農(nóng)業(yè)輪胎鋼絲圈上抽的原因分析及解決措施

解凱萍，趙興海，孟海獅，王 瑤

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度越來(lái)越高，農(nóng)業(yè)機(jī)械被廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)田作業(yè)[1]。各種農(nóng)業(yè)機(jī)械的不斷推廣，對(duì)農(nóng)業(yè)輪胎的需求越來(lái)越廣泛，而且近年來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械不斷升級(jí)，對(duì)農(nóng)業(yè)輪胎的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。對(duì)于農(nóng)業(yè)輪胎生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，保證生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定，減少質(zhì)量問(wèn)題，是企業(yè)生存的關(guān)鍵。

胎圈問(wèn)題，尤其是鋼絲圈上抽問(wèn)題始終是困擾輪胎生產(chǎn)企業(yè)的難題，因其涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝，影響因素很多[2-4]。本工作結(jié)合輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)工藝，對(duì)鋼絲圈上抽問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 存在的問(wèn)題

鋼絲圈上抽病象指的是胎圈部位鋼絲圈明顯上移、胎趾部位嚴(yán)重缺少材料的情況，如圖1所示。

圖1 鋼絲圈上抽病象

鋼絲圈上抽輪胎趾口寬度遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸，具有以下特點(diǎn)。

（1）涉及輪胎的規(guī)格較多，具有一定的普遍性。

（2）出現(xiàn)幾率較低（＜2%），且同一時(shí)期出現(xiàn)的輪胎規(guī)格無(wú)規(guī)律，同一規(guī)格出現(xiàn)無(wú)連續(xù)性。

（3）病疵長(zhǎng)度不超過(guò)150 mm、單側(cè)胎圈問(wèn)題居多。

2 原因分析及驗(yàn)證

2.1 成品斷面分析

對(duì)輪胎的病象位置進(jìn)行剖析（如圖2所示），發(fā)現(xiàn)其具有如下共性。

圖2 輪胎病象位置

（1）鋼絲圈明顯上移，造成胎圈的底部材料嚴(yán)重不足。

（2）對(duì)側(cè)鋼絲圈下移，趾口寬度比設(shè)計(jì)值略小。

（3）兩側(cè)胎體簾布反包高度存在明顯的差異（約為5～30 mm）。

（4）輪胎的胎趾位置有明顯被水胎擠壓的痕跡。

2.2 原因分析

根據(jù)斷面分析，鋼絲圈上抽是因鋼絲圈移動(dòng)造成胎圈材料不足，其原因可從內(nèi)部、外部進(jìn)行查找。

（1）半成品存放不當(dāng)使胎圈變形，影響其與水胎配合。

（2）定型不符合工藝要求，水胎牙子與半成品胎圈配合錯(cuò)位。

（3）水胎存在問(wèn)題，水胎牙子擠壓半成品胎圈。

（4）鋼絲圈直徑過(guò)大，造成胎圈的底部材料不足。

（5）胎體簾布筒上偏或鋼絲圈移動(dòng)，導(dǎo)致兩側(cè)胎圈受力不均。

（6）成型時(shí)胎體簾布定長(zhǎng)過(guò)大或過(guò)小，影響胎圈材料分布。

（7）胎體簾線伸張過(guò)大，導(dǎo)致胎圈的伸張變化不均勻。

2.3 原因驗(yàn)證

對(duì)以上原因進(jìn)行逐步驗(yàn)證。

（1）半成品存放不當(dāng)使胎圈變形。半成品懸空存放，胎圈局部受力，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，胎圈可見(jiàn)明顯變形、不平整，通過(guò)標(biāo)記存放半成品的胎圈長(zhǎng)軸、短軸位置，發(fā)現(xiàn)僅部分成品胎圈出現(xiàn)輕微軟膠邊。

結(jié)論：半成品的胎圈存放變形與鋼絲圈上抽關(guān)聯(lián)性很小。

（2）定型不符合工藝要求，水胎牙子與胎圈配合錯(cuò)位。定型后通過(guò)標(biāo)記水胎牙子與胎圈的配合錯(cuò)位處，發(fā)現(xiàn)成品胎圈無(wú)鋼絲圈上抽現(xiàn)象。

結(jié)論：半成品定型不符合工藝要求與鋼絲圈上抽關(guān)聯(lián)性很小。

（3）水胎存在問(wèn)題，水胎牙子擠壓胎圈。通過(guò)統(tǒng)計(jì)胎圈有問(wèn)題的輪胎所用的水胎以及解剖斷面，未發(fā)現(xiàn)固定規(guī)律。

結(jié)論：水胎牙子問(wèn)題與鋼絲圈上抽無(wú)明顯相關(guān)性。

（4）鋼絲圈直徑過(guò)大。選取某一規(guī)格輪胎，將鋼絲圈直徑增大2 mm，成品均未出現(xiàn)鋼絲圈上抽，只有局部出現(xiàn)趾口寬度稍小現(xiàn)象。同時(shí)通過(guò)計(jì)算問(wèn)題輪胎胎圈壓縮率發(fā)現(xiàn)，部分問(wèn)題輪胎胎圈材料稍微不足，其趾口寬度略小于設(shè)計(jì)值。

結(jié)論：鋼絲圈直徑過(guò)大、胎圈壓縮率不合理影響胎圈質(zhì)量，對(duì)鋼絲圈上抽有直接影響。

（5）成型時(shí)胎體簾布筒上偏或鋼絲圈移動(dòng)。選取某一規(guī)格輪胎，將胎體簾布筒整體上偏或局部上偏，成品胎圈出現(xiàn)對(duì)稱性的趾口軟邊或趾口窄現(xiàn)象，反包高度小的位置出現(xiàn)趾口軟邊，反包高度大的位置出現(xiàn)趾口窄現(xiàn)象。

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結(jié)論：成型時(shí)無(wú)論胎體簾布筒整體上偏還是局部上偏，均可能會(huì)導(dǎo)致成品輪胎出現(xiàn)趾口窄或趾口軟邊現(xiàn)象，原因是胎體簾布反包高度差異造成鋼絲圈受力不同。

（6）胎體簾布定長(zhǎng)過(guò)大或過(guò)小。選取某一規(guī)格輪胎，簾布定長(zhǎng)增大或者減小，成品輪胎出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的趾口軟邊、趾口窄現(xiàn)象。

結(jié)論：簾布定長(zhǎng)過(guò)大或過(guò)小與胎圈質(zhì)量存在關(guān)聯(lián)性，不確定是否影響鋼絲圈上抽問(wèn)題。

（7）胎體簾線伸張過(guò)大。通過(guò)計(jì)算出現(xiàn)鋼絲圈上抽的輪胎胎體簾線伸張值發(fā)現(xiàn)，簾線伸張過(guò)大情況所占的比例較小。

結(jié)論：胎體簾線伸張過(guò)大不是造成鋼絲圈上抽的直接因素。

綜上分析和驗(yàn)證，鋼絲圈上抽原因?yàn)樵O(shè)計(jì)的胎圈材料稍微不足，且胎圈受力過(guò)大或不均，使鋼絲圈發(fā)生位移，導(dǎo)致胎圈部位材料嚴(yán)重不足。

3 解決措施

針對(duì)上述確定的原因，制定如下解決措施。

（1）胎圈壓縮率減小至90%～98%。

（2）胎體簾線伸張值減小至1.025～1.030。

（3）胎里直徑與成型機(jī)機(jī)頭直徑比值取1.40～1.45。

按照以上思路進(jìn)行施工設(shè)計(jì)調(diào)整，成品輪胎未再出現(xiàn)鋼絲圈上抽問(wèn)題，趾口飽滿、寬度穩(wěn)定，如圖3所示。

圖3 合格輪胎胎圈

4 成品性能

隨機(jī)抽取施工設(shè)計(jì)調(diào)整后的輪胎進(jìn)行性能測(cè)試，成品輪胎各項(xiàng)性能均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

以14.9－24 8PR R1輪胎為例，采用W13試驗(yàn)輪輞進(jìn)行充氣外緣尺寸檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力為180 kPa。充氣輪胎的測(cè)量結(jié)果為：胎肩處外周長(zhǎng)3 747 mm，充氣外直徑 1 253 mm，充氣斷面寬383 mm，行駛面寬度 332 mm，花紋深度 35.8 mm。成品輪胎充氣外緣尺寸符合GB/T 1192—2017要求[充氣外直徑為1 258（1 239～1 297）mm，充氣斷面寬為377（363～400）mm]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼絲圈上抽病象的分析，從內(nèi)部、外部因素逐一進(jìn)行驗(yàn)證排查，最終得出胎體簾線伸張與胎圈壓縮率不合理是導(dǎo)致該病象產(chǎn)生的根本原因。通過(guò)適當(dāng)減小胎圈壓縮率和胎體簾線伸張值，并合理選取胎里直徑與成型機(jī)機(jī)頭直徑比值，很好地解決了該問(wèn)題。鋼絲圈上抽問(wèn)題的攻克也為解決其他胎圈問(wèn)題提供了思路，并不是單一的參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)才會(huì)導(dǎo)致胎圈問(wèn)題。鋼絲圈上抽問(wèn)題的解決，提高了農(nóng)業(yè)輪胎的胎圈質(zhì)量，使輪胎批量生產(chǎn)過(guò)程中工藝的穩(wěn)定性和成品輪胎的外觀質(zhì)量得到明顯提高，為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。