14.00-24 28PR T17礦山工程機(jī)械輪胎的設(shè)計(jì)

侯慧錦

（徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

近年來，國(guó)家強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，帶動(dòng)了采礦業(yè)迅速發(fā)展，礦山工程機(jī)械輪胎需求量不斷增長(zhǎng)，品種不斷增多。由于使用環(huán)境惡劣，礦山工程機(jī)械輪胎要求具有較好的耐磨、抗刺扎、抗切割和抗崩花掉塊性能。我公司開發(fā)的14.00-24 28PR T17 礦山工程機(jī)械輪胎用戶反映性能良好?，F(xiàn)將其結(jié)構(gòu)和施工設(shè)計(jì)情況簡(jiǎn)介如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)客戶要求并參照中國(guó)輪胎輪輞標(biāo)準(zhǔn)年鑒，確定14.00-24 28PR T17 礦山工程機(jī)械輪胎主要技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞10.00；充氣外直徑（D′）1370（1348～1392） mm，充氣斷面寬（B′）375（360～397） mm；最高行駛速度10 km·h-1時(shí)，充氣壓力925 kPa，額定負(fù)荷 10000 kg；最高行駛速度50 km·h-1時(shí)，充氣壓力650 kPa，額定負(fù)荷5600 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

由于礦山輪胎速度低、負(fù)荷大、胎體簾布層數(shù)多，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及我公司實(shí)際生產(chǎn)工藝，并結(jié)合錦綸簾線的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)D取1365 mm，B取347 mm，外直徑膨脹率（D′/D）為1.003，斷面寬膨脹率（B′/B）為1.081。輪胎充氣后D′/D小，輪胎的耐磨和抗刺扎性能提高。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎胎冠形狀的主要參數(shù)，設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響輪胎的使用性能。b過大，胎肩厚度大、生熱高、散熱困難，容易引起胎肩、胎冠脫層，縮短輪胎的使用壽命；b過小，輪胎與地面接觸面積小，接地壓力大，輪胎耐磨性能差。綜合考慮，本設(shè)計(jì)b取302 mm，h取25 mm，b/B為0.87，h/H為0.0668。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

為保證輪胎在行駛過程中胎圈與輪輞配合緊密、不打滑，且易于輪胎裝卸，本次設(shè)計(jì)d取616 mm，C取254 mm，胎趾傾角為5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎在使用過程中法向變形最大的位置，H1/H2過小，即斷面水平軸偏低，接近下胎側(cè)，輪胎行駛過程中應(yīng)力、應(yīng)變集中在胎圈部位，易造成胎圈爆破；H1/H2過大，即斷面水平軸較高，應(yīng)力和應(yīng)變集中于胎肩部位，容易造成肩空和肩裂。綜合考慮，本設(shè)計(jì)H1取177 mm，H2取197.5 mm，則H1/H2為0.896。輪胎斷面如圖1所示。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

胎面花紋為加寬塊狀花紋。這種花紋具有花紋塊大、耐磨、抗刺扎和不易掉塊的特點(diǎn)?；y溝壁傾角取10°，花紋溝底部采用半徑5 mm小圓弧與溝壁相切，形成向上開放的U形溝槽，使花紋溝具有良好的自潔性，不易夾石子，不易產(chǎn)生基部裂口?；y深度取25 mm，基部膠厚度為花紋深度的30%。為了提高胎冠耐磨性能，取64.8%的較大花紋飽和度。胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

2.6 胎圈排氣線

由于礦山工程機(jī)械輪胎負(fù)荷大、簾布層多、胎圈寬度較大，在產(chǎn)品成型過程中易出現(xiàn)胎圈空及胎圈皺褶等質(zhì)量缺陷，造成胎圈部位簾布層間存在較多氣體，在硫化過程中這些氣體無法排出，在胎圈部位形成氣疤。

本設(shè)計(jì)在輪胎胎趾和胎踵部位設(shè)置排氣線，沿輪胎圓周26等分，一方面有利于排氣，減少胎圈出現(xiàn)疤痕；另一方面增大胎圈與輪輞的摩擦力，防止胎圈與輪輞滑動(dòng)。

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用三方四塊結(jié)構(gòu)，由2塊胎冠膠和2塊胎側(cè)膠組成。胎冠膠由耐磨性能好的上層胎面膠與生熱低的下層胎肩膠復(fù)合而成，在提高輪胎耐磨性的同時(shí)降低胎面與簾布層間的生熱，減少輪胎胎冠、胎肩脫層現(xiàn)象。胎面冠部寬度為550 mm，厚度為33 mm，長(zhǎng)度為2810 mm，質(zhì)量為51.5 kg。

由于礦山工程機(jī)械輪胎使用條件惡劣，胎側(cè)碰傷、刮傷是常見現(xiàn)象。為此，采用加厚胎側(cè)的方法提高胎側(cè)的防擦性能。本設(shè)計(jì)胎側(cè)厚度比常規(guī)胎側(cè)厚度增大2 mm，胎側(cè)寬度為310 mm，長(zhǎng)度為2750 mm，厚度為8 mm，質(zhì)量為15.5 kg。

3.2 胎體和緩沖層

本設(shè)計(jì)輪胎負(fù)荷大，因此要求胎體強(qiáng)度高。胎體采用16層高強(qiáng)度1400dtex/3錦綸66浸膠簾布（12V1+4V2）；緩沖層采用2層930dtex/2錦綸66簾布（2V2），以增強(qiáng)冠部抗沖擊性能。緩沖層采用一寬一窄結(jié)構(gòu)，最寬層延至水平軸上方，一方面使緩沖端點(diǎn)避開肩部應(yīng)力集中點(diǎn)，減少胎肩脫空現(xiàn)象；另一方面加強(qiáng)上胎側(cè)強(qiáng)度，減少由于輪胎屈撓變形大而導(dǎo)致的胎側(cè)開裂現(xiàn)象。胎體簾布裁斷角度為33°，胎體安全倍數(shù)11.5。

3.3 胎冠簾線角度

胎冠簾線角度直接影響輪胎的外緣尺寸和耐磨、抗刺扎和抗切割性能。本設(shè)計(jì)胎冠簾線角取較大值55°，以增強(qiáng)輪胎冠部剛性，減小輪胎充氣后外緣尺寸膨脹率，提高輪胎耐磨和抗刺扎性能。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用直徑1.0 mm的回火胎圈鋼絲，排列方式為10×9，三鋼絲圈結(jié)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)胎圈較寬，為使胎圈與輪輞緊密配合，鋼絲圈采用大小圈結(jié)構(gòu)，1和2號(hào)鋼絲圈為小圈，直徑為630 mm，3號(hào)鋼絲圈為大圈，直徑為639 mm，鋼絲圈安全倍數(shù)大于9倍。

3.5 成型

成型采用LCX-3B成型機(jī)，成型機(jī)頭為卸鼓肩式，成型機(jī)頭直徑為900 mm，簾布假定伸張值為1.035，成型機(jī)頭寬度為675 mm，胎體簾布成型方式為4-4-4-4，胎面采用側(cè)包冠工藝。

3.6 硫化

采用立式硫化罐硫化，外壓蒸汽壓力為（0.28±0.02） MPa，過熱水進(jìn)口壓力為2.6～2.7 MPa，過熱水溫度為（165±5） ℃，循環(huán)水壓力≥2.0 MPa，硫化總時(shí)間為235 min。

4 工藝管理

由于本設(shè)計(jì)輪胎使用條件苛刻，為保證輪胎使用質(zhì)量，生產(chǎn)過程中應(yīng)重點(diǎn)控制以下幾個(gè)方面。

（1）胎面各部位尺寸、簾布尺寸符合施工表要求，保證材料分布均勻，避免應(yīng)力集中。

（2）成型過程中反包簾布拉緊、壓實(shí)，正包簾布?jí)簩?shí)，避免出現(xiàn)胎圈空、胎圈皺褶現(xiàn)象，影響輪胎成品質(zhì)量。

（3）簾布筒和胎側(cè)上正，避免成品輪胎兩側(cè)的胎圈寬窄不一。

（4）多次定型，保證水胎充分舒展，避免成品輪胎胎里皺褶。

（5）輪胎出模后及時(shí)后充氣，減小簾線收縮率，避免胎冠、胎肩早期脫層現(xiàn)象。

5 成品輪胎性能

5.1 外緣尺寸

安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞10.00上的成品輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下，D′和B′分別為1368 mm和370 mm，符合設(shè)計(jì)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2 物理性能

成品輪胎的物理性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，成品輪胎物理性能達(dá)到相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎物理性能

5.3 耐久性能

按照 GB/T 30193—2013對(duì)成品輪胎進(jìn)行耐久性能試驗(yàn)，當(dāng)累計(jì)行駛時(shí)間達(dá)到47 h時(shí)輪胎未損壞，增大20%負(fù)荷繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至輪胎損壞，結(jié)果如表2所示。從表2可以得出，輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為53.25 h，累計(jì)行駛里程為798.75 km，輪胎耐久性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 成品輪胎耐久性能試驗(yàn)

6 結(jié)語

本設(shè)計(jì)14.00-24 28PR T17 礦山工程機(jī)械輪胎的充氣外緣尺寸、物理性能和耐久性能均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，成品輪胎外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良。該產(chǎn)品批量生產(chǎn)并投入市場(chǎng)后，受到用戶一致好評(píng)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。