12.00R20 20PR BYD868礦山用全鋼載重子午線輪胎的設計

王紀增，張 超，李明珊，李 易

（八億橡膠有限責任公司，山東 棗莊 277800）

礦山用輪胎主要用于礦區路面，路況極差，并且超載嚴重。我國礦區多且分布廣泛，礦山用載重輪胎的需求量一直居高不下。為此，我公司經過充分市場調研后，成功開發了礦山系列全鋼載重子午線輪胎產品，其中12.00R20 20PR BYD868礦山用全鋼載重子午線輪胎作為我公司的明星產品迅速占領了國內礦區市場，并受到了廣大客戶的好評，現將產品設計情況簡介如下。

1 技術要求

根據GB/T 2977—2008，確定12.00R20 20PR BYD868礦山用全鋼載重子午線輪胎的主要技術參數為：標準輪輞 8.5，充氣外直徑（D′）1 125（1 106.5～1 143.5）mm，充氣斷面寬（B′）315（302.4～327.6）mm，單胎標準充氣壓力 900 kPa，單胎標準負荷 4 000 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

對于全鋼載重子午線輪胎，由于其骨架排列的特有角度以及帶束層鋼絲簾線的存在，決定了其在充氣狀態下受圓周方向帶束層鋼絲簾線的箍緊作用，外直徑變化很小。根據我公司現有產品的設計特點，外直徑膨脹率（D′/D）取1.004，D′為1 134 mm，D為1 129 mm。

全鋼載重子午線輪胎的胎體采用高強度鋼絲簾線，胎側雖很柔軟但膨脹小，輪胎充氣后受90°高強度低伸長鋼絲簾線的約束，斷面變化很小。根據我公司現有產品的設計特點，斷面寬膨脹率（B′/B）取0.987 2，B′為308 mm，B為312 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

根據礦山用輪胎實際使用路況差、重載、速度低的特點，b取較大值，以提高輪胎的耐磨性能和驅動性能。根據經驗，h取值與b取值有關，b取較大值時，h取較大值，b取較小值時，h取較小值。本設計b取242 mm，h取9.8 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d與我公司現有12.00R20規格產品的d取相同值，即508 mm。

為了使輪胎胎圈與輪輞緊密配合，按我公司設計經驗，C采取加寬12.7 mm（0.5英寸）設計，C取230 mm，以達到上移斷面水平軸、分散胎圈部位應力、減少胎圈缺陷的目的。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于斷面最寬處，是輪胎充氣后法向變形最大的位置，也是子午線輪胎胎體最薄處。由于子午線輪胎胎體簾線呈徑向排列，胎圈受力較大，因此斷面水平軸上移可減小下胎側區域的應力和胎圈應力。本設計H1/H2取1.042 8。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

胎面采用礦山輪胎花紋，為橫向波浪形大塊花紋與縱向加強筋結合，具有獨特的花紋溝排石結構，保證了胎面強大的抓著力、牽引力和爬坡能力，以使輪胎的負荷能力、越野性能和抗刺扎性能突出；加大花紋深度有利于延長輪胎行駛里程。本設計花紋深度為24.5 mm，花紋飽和度為71.87%，花紋周節數為34。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用全分層結構設計，雙復合擠出機擠出，胎面下貼粘合膠片，冠部膠采用抗撕裂、抗刺扎的膠料配方，基部膠采用低生熱膠料配方。

3.2 帶束層

采用3層帶束層+2層0°帶束層設計，其中1#和2#帶束層采用3+8×0.33HT鋼絲簾線，3#帶束層采用3×0.35HI鋼絲簾線，0°帶束層采用3×7×0.20HE鋼絲簾線，1#帶束層簾線角度為24°，2#和3#帶束層簾線角度為15°。

3.3 胎體

胎體采用0.25+（6+12）×0.225HT鋼絲簾線，壓延密度為60根·dm-1，壓延厚度為2.6 mm，胎體安全倍數為7.7。

3.4 鋼絲圈

鋼絲圈采用Φ1.65 mm高強度胎圈鋼絲，鋼絲圈結構為6-7-8-9-8-7-6-5，共56根，鋼絲圈直徑為527 mm，安全倍數為7.1，達到設計要求。

3.5 成型

成型采用高校軟控有限公司生產的三鼓膠囊鼓成型機，成型機頭寬度為788 mm，采用側包冠成型工藝，設備工藝參數穩定，定位精度高，成型部件貼合密實，胎坯質量高。

3.6 硫化

采用雙模蒸鍋式B型硫化機硫化，硫化條件為：過熱水壓力（2.6±0.1）MPa，過熱水溫度170 ℃，外部蒸汽壓力（0.8±1）MPa，外部蒸汽溫度 147 ℃，總硫化時間 65 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

安裝于標準輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下充氣外直徑和充氣斷面寬分別為1 134和308 mm，符合國家標準要求。

4.2 強度性能

按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行強度性能試驗，試驗條件為：充氣壓力 900 kPa，壓頭直徑 38 mm。試驗結果表明，輪胎最小破壞能為5 122 J，為國家標準值（3 051 J）的168%，輪胎強度性能良好，達到國家標準要求。

4.3 耐久性能

先按照GB/T 4501—2008進行耐久性試驗，試驗條件為：充氣壓力 900 kPa，額定負荷 4 000 kg，試驗速度 35 km·h-1。當輪胎行駛47 h后，每行駛10 h速度增加5 km·h-1、負荷率增加10%繼續進行試驗，直到輪胎損壞為止。試驗結果表明，輪胎共運行了67.47 h，試驗結束時輪胎胎冠周向起鼓，輪胎耐久性能良好，符合國家標準要求。

5 結語

12.00 R20 20PR BYD868礦山用全鋼載重子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強度性能和耐久性能均滿足國家標準要求，工藝通過性穩定。該產品自投入市場以來，受到客戶的一致好評，為公司創造了良好的經濟效益和社會效益。