港口輪胎新胎面花紋LP401的開發(fā)

張正偉，劉曉芳，魏 勝，李 明，許廣彪，趙 敏

（1.山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400；2.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143）

近年來，我國重點(diǎn)推進(jìn)口岸基礎(chǔ)設(shè)施和陸水聯(lián)運(yùn)，擴(kuò)大國內(nèi)與其他國家港口的貿(mào)易合作[1-3]，港口輪胎作為港口機(jī)械的必備消耗品，需求量大幅提高。

港口機(jī)械使用過程中轉(zhuǎn)彎和剎車多，扭轉(zhuǎn)頻繁，因此對(duì)輪胎的耐磨和耐熱性能要求較高[4-7]。為了提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，完善產(chǎn)品系列，我公司成功開發(fā)了自主品牌港口輪胎。現(xiàn)將港口輪胎新胎面花紋LP401的開發(fā)應(yīng)用情況介紹如下。

1 目標(biāo)選定

首個(gè)新胎面花紋LP401港口輪胎規(guī)格為18.00—25 40PR，產(chǎn)品為高端耐磨型，適用車型為港口正面吊，轉(zhuǎn)向輪使用壽命為2 000 h，驅(qū)動(dòng)輪使用壽命為4 000 h。

2 生產(chǎn)能力分析

2.1 半成品部件和成型能力分析

（1）因胎面擠出機(jī)的胎面擠出最大寬度為690 mm，無法滿足半成品部件實(shí)際要求（895 mm），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，胎面基部膠采用兩塊拼接，單塊寬度為490 mm，拼接后總寬度為895 mm，經(jīng)過評(píng)估該工藝能夠達(dá)到批量生產(chǎn)該規(guī)格輪胎的能力。胎面厚度實(shí)際需求為20 mm，現(xiàn)有胎面擠出機(jī)能力為胎面厚度不大于30 mm，工藝可行。

（2）內(nèi)襯層擠出最大寬度為900 mm，無法滿足半成品部件要求（1 410 mm），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，內(nèi)襯層采用兩塊拼接，單塊寬度為715 mm，拼接后總寬度為1 410 mm，經(jīng)過評(píng)估該工藝能夠達(dá)到批量生產(chǎn)該規(guī)格輪胎的能力。

（3）鋼絲圈纏繞直徑實(shí)際需求為635 mm（25英寸），現(xiàn)有鋼絲圈纏繞機(jī)纏繞直徑為508～1 168.4 mm（20～46英寸）；纏繞寬度實(shí)際需求為18.9 mm，現(xiàn)有設(shè)備纏繞最大寬度為21 mm，工藝可行。

（4）成型機(jī)和胎面纏繞寬度需求均為635 mm（25英寸），現(xiàn)有設(shè)備寬度均為508～889 mm（20～35英寸），工藝可行。

2.2 硫化機(jī)能力分析

采用2 286 mm（90英寸）硫化機(jī)硫化。鋼絲圈直徑實(shí)際需求為635 mm（25英寸），現(xiàn)有設(shè)備能力為558.8～863.6 mm（22～34英寸），工藝可行；模型高度實(shí)際需求為724 mm，現(xiàn)有設(shè)備能力為550～920 mm，現(xiàn)有硫化機(jī)完全可以滿足該規(guī)格輪胎的批量生產(chǎn)需求。

3 胎面花紋設(shè)計(jì)

通過市場(chǎng)調(diào)研，花紋樣式采用客戶喜歡的大花紋塊設(shè)計(jì)，保證輪胎驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)提高視角沖擊力。LP401胎面花紋如圖1所示。

圖1 LP401胎面花紋

3.1 花紋深度和行駛面寬度

在胎面膠配方相同的情況下，花紋深度直接決定輪胎的使用壽命，花紋深度越大，胎面可磨耗體積越大，輪胎使用壽命越長(zhǎng)。增大輪胎行駛面寬度可以提高輪胎的地面抓著力，同時(shí)能夠延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，寬大的行駛面使輪胎顯得美觀大氣，本次設(shè)計(jì)花紋深度為72 mm，行駛面寬度為470 mm，均大于市場(chǎng)同類競(jìng)品輪胎。

3.2 花紋細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

花紋細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)如圖2所示。大花紋塊可提高地面抓著力，花紋溝底大角度設(shè)計(jì)可防止花紋溝底裂口，胎側(cè)散熱設(shè)計(jì)可防止胎肩脫層[8]，胎冠中間加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)可提高耐磨性能。

圖2 花紋細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

3.3 胎面膠和復(fù)合基部膠

采用港口輪胎專用胎面膠配方[9]。專用配方胎面膠與競(jìng)品輪胎胎面膠老化前后性能對(duì)比如表1所示。從表1可以看出：專用配方胎面膠老化前后的拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度比競(jìng)品輪胎胎面膠大幅提高，輪胎使用時(shí)胎面的抗崩花掉塊和耐裂口增長(zhǎng)等性能較好；阿克隆磨耗量比競(jìng)品輪胎胎面膠大幅減小，說明輪胎使用后期耐磨性能更好。

表1 專用配方胎面膠與競(jìng)品輪胎胎面膠老化前后性能對(duì)比

采用生熱更小的基部膠配方，并采用復(fù)合基部膠技術(shù)，增加粘合膠片（見圖3），提高部件間粘合力，防止輪胎使用早期脫層。此外，應(yīng)用成品排氣工藝，避免胎面膠底部脫層（見圖4）。

圖3 復(fù)合基部膠結(jié)構(gòu)升級(jí)

圖4 成品排氣工藝

3.4 鋼絲圈包布全纏繞工藝

改進(jìn)前，鋼絲圈6個(gè)點(diǎn)包布[見圖5（a）]，改進(jìn)后，鋼絲圈采用包布全纏繞工藝[見圖5（b）]，具有生產(chǎn)工序和操作人員少、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好的特點(diǎn)。

圖5 鋼絲圈包布

4 胎側(cè)標(biāo)識(shí)

運(yùn)用第3代新字體和新LOGO，港口輪胎專用胎側(cè)標(biāo)識(shí)如圖6所示。

圖6 港口輪胎專用胎側(cè)標(biāo)識(shí)

5 成品輪胎室內(nèi)性能

（1）采用新胎面花紋的18.00—25 40PR LP401港口輪胎安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上，輪胎的充氣外直徑為1 670 mm，充氣斷面寬為520 mm，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求（充氣外直徑為1 644～1 706 mm，充氣斷面寬為485～530 mm）。

（2）耐久性試驗(yàn)中輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為130.2 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎胎肩脫層，耐久性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求（47 h），耐久時(shí)間為國家標(biāo)準(zhǔn)要求的2.77倍。

（3）TKPH值是表征輪胎生熱性能的重要參數(shù)，受環(huán)境溫度、負(fù)荷、行駛速度和行駛距離的影響[10]。如果計(jì)算得到的輪胎TKPH值大于作業(yè)TKPH值，則輪胎的生熱能夠滿足當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)要求，反之則不能滿足當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)要求。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到輪胎的TKPH值為85.3；根據(jù)青島港正面吊作業(yè)情況（車型 林德正面吊DF45，輪胎數(shù)量前4后2，空載質(zhì)量 45 t，滿載質(zhì)量 69 t，平均載荷 15.3 t，平均速度 7.5 km·h-1，溫度因數(shù)0.675，距離因數(shù) 1），計(jì)算得出作業(yè)TKPH值為77，則輪胎TKPH值大于作業(yè)TKPH值，輪胎生熱性能滿足青島港正面吊作業(yè)環(huán)境要求。

6 實(shí)際路試

輪胎裝車路試結(jié)果如表2所示。

表2 輪胎裝車路試結(jié)果

路試車輛及輪胎磨損情況見圖7。

圖7 路試車輛及輪胎磨損情況

由路試情況可見：與競(jìng)品輪胎同車相比，采用新胎面花紋的18.00—25 40PR LP401輪胎在前輪位使用約7個(gè)月，累計(jì)行駛4 106 h，競(jìng)品輪胎已經(jīng)達(dá)到磨耗標(biāo)記，LP401輪胎剩余花紋深度為19.5 mm，預(yù)計(jì)使用壽命可達(dá)5 630 h，使用壽命比競(jìng)品輪胎延長(zhǎng)了37%，滿足客戶要求。

7 結(jié)語

港口輪胎新胎面花紋LP401適用于高端耐磨型正面吊輪胎，采用大花紋塊、花紋溝底大角度和胎冠中間加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)，采用港口專用配方胎面膠和低生熱配方基部膠以及復(fù)合基部膠技術(shù)，增加粘合膠片，采用新胎側(cè)標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)。應(yīng)用新胎面花紋LP401的18.00—25 40PR港口輪胎的充氣外緣尺寸符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；耐久性試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間為國家標(biāo)準(zhǔn)要求的2.77倍；輪胎TKPH值大于作業(yè)TKPH值，生熱性能滿足作業(yè)要求。輪胎實(shí)際裝車路試結(jié)果表明，輪胎預(yù)計(jì)使用壽命可達(dá)5 630 h，使用壽命比競(jìng)品輪胎延長(zhǎng)了37%，滿足客戶要求。