張亞輝，朱海濤，王 潔

（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

近年來(lái)，我國(guó)大力扶持基礎(chǔ)建設(shè)[1]，重型機(jī)械由此得到更廣泛的應(yīng)用[2-4]。在今后幾年內(nèi)挖掘機(jī)市場(chǎng)會(huì)持續(xù)火爆，預(yù)期挖掘機(jī)年銷售量會(huì)保持在13萬(wàn)臺(tái)左右。

為進(jìn)入挖掘機(jī)市場(chǎng)，同時(shí)給韓國(guó)工廠VOLVO輪式挖掘機(jī)提供配套輪胎，我公司決定開發(fā)9.00-20 14PR AEX2輪式挖掘機(jī)輪胎（14 t級(jí)）。9.00-20 14PR AEX2輪式挖掘機(jī)輪胎裝配車輛時(shí)單車裝8條輪胎，雙胎并裝，最高速度為40 km·h-1。

根據(jù)市場(chǎng)環(huán)境，需要設(shè)計(jì)一款牽引力、耐磨性能和外觀質(zhì)量均較好的產(chǎn)品?，F(xiàn)將9.00-20 14PR AEX2輪式挖掘機(jī)輪胎相關(guān)設(shè)計(jì)情況簡(jiǎn)介如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2980—2018《工程機(jī)械輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓及負(fù)荷》，確定9.00-20 14PR AEX2輪式挖掘機(jī)輪胎的技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 7.5，充氣外直徑（D′） 1 018（1 002.7～1 053.7） mm，充氣斷面寬（B′） 259（251.23～277.13） mm，速度 40 km·h-1，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 2 575 kg（充氣壓力為700 kPa時(shí)）。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

為保證成品輪胎充氣外緣尺寸符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，且輪胎充氣后有良好的使用性能，結(jié)合我公司的工藝情況，本設(shè)計(jì)D取1 018 mm，B取260 mm，輪胎外直徑膨脹率（D′/D）取1.009 9，斷面寬膨脹率（B′/B）取1.166。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

由于挖掘機(jī)輪胎的工作條件比較苛刻，常遇尖銳物體，同時(shí)需要較大扭轉(zhuǎn)力，輪胎不僅要具有良好的抗扭轉(zhuǎn)性能，還要有可靠的耐磨性能。本設(shè)計(jì)采取如下措施：

（1）增大b減小h，對(duì)b/B進(jìn)行合理取值，以提高輪胎抗扭轉(zhuǎn)性能；

（2）輪胎行駛面采用平滑結(jié)構(gòu)，以增大其與地面的接觸面積，提高耐磨性能[5]；

（3）優(yōu)化輪胎結(jié)構(gòu)，提高其行駛性能。

本設(shè)計(jì)b/B取0.92，其中b為240 mm，h/斷面高（H）為0.048，h為12 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

為使胎圈符合輪輞曲線，避免出現(xiàn)胎圈滑移和胎圈裂口等問(wèn)題，d值選取尤為關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，d取512 mm，C取178 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸為輪胎的應(yīng)力分隔線，一般情況下，在胎肩部位有較大的應(yīng)力集中，也是輪胎問(wèn)題的集中點(diǎn)，為此，在新設(shè)計(jì)輪胎材料分布中，需要將各個(gè)部件的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開，使應(yīng)力分散在斷面水平軸之上，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，H1/H2一般為0.9，本設(shè)計(jì)取0.865。

輪胎斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 輪胎斷面結(jié)構(gòu)示意

2.5 胎面花紋

挖掘機(jī)輪胎在作業(yè)過(guò)程中，路況往往較差，且有較多石塊和刺扎物，極易造成輪胎劃傷、損壞，因此花紋飽和度不易過(guò)大；同時(shí)由于挖掘機(jī)在使用過(guò)程中需要較大的扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致其輪胎胎面花紋發(fā)熱量較大，需要合理的花紋節(jié)距和胎面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行散熱[6]，因此本設(shè)計(jì)采用大花紋塊，并在花紋塊之間增加加強(qiáng)膠，保證花紋塊間的連接力，以防止輪胎出現(xiàn)掉塊及不耐磨等早期損壞。設(shè)計(jì)花紋深度為20 mm，花紋飽和度為76.25%，花紋周節(jié)數(shù)為24。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

針對(duì)挖掘機(jī)輪胎惡劣的使用環(huán)境，胎面采用耐磨配方膠料，同時(shí)考慮到輪胎需要較大的扭轉(zhuǎn)性，基部膠選取生熱低、抗撕裂的配方，本設(shè)計(jì)胎面膠寬度為330 mm，冠部厚度為29 mm，胎肩厚度為25 mm。

胎面采用纏繞法成型，以減小膠料擠出的氣孔率，降低不合格品率，進(jìn)一步提高胎面質(zhì)量的精確度。

3.2 胎體

胎體采用6層簾布，前2層簾布采用1870dtex/3 V1錦綸6簾布，后4層采用1400dtex/3V1錦綸6簾布，胎體簾線角度為34°，胎冠簾線角度為55°，簾線假定伸張值為1.028 5，可保證輪胎充氣后達(dá)到理想尺寸及穩(wěn)定的安全倍數(shù)。

三維輪胎如圖3所示。

圖3 三維輪胎示意

3.3 胎圈

采用雙胎圈結(jié)構(gòu)，鋼絲圈采用直徑為0.9 mm的鍍銅回火胎圈鋼絲，排列方式為7×7，胎圈部位采用整周纏繞，保證胎圈鋼絲間的粘合性，降低胎圈爆裂的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 成型

采用半芯輪式成型機(jī)成型，機(jī)頭直徑為660 mm，機(jī)頭寬度為516 mm，采用2-2-2成型方式。

3.5 硫化

采用雙模定型硫化機(jī)硫化，硫化條件為：外壓蒸汽溫度 （200±5） ℃，過(guò)熱水溫度 （210±8）℃，過(guò)熱水壓力 （2.3±1） MPa，總硫化時(shí)間100 min。

4 成品性能

成品輪胎加工時(shí)，胎面溝出溝深度為1～2.5 mm時(shí)為合格品，同時(shí)，胎圈邊部的修剪膠邊膠條最大殘留量不應(yīng)超過(guò)3 mm，無(wú)內(nèi)胎輪胎的胎圈順胎趾邊部應(yīng)修剪整齊，不能出現(xiàn)鋸齒狀，不能傷及簾線層。

在胎面溝深度不大于1 mm或長(zhǎng)度大于2.5 mm時(shí)，需要修補(bǔ)輪胎，輪胎修補(bǔ)后根據(jù)其性能可定為合格品或等外品。

成品性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

新設(shè)計(jì)的9.00-20 14PR AEX2輪式挖掘機(jī)輪胎在蘇州湖州實(shí)驗(yàn)廠已完成初步測(cè)試，行駛時(shí)間達(dá)到2 000 h，符合開發(fā)預(yù)期。