1.061 1.148 1.250 1.373 1.522 160.7360.7570.7800.8050.8310.8590.8890.9210.9550.992 1.053 1.127 1.212 1.311 1.429 180.7580.7780.8000.8230.8470.8730.9000.9290.9600.993 1.047 1.111 1.184 1.268 1.364 200.7770.7960.8160.8380.8600.8840.9090.9360.9640.994 1.042 1.099 1.163 1.235 1.316 210.7850.8040.8240.8440.8660.8890.9130.9390.9660.994 1.040 1.094 1.154 1.221 1.296 220.7930.8110.8300.8500.8710.8930.9170.9410.9670.994 1.038 1.089 1.146 1.209 1.279 240.8070.8240.8420.8610.8810.9010.9230.9460.9700.995 1.034 1.081 1.132 1.188 1.250 260.8190.8350.8520.8700.8890.9080.9290.9500.9720.995 1.032 1.074 1.121 1.171 1.226 280.8300.8450.8620.8780.8960.9140.9330.9530.9740.996 1.029 1.069 1.111 1.157 1.207 300.8390.8540.8700.8860.9020.9200.9380.9560.9760.996 1.027 1.064 1.103 1.145 1.190 320.8
480.8620.8770.8920.9080.9240.9410.9590.9770.996 1.026 1.060 1.096 1.135 1.176 340.8550.8690.8830.8980.9130.9280.9440.9610.9780.996 1.024 1.056 1.090 1.126 1.164 360.8620.8750.8890.9030.9170.9320.9470.9630.9800.997 1.023 1.053 1.084 1.118 1.154 380.8690.8810.8940.9070.9210.9350.9500.9650.9810.997 1.022 1.050 1.080 1.111 1.145 400.8740.8860.8990.9120.9250.9380.9520.9670.9820.997 1.020 1.047 1.075 1.105 1.136 420.8800.8910.9030.9160.9280.9410.9550.9680.9820.997 1.019 1.045 1.071 1.099 1.129 440.8840.8960.9070.9190.9310.9440.9570.9700.9830.997 1.019 1.043 1.068 1.095 1.122 460.8890.9000.9110.9220.9340.9460.9580.9710.9840.997 1.018 1.041 1.065 1.090 1.117 480.8930.9040.9140.9250.9370.9480.9600.9720.9850.997 1.017 1.039 1.062 1.086 1.111 500.8970.9070.9170.9280.9390.9500.9620.9730.9850.998 1.016 1.037 1.059 1.082 1.106表2 K2系数表
7
装载量特别低，小于60%；③往返时间特别长，大于1个小时；④排除特殊情况干扰。
4.2 生产现场TKPH值分析
米其林品牌830E、930E轮胎设计值为1152和1584，通过3~5月数据统计，超出设计值的装车占35.9%
和23.6%，830E前轮有三分之一、930E前轮有四分之一TKPH值超过设计值。后轮由于在空车时重量分配少，超过设计值的比较少。
TKPH值超过设计值主要原因分析。
TKPH值超过设计值主要原因是超速、超载和长运距。由于830E、930E卡车有超载保护装置，所以从表中可以看出，影响TKPH值的关键还在于速度。通过演算，当运距7km，按额定装载，830E往返平均速度不超过20km/h，大约21分钟，TKPH值1140左右，正好不超，往后速度每增加1km/h，TKPH值增加约55，930E往返平均速度不超过21.5km/h，大约19分半，TKPH值1575左右，正好不超，往后速度每增加1km/h，TKPH值增加约70。
4.3 轮胎现场TKPH值超过设计值的危害
轮胎的TKPH值是反映引起轮胎温度升高诸因素影响的关系，表示轮胎生热限度，用来限定轮胎使用工况的一个指标。目的是使轮胎在使用过程中不出现高温从而延长使用寿命，使轮胎的使用载重，行驶速度限制在轮胎的工作能力相适应的范围内。因此，每一种规格的轮胎都有一个确定的载荷速度极限值，即TKPH值。只要按TKPH值选择使用轮胎，就可以有效地延长使用寿命。
根据现场使用经验，设计TKPH值越高的轮胎，其耐热性越好，耐切割性越差。不同的轮胎厂家根据作
业现场的实际工况，采用合理的橡胶配方、花纹设计等，使轮胎在现场运行时，耐热性与耐切割性达到一个均衡。
若生产现场TKPH值大于设计值，会导致轮胎在运行过程中发生热损伤，其中热剥离、鼓包、脱胶为轮胎热损伤的主要形式，超载、超速、急转弯等人为因素及运距远是导致轮胎热损伤的主要原因。
5 如何通过TKPH值控制轮胎热损伤
控制措施主要包括两部分，一部分是新购轮胎设计配方的调整，也就是提高轮胎设计TKPH值。第二部分是对目前轮胎的合理使用，通过数据分析，超出的主要集中在轮胎设计值的100%~120%区间，更严重的比较少（830E 不到10%、930E不到4%），通过速度、载重和运距管理，也可以把TKPH值控制在设计值以内。
5.1 采用科技手段准确计算现场TKPH值
每年轮胎采购前，根据现场实际情况对生产现场实际TKPH值进行计算，根据实际TKPH值选购轮胎。在计算时要求有准确的称重载荷、运距数据，必须配备准确、稳定的称重系统。要求在驾驶室内配置显示器，司机可在驾驶室内观察装载情况，在卡车两侧配置液晶数字显示器，实时显示载重量，便于电铲司机观察装载情况，称重系统应具有车速联锁保护及报警功能，当卡车超载时能够自动报警并限
制车速，称重系统应具有故障自诊断功能，当称重系统发生故障时，能够在司机室内显示故障信息。要求称重系统需通过车架及悬挂的传感器读取数据综合计算装载重量。
5.2 做好轮胎匹配，定期进行换位
矿用重型自卸卡车后轮一般为双胎，双轮并装结构的两个轮胎在运行时同单一轮胎一样。
对使用双胎的车轴，如果轮胎直径相差过大, 就会使直径较大的轮胎超载、过热，导致运行TKPH值大于设计值，从而加快轮胎磨损。因此, 同一轴上的轮胎必须是同规格、同花纹类型、同层级轮胎。不要把磨损程度不同或不同厂家的轮胎装在一起。
同一汽车的轮胎在不同安装位置的磨损程度是不均匀的。一般前轮磨损较后轮轻, 左侧和右侧车轮以及后轮的内、外档磨损也不一样。轮胎磨损后，其TKPH值也会发生变化，应视其磨损情况定期调换安装位置, 同轴的轮胎同时更换。这样, 可减少轮胎磨损的不均匀，减少轮胎热损伤，增加轮胎使用的寿命。
5.3 严格控制卡车车速
字母含义计算方法相关数据读取方式
Q单胎平均
载重Q=（空载单胎载重+重载单
胎载重）/2
小松卡车行车数据
V每次装载
平均速度
V=往返运距/往返时间小松卡车行车数据
K1运距修正
系数往返运距大于7km取1.09，
小于7km取0.997。
米其林轮胎技术手册
K2温度修正
系数
环境最高温度小于25度取
0.819，小于37度取0.997。米其林轮胎技术手册
表3 现场TKPH值计算表
设备编号总测算
车数
轮胎设计
TKPH
前轮
TKPH
后轮
TKPH
平均最高平均最高
408#36511152103318686181015 410#436911529781750764972 501#369615841278217412071786 217#211015841342213310731745表4 2018年3~5月830E、930E卡车现场TKPH值
设备编号总测算
车数
轮胎设计
TKPH
前轮TKPH超设计TKPH100%-110%110%-120%120%-130%130%-140%140%-150%大于150%
平均最高车数百分比车数百分比车数百分比车数百分比车数百分比车数百分比车数百分比
401#3651115236511868126734.70%60116.46%3609.86%190 5.20%93 2.55%220.60%10.03% 40
2#4369115243691750162137.10%63414.51%53612.27%290 6.64%133 3.04%250.57%30.07% 501#369615843696217489524.22%50613.69%2727.36%107 2.90%100.27%00.00%00.00% 217#211015842110213348623.03%25111.90%1497.06%80 3.79%60.28%00.00%00.00%表5 超出设计TKPH值比例统计
8
9
合理提速，降低重载车速，避免急刹车、急转弯，降低轮胎运行TKPH 值，有效减少轮胎热损伤。如果卡车运行速度过高，还会导致轮胎在单位时间内变形次数增加, 承受更大的冲击载荷, 除引起轮胎内部发热造成热损伤外, 急速转弯及紧急制动的次数也会增加, 造成轮胎的异常磨损，甚至造成胎圈损坏, 胎面严重磨损。
5.4 合理装载
卡车额定载重由卡车发动机功率、前后桥重量分配、车身结构件强度、轮胎负荷等因素共同确定，是卡车行驶最经济、效率最高的装载重量，如实际装载量较额定载重过低，会造成设备能力下降和运行成本升高，超过额定载重又会损坏设备、升高运行成本也存在安全隐患。装车率即实际装载量与额定
装载量的百分比，卡车实际装车量与额定载重的误差在±10%为最优装车量，即电铲装车率在90%~110%区间，如额定载重为220吨的830E 卡车最优装载量在193.5吨到236.5吨，额定载重为290吨的930E 卡车最优装载量在261吨到319吨。最优装载量是
综合卡车生产效率、燃油成本、轮胎TKPH 值等运行因素最经济，而且对整车结构件、轮胎损伤程度较小。
同时在几种特殊情况下必须适当减少装车量：（1）装车循环路线中有较长重车下坡路段，因为卡车前后桥负荷分配为1:2，重车下坡整车重心前移，两前轮局部超载，损坏轮胎。
（2）运距大于4公里，轮胎极易高温热剥离，适当减少装车量可以避免长运距重车行驶给轮胎带来的损伤。
（3）路面行驶条件较差，颠簸严重，适当减少装车量，避免撒货。
6 结语
轮胎TKPH 值, 是轮胎制造厂所规定的轮胎工作能力。选择轮胎的 TKPH 值, 必须依据生产作业实际情况, 由于轮胎前、后轮所受负荷的不同, 在计算现场TKPH 时，前轮、后轮分别计算, 并要考虑重车上、下坡时给轮胎带来的负荷变化。而准确的计算现场TKPH 值，并选择合适的轮胎，通过合理控制车速
、装载量、及时有效的换位等措施能有效控制轮胎热损伤。
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康爱军（1972-），男，内蒙古赤峰克什克腾旗人，工程师，本科，2013年1月毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任国能准能集团黑岱沟露天煤矿运输队队长，长期从事煤炭、机电相关管理工作。
轮胎寿命 固特异媒体等合作。政府出台相应的落户补贴等优惠政策，吸引优秀人才。同时，通过媒体加大对招纳人才的宣讲力度，发挥媒体的舆论引导性作用。除此之外，机械设计企业也应在薪资、福利等方面作出一定的调整，让优秀人才加入到机械设计及自动化节能设计理念的实践中来，通过分发红利、股份、合理的奖励机制等激发和调动人才工作的主动性、积极性，为机械设计自动化节能设计理念的落实夯实人才根基。
3.3定人员组团队合理实施监管工作
伴随着我国经济建设水平的不断提高，机械制造和自动化发展水平也在不断提高。为有效解决机械设
计及自动化节能设计理念落实中存在的监管不到位问题，机械设计行业负责人可以结合本企业的实际发展概况和员工自身的工作特点，挑选出技术精、经验足、能吃苦、干实事的工作人员组成监管队伍，时时对现场进行巡查，当出现故障性问题时第一时间进行解决，将不良事态扼杀在萌芽里。同时，可与智能化设备有机结合起来，远程监管、智能化审核，以智能化标准核验自动化设备材料，确保其材质、性能在规范和
标准内进行。以高标准化推动高质量化，源源不断地为机械设计及自动化节能设计理念落实监管工作开展提供内驱力，推动其朝着系统化、规范化、智能化、科学化方向发展。
4结语
机械设计及自动化节能设计理念的落实，有利于机械行业增强自身核心竞争力，提升综合实力，从而在激烈的市场竞争中占据有利地位。因此，要审慎选材、科学选材，转变思路广纳贤才，定人员、组团队、合理实施监管工作，多位一体，多举措并行，全方位、立体化提升机械行业发展质量，推动其朝着绿环保、规范科学可持续方向发展。
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（上接第5页）
卡车往返时间装载量往返运距往返平均速度TKPH 值
830E 0:17:01231.28.128.6 1658 830E 0:15:51222.8830.3 1736 830E 0:15:40228.17.528.7 1660 830E 0:15:59234.57.528.2 1643 830E 0:12:29224.9 6.229.8 1714 830E 0:16:22222.28.932.62150 930E 0:21:28294.710.128.23 2073 930E 0:23:29298.310.727.34 2016 930E 0:21:3030310.529.30 2173 930E 0:22:11274.910.428.13 2016 930E 0:20:222889.427.69 2017 930E
0:15:25
320.3
7.1
27.63 2092
表6 TKPHZ 值抽样表
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