12－16.5 AEX3無內胎挖掘機輪胎的設計

張亞輝，王 潔，申玉德

（風神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454150）

受益于新農村建設和“一帶一路”戰略的推動，國內實體經濟因大量基礎設施建設工程逐漸回暖，挖掘機市場出現井噴式發展。根據挖掘機配套輪胎使用情況，我公司決定開發拖運機和小型裝載機用12－16.5 AEX3無內胎挖掘機輪胎，擴大產品市場范圍。

1 技術要求

根據GB/T 2980—2018《工程機械輪胎規格、尺寸、氣壓及負荷》，確定12－16.5 AEX3無內胎挖掘機輪胎的技術參數如下：標準輪輞16.5×8.25和16.5×9.75，充氣外直徑（D′）830（818.6～850.7） mm，充氣斷面寬（B′） 305（297.5～322） mm，速度 15 km·h-1，標準充氣壓力 450 kPa，額定負荷 2 540 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

為保證12－16.5 AEX3無內胎挖掘機輪胎充氣外緣尺寸符合國家標準要求且具有較好的耐久性能，結合我公司實際的車間工藝情況，本設計D取794 mm，B取294 mm，外直徑膨脹率（D′/D）取1.045，斷面寬膨脹率（B′/B）取1.044。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

挖掘機輪胎多用于建筑工地及城市綠化中，路面有較多的石子等尖銳物，使用環境苛刻，故要求輪胎具有優異的耐磨性能和長使用壽命。因此本設計需增大h減小b，故b/B取0.884，b取260 mm，h/斷面高（H）取0.085，h取18 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

挖掘機輪胎使用一鍵式輪輞，d的選取直接影響輪胎胎圈與輪輞的配合度。由于輪胎作業環境較差，要求較為苛刻，在結合公司實際工藝條件的前提下，本設計d取416 mm，C取246 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎壓力分界點，胎肩是輪胎的應力集中區，本設計將布筒向下過渡，使其受力在胎側部位，故H1/H2取值為0.643 9。

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

挖掘機輪胎主要在建筑工地區域使用，需要適應工地碎石塊及尖銳邊，為保持車輛行駛方向與輪胎花紋的一致性（減緩堅實物體對輪胎沖擊作用），故采用IN-4花紋設計。花紋前傾角為20°，保持坡度減緩；后傾角取25°，保證碎小物體能直接甩出，不至于夾在花紋縫隙處，避免花紋塊損傷。花紋深度為18 mm，花紋周節數為21，花紋飽和度為47.32%。

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

針對建筑工地和城市綠化帶苛刻的使用條件，挖掘機輪胎胎面需要采用耐磨配方膠料，對應的基部膠需要散熱好的配方膠料，便于輪胎內部熱量散失，胎側采用柔軟度較高的配方膠料，保證駕駛的舒適性。本設計胎面寬度為265 mm，冠部厚度為33.8 mm，胎肩厚度為45 mm。

在車間生產工藝中，舍棄波動性較大的胎面成型擠出，采用胎面纏繞的方式，保證胎面質量的精準性，實現產品的精細化。

3.2 胎體

胎體采用1870dtex/3V2錦綸6簾布，緩沖層采用930dtex/3V1錦綸6簾布。每層布筒之間差級定在10 mm，在第一緩沖層下面增加厚度為1.6 mm的膠片和厚度為3 mm的胎里密封膠層，以提高無內胎輪胎在使用過程中的安全性。

胎體簾線角度為38.5°，成品輪胎胎冠簾線角度為38.5°，簾線假定伸張值為1.029。

3.3 胎圈

胎圈采用單鋼絲圈結構，采用直徑為0.9 mm的胎圈鋼絲，排列方式為7×8。胎圈部位采用整周纏繞，加上450D網眼布及胎圈包布，提高胎圈安全性，減少使用過程中的鋼絲刺出現象。

3.4 成型和硫化

成型采用半芯輪式成型機，機頭直徑為540 mm，機頭寬度為503 mm，采用2-2-2成型方式。

硫化采用兩半模定型硫化機，硫化條件為：外壓蒸汽溫度 （170±5） ℃，過熱水溫度 （200±8）℃，過熱水壓力 （2.1±1） MPa，總硫化時間90 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

將成品輪胎安裝在測試標準輪輞16.5×8.25，16.5×9.75上，充氣壓力為450 kPa，輪胎的D′和B′測定結果分別為826和307 mm，符合設計要求。

4.2 物理性能

成品輪胎胎面膠物理性能如表1所示。

表1 成品輪胎胎面膠物理性能

從表1可以看出，成品輪胎胎面膠的各項物理性能均達到國家標準要求。

4.3 耐久性能

成品輪胎在額定負荷和標準充氣壓力下耐久性試驗累計行駛時間為65 h，達到國家標準要求。

5 結語

12－16.5 AEX3無內胎挖掘機輪胎的充氣外緣尺寸、物理性能和耐久性能達到國家標準要求。該產品投放廣西市場后，跟蹤試驗表明產品使用壽命表現優異，可以正常投產。