解決叉車用充氣式實心橡膠輪胎胎圈裂口的模具鋼圈優化設計

孔延坤，宋國星

[特瑞堡輪胎工業（河北）有限公司，河北 邢臺 054019]

在叉車裝配市場，快裝式無鎖圈（LOC）輪輞因裝卸便捷、省時省力越來越受到客戶青睞，其輪胎生產規模也不斷擴大[1-3]。目前有客戶反映叉車用充氣式實心橡膠LOC輪胎（簡稱LOC輪胎）胎圈部位有裂口問題，直接影響產品質量。根據市場調研，為解決LOC輪胎胎圈部位裂口問題，對模具鋼圈進行了重新設計，解決了上述質量問題。現將優化設計情況介紹如下。

1 LOC輪胎輪輞結構特點

LOC輪胎與輪輞裝配情況如圖1所示。

從圖1可以看出，LOC輪胎左右胎踵不對稱，且輪胎是一體裝配到LOC輪輞上的。目前我國國家標準中無鎖圈輪輞的LOC結構曲線，因此LOC輪胎胎圈部位設計可根據ETRTO標準中的LOC輪輞進行設計。

從圖1還可以看出，LOC輪輞結構簡單，輪輞凹型槽部位輪胎膠料外露，有利于輪胎行駛過程中的散熱。LOC輪胎與輪輞配合部位曲線明顯不同，可根據輪胎受力特點進行設計。

2 LOC輪胎胎圈裂口原因分析

LOC輪胎胎圈裂口情況見圖2。

從圖2可以看出，LOC輪胎胎圈部位的裂口都發生在右側胎踵處，因為輪胎與輪輞是過盈緊密配合，發生裂口處修補后無法承擔輪輞的作用力，造成輪胎直接報廢，如果是輕微裂口檢查時很難發現，流通到市場上對公司產品信譽造成極壞影響，因此必須采取技術措施解決。對胎圈裂口原因分析如下。

（1）LOC輪胎右側胎踵處膠料較多，特殊結構易造成出模時此部位受力過大而產生裂口。實心輪胎本身出模操作難度就較大，因為實心輪胎質量較大，同規格實心輪胎質量約為充氣輪胎的2.5倍[4-5]；同時由于實心輪胎無操作的抓著支點，出模時由硫化機自動出模裝置提供動力，設備根據輸入的硫化程序自動操作，不會因為輪胎胎圈右側胎踵處膠料較多而減小用力，也不會放慢速度。而且LOC輪胎胎圈部位左右不對稱，受力不均勻，極易產生裂口。

（2）LOC輪胎胎圈部位膠料硬度很大，邵爾A型硬度為（75±5）度，特殊規格能達到（85±5）度，膠料配方使用高補強炭黑和填料較多，以達到膠料變形小、強度高、拉斷伸長率低的要求。在生產中實心輪胎硫化出模時溫度較高，在120 ℃左右，由于胎圈部位膠料脆性大，實心輪胎剛性較大，變形較小，加上出模困難，因此易在右側胎踵處產生裂口。

3 解決措施

根據裂口原因分析，要改善LOC輪胎硫化出模時輪胎胎圈部位的受力、消除裂口質量問題，必須對輪胎模具鋼圈進行重新設計。原模具鋼圈結構如圖3所示。

從圖3可見，通過模具裝配槽和下模將輪胎固定在硫化機臺上，通過模具啟胎定位槽與硫化機臺中心機構定中心的作用，出模時上模和上鋼圈同時隨著機臺熱板上升，留出施工規定的出模空間，使用專用鎖模裝置裝配到啟胎鎖模凹型槽鎖死下鋼圈，通過液壓活塞軸上下移動取出輪胎。可見在現用模具鋼圈結構下，輪胎出模時右側胎踵受力過大。

優化設計的LOC輪胎模具鋼圈結構見圖4。

由圖4可以看出，模具鋼圈結構優化后，右側胎踵處由下模改到上模，避免其在下模鋼圈中時胎坯膠料因重力作用而堆積過多，也避免了胎坯裝模后右側胎踵處膠料提前受熱時間過長，同時裝模更便于觀察和操作，發現右側胎踵處膠料產生變形可及時處理。最重要的是優化結構徹底消除了LOC輪胎硫化出模時右側胎踵受力，從而消除胎圈部位裂口。

優化模具鋼圈中的環形凹槽在上鋼圈與下鋼圈接觸面有0.2 mm的間隙，右側胎踵處膠料過多時，可以通過環形凹槽消除應力，避免應力集中。此外環形凹槽還可以接收胎坯右側胎踵處多余的膠料，避免出現大邊、硬邊和明疤。右側胎踵處膠料流動性較大，可以通過環形凹槽排除氣體，避免出現缺膠或氣泡。

從圖4還可以看出，下鋼圈高度遠大于上鋼圈，使得下鋼圈與輪胎的摩擦力遠大于上鋼圈與輪胎的摩擦力，可以保證輪胎在出模時固定于下模，發揮硫化機液壓自動出模機構的作用。因上鋼圈與輪胎幾乎沒有摩擦力，右側胎踵處沒有受到作用力，從而解決了LOC輪胎硫化出模時右側胎踵受力裂口的發生。

4 使用效果

針對叉車用LOC輪胎胎圈裂口問題優化設計的模具鋼圈結構取得了以下效果。

（1）消除了LOC輪胎硫化出模時胎圈部位右側胎踵受力，解決了胎圈裂口問題。

（2）保證右側胎踵膠料迅速流動并充滿模腔，避免了缺膠、大邊、氣泡問題的發生。

（3）保證了輪胎硫化出模時固定于下模，避免輪胎粘上模。

（4）便于工人操作和觀察，上模開啟后有利于及時清除模具鋼圈余膠。

5 結語

通過多次設計方案試驗得到的最終優化方案有效解決了LOC輪胎胎圈裂口問題，并據此先后對公司M2系列18個規格40副模具、ORCA系列16個規格38副模具和WP系列18個規格50副模具進行了改造，提高了產品質量。此項結構設計得到公司高度認可，并在國外工廠使用，解決了實心輪胎生產中的該類質量問題。