60×25.00－25 50PR煤礦井下用工程機械輪胎的設計

余文剛，姜新民，焦世新

（新疆昆侖工程輪胎有限責任公司，新疆 庫爾勒 841011）

煤礦井下用斜交工程機械輪胎由于胎體較厚，抗刺扎性能較好，因此仍具有較大的市場空間。我公司針對客戶要求，開發了系列胎體強度高、抗刺扎性能好的煤礦井下用斜交輪胎。現將60×25.00－25 50PR煤礦井下用工程機械輪胎設計情況簡介如下。

1 技術要求

根據客戶要求，確定60×25.00－25 50PR煤礦井下用工程機械輪胎的技術參數為：標準輪輞 19.50/2.5，花紋類型不對稱混合花紋，充氣外直徑（D′）（1 530±15.3） mm，充氣斷面寬度（B′）（635±19.05） mm，標準充氣壓力1 200 kPa，標準負荷35 000 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬度（B）

合理設計輪胎模具尺寸是保證成品輪胎充氣外緣尺寸符合設計要求及獲得良好使用性能的關鍵。由于胎面采用混合花紋，同時參考我公司相近規格輪胎的外直徑膨脹率（D′/D）和斷面寬度膨脹率（B′/B），本次設計D取1 515mm，B取625 mm，D′/D為1.009 9，B′/B為1.016。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高(h)

由于速度要求較低，為了保證輪胎的耐磨性能和負荷能力，延長輪胎使用壽命，最大限度地增大輪胎接地面積，減小單位面積壓力，b應取較大值。本次設計b/B取0.832 0，則b為520 mm；h取6 mm，則h/b為0.011 6。胎面采用一段弧，下胎側連接弧取值較大，使下胎側向胎圈部位平緩過渡，以提高胎面耐磨性能，解決防水線部位易發生缺膠、裂口等外觀質量問題。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

輪胎行駛時胎圈部位受力較大，為保證胎圈與輪輞配合緊密，防止胎圈與輪輞滑移，胎圈與輪輞采取過盈配合，本次設計根據輪輞直徑為635 mm，d取629 mm，C取495 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

輪胎在行駛過程中承受很大的負荷。當H1/H2較小時，斷面水平軸向胎圈部位移動，造成胎圈部位應力增大，易導致胎圈部位早期損壞；當H1/H2較大時，斷面水平軸向胎肩部位移動，造成胎肩部位應力增大，易導致肩空脫層等質量問題，因此H1/H2宜取適當值。為平衡肩部和胎圈部位的應力分布，本次設計H1/H2取0.794 8。輪胎斷面如圖1所示。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

根據我公司昆侖牌輪胎的花紋特點，本次設計胎面采用不對稱混合花紋；為提高胎面抗切割性能和抗刺扎性能，采用較大花紋塊結構，花紋飽和度為23.46%，花紋周節數為16；花紋肩部位采用反弧結構，以利于肩部散熱。胎面花紋如圖2所示。

圖2 展開胎面花紋示意

2.6 胎肩與胎側

上胎側采用加厚加寬結構，以防止胎體簾線在使用過程中劃傷和提高輪胎自潔性；胎側部位設置1條防水線，以起到對輪輞的保護作用。

3 施工設計

3.1 胎面

為保證胎面的耐磨性能和抗崩花掉塊性能，胎冠膠采用公司礦用工程機械輪胎胎冠膠專用配方[丁苯橡膠（SBR）1500100，炭黑N22052，白炭黑6，氧化鋅4，硬脂酸1.5，偶聯劑X69S 1.5，石蠟2，防老劑RD1.5，防老劑40201，其他17.93]。由于質量、厚度及寬度較大，因此胎面采用纏繞復合擠出，即一塊胎面基部膠和兩塊胎側膠貼合，再在胎面基部膠上纏繞胎冠膠條。胎面施工設計參數為：胎面纏繞長度2 920 mm，胎面寬度820 mm，胎冠厚度77 mm，胎面質量 171.5 kg，胎側長度2 920 mm，胎側寬度340 mm，胎側厚度16 mm，胎側質量14.5 kg。

3.2 胎體

胎體采用20層高強度1870dtex/2錦綸66簾布，成型方式為6-6-6-2；胎體簾布反包高度接近水平軸，以增強下胎側的強度和剛性，避免胎圈部位早期損壞，胎體安全倍數為10.4。

3.3 緩沖層

緩沖層采用4層1400dtex/2錦綸66簾布，最寬緩沖層達到防擦線處，目的是減少肩部變形造成的肩空和脫層質量問題。

3.4 胎冠簾線裁斷角度和假定伸張值

為提高胎冠部位的周向強度，減小輪胎充氣后變形，減少因D′/D過大造成的胎冠磨耗大問題，本次設計胎冠簾線裁斷角度取30.5°，成品輪胎胎冠簾線角度為53.5°；胎冠簾線假定伸張值取1.029。

3.5 胎圈

鋼絲圈采用直徑為0.96 mm的19#回火鋼絲，鋼絲排列方式為9×10，鋼絲圈直徑為649 mm。為提高胎圈強度及下胎側支撐性能，胎圈采用大三角膠。

3.6 成型工藝

成型采用膠囊反包成型機，成型機頭直徑為890 mm，成型機頭寬度為1 060 mm。胎體簾布筒用擴布器擴張，再用夾鉗拉入成型鼓面，然后反包成型；胎面采用層貼法成型。成型時各半成品上正、壓實，保證成型胎坯質量。

3.7 硫化工藝

采用2 235.2 mm（88英寸）B型硫化機硫化。硫化工藝參數為：循環熱水出口溫度≥160 ℃（＜160 ℃不得裝模）；內壓過熱水一次水壓力2.2～2.5 MPa，二次水進口壓力≥2.75 MPa，二次水進口壓差≥0.3 MPa；外蒸汽壓力0.32～0.35 MPa，內壓蒸汽壓力≥0.8 MPa；動力水壓力≥2.1 MPa，內冷壓力≥2.0 MPa；后充氣冷卻風壓（1.2±0.1） MPa；正硫化時 間（145 ℃）215 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

在標準充氣壓力下安裝在標準輪輞上的成品輪胎D′為1 535 mm，B′為640 mm，D′和B′均符合設計要求。

4.2 物理性能

成品輪胎的物理性能見表1。從表1可以看出，成品輪胎的物理性能達到設計要求。

表1 成品輪胎的物理性能

5 結語

本設計60×25.00－25 50PR煤礦井下用工程機械輪胎生產工藝穩定，成品輪胎外觀質量優良，外緣尺寸和物理性能達到設計要求。該產品批量生產并投放市場后受到用戶一致好評，為企業創造了良好的經濟效益。