世界礦用工程機械輪胎的概況

蘇 博

（雙錢集團上海輪胎研究所有限公司，上海 200245）

由于中國、俄羅斯、印度尼西亞和北美等對煤炭、鐵礦、銅礦等資源需求巨增，世界大型礦用工程機械輪胎，尤其是大型礦用自卸車輪胎嚴重短缺，使世界輪胎制造企業措手不及。米其林公司、普利司通公司和固特異公司3家輪胎巨頭的工程機械輪胎產能受到嚴重挑戰，滿負荷生產仍不能滿足需求。我國巨型工程機械輪胎也長期處于供不應求狀態。

隨著礦業產品產量增大，采礦設備不斷升級，對礦用工程機械輪胎的性能要求也不斷提高。為有效延長礦用工程機械輪胎的使用壽命，胎壓的監測極為重要。當胎壓不足時，輪胎在使用過程中發生形變，使其牽引性能、制動性能和承載性能降低，持續形變還會導致胎面疲勞，造成輪胎早期損壞。因此，礦用工程機械輪胎配置胎壓監測系統（TPMS）以對胎壓實時監控勢在必行。

一般來說，工程機械輪胎按用途可分為自卸車用E型輪胎（普通工程機械輪胎）、裝載機用L型輪胎（裝載機輪胎）、起重機用C型輪胎、平路機和壓路機用G型輪胎等；按規格可分為小和中型普通輪胎、大和超大型專用輪胎。與載重輪胎相似，小和中型普通工程機械輪胎內徑為偶數值，一般為508～610 mm（20～24英寸），胎面花紋為越野花紋；大和超大型專用輪胎內徑為奇數值，一般大于635 mm（25英寸），胎面花紋為越野花紋，在載質量為70 t以上的車輛上使用；巨型工程機械輪胎在國內外輪胎標準中均無確切的定義，一般是指規格為27．00R49或30．00R51以上、在載質量為90 t以上的自卸車及大型裝載機上使用的輪胎（包括斜交輪胎）。

1 世界使用大型采礦設備的露天礦山分布情況

近年來，世界多個地區同時出現巨型礦用工程機械子午線輪胎[尤其是1 244.6 mm（49英寸）以上產品]供不應求的局面。世界著名礦山設備技術咨詢服務商Parker Bay公司2014年針對世界大型露天煤礦、金屬和非金屬礦，統計了使用大型采礦設備的露天礦山分布情況，見表1。

表1 世界使用大型采礦設備的露天礦山分布 個

2 世界工程機械輪胎生產情況

從世界市場來看，未來2～3年直徑為1 447.8和1 600.2 mm（57和63英寸）巨型工程機械子午線輪胎的市場需求量仍然較大，這兩大規格產品的技術含量較高，關鍵技術仍主要由普利司通公司、米其林公司和固特異公司這三大巨頭掌握。自2010年4月以來，直徑為1 295.4，1 447.8和1 600.2 mm（51，57和63英寸）的巨型工程機械輪胎市場價格上漲20%～50%或更多，一些經銷商囤積了大量這類產品，以期其升值牟利。

礦用機械車輛載質量與裝配的巨型工程機械輪胎規格見表2。從表2可以看出，礦用機械車輛載質量提高，裝配輪胎的規格增大。

表2 礦用機械車輛載質量與裝配的巨型工程機械輪胎規格

2.1 國外礦用工程機械輪胎企業的技術和產品情況

目前國外巨型工程機械輪胎的主要生產企業有普利司通公司、米其林公司、固特異公司、優科豪馬橡膠有限公司和蒂坦國際公司等，其礦用工程機械輪胎研發和生產情況如下。

2.1.1 普利司通公司

普利司通公司Kitekyushu工廠于2009年開工。Kitekyushu工廠主要生產建筑用及礦用大型/巨型工程機械子午線輪胎。據普利司通公司預測，經濟的快速發展促使大型/巨型工程機械子午線輪胎需求增長，從長期發展戰略看，大型/巨型工程機械子午線輪胎是一大增長點。為更好地發揮工程機械子午線輪胎的作用，普利司通公司采用低斷面技術，顯著提高了巨型工程機械子午線輪胎的承載能力。目前，普利司通公司已生產出規格為53/80R63，55/80R63和59/80R63的巨型工程機械子午線輪胎。普利司通公司計劃投資約500億日元在泰國新建一家礦用大型工程機械子午線輪胎工廠，該廠預計于2019年上半年達到預定產能，生產的輪胎直徑將達到1 295.4 mm（51英寸）以上。

隨著研發能力不斷增強，普利司通公司成功開發了直徑為1 600.2 mm（63英寸）的多款巨型工程機械子午線輪胎，并在展會上展示了規格為59/80R63的礦用工程機械子午線輪胎，此款輪胎質量為5.2 t，高度為4.02 m，載質量為380～400 t，可廣泛用于煤礦、金屬礦和石油開采機械設備。另外，59/80R63輪胎胎面第1次采用VRF花紋（見圖1）。與傳統VRD花紋胎面相比，VRF花紋胎面的抗剪切性能和耐磨性能好，在高速作業條件下使用壽命長。

圖1 VRF花紋59/80R63礦用工程機械子午線輪胎

普利司通公司在2010年末研制出適用于安裝在輪式裝載機和挖掘機上的L3型17.5R25和29.5R25兩款VJT花紋礦用工程機械子午線輪胎（見 圖2）。

圖2 VJT花紋礦用工程機械子午線輪胎

VJT花紋的橫向與縱向溝槽加強膠（見圖3）可使胎面中心部位花紋塊縱向伸長率與形變減小，降低花紋塊與路面的摩擦和磨耗，延長輪胎使用壽命。

圖3 VJT花紋礦用工程機械子午線輪胎胎面橫向與縱向花紋溝槽加強膠示意

另外，普利司通公司還推出規格為27.00R49的VREP花紋礦用工程機械子午線輪胎，見圖4。該輪胎胎面花紋為兩階花紋塊（見圖5）結構，有助于提高輪胎的耐磨性能。

圖4 VREP花紋27.00R49礦用工程機械子午線輪胎

圖5 VREP花紋27.00R49礦用工程機械子午線輪胎 胎面兩階花紋塊

采用優化深度的周向花紋溝槽可使輪胎的生熱降至最低并達到一個較高的TKPH值。結果顯示，周向花紋溝槽可以最大程度地改善空氣流動和增大傳遞熱量。對于相同深度的花紋溝槽，周向花紋溝槽比橫向花紋溝槽的降溫效果提高了2～3倍，同時還能提高輪胎的耐磨性能。

普利司通公司開發的菱錐形花紋塊（見圖6）有助于減小輪胎的側向力。普利司通公司還開發了新型TPMS，它可監測礦用工程機械子午線輪胎在不同路面的行駛情況，有利于分析影響輪胎性能的因素。普利司通公司認為現有礦用工程機械輪胎缺少實時監控技術，缺乏質量管理等級制度，這是礦用工程機械輪胎亟待解決的問題之一。

圖6 菱錐形花紋塊結構示意

2.1.2 米其林公司

米其林公司為載質量為250 t剛性自卸車設計的XDR花紋250 50/80R57礦用工程機械子午線輪胎（見圖7）承載能力大，可提高車輛的運輸效率。與普利司通公司的VRDP花紋46/90R57輪胎相比，XDR花紋250 50/80R57輪胎能夠使剛性自卸車的運輸能力提高25%以上，且不影響輪胎的使用壽命。

圖7 XDR花紋250 50/80R57礦用工程機械子午線輪胎

XDR花紋250 50/80R57輪胎現在已用于CATERPILLAR 793F和KOMATSU 830E自卸車上，其具有兩大優勢：①充氣量比其前身XDR花紋230.00R57輪胎提高9.2%，承載能力增大；②革 命性的新花紋有效提高了空氣流動性，比其他花紋230.00R57輪胎行駛溫度降低8 ℃以上。XDR花紋250 50/80R57輪胎與土木工程機械輪胎TPMS中的微機電系統（MEMS）Evolution 3兼容，該系統可以實時分析輪胎數據，進一步提高運輸 效率。

隨著礦用機械車輛的技術進步，對工程機械輪胎的性能，如載質量、生熱、牽引性和壽命等要求也日益提高。對此，米其林公司在研發新一代巨型工程機械輪胎X-Traction系列產品時結合了兩種全新技術設計，并取得了突破性進展。這兩種技術分別為具有冷卻功能的肩部結構和C2技術胎體結構（見圖8）。這兩項技術均可降低輪胎生熱，提高輪胎行駛速度；加厚的胎面膠有助于改善輪胎抗切割性能和抗崩花掉塊性能。此外，胎面新材料使X-Traction系列輪胎制造成本降低，且方便胎面翻新。X-Traction系列輪胎的花紋結構降低燃油消耗量5%以上。

圖8 具有冷卻功能的肩部結構和C2技術胎體結構

米其林公司推出了XHA2系列裝載機用工程機械輪胎（見圖9），其有3個設計目的：降低單位時間的運營成本，確保輪胎持續平穩安全工作，改善駕駛員的工作條件。XHA2系列輪胎于2009年5月開始供應裝載機替換輪胎市場，于2010年供應裝載機原配輪胎市場。其三大技術特征為：①胎面采用并用膠，比其前身XHA系列輪胎的抗破壞能力更強；②胎側用特殊保護膠條和防摩擦膠增強；③胎面膠能吸收沖擊力，有利于防止輪胎跑氣。XHA2系列輪胎還采用新型胎體結構，以使其更易于翻新。此外，XHA2系列輪胎的耐久性能和牽引性能優于XHA系列輪胎，同時具有自潔性能。

圖9 XHA2系列裝載機用工程機械輪胎

米其林公司還推出了適用于苛刻條件下高載荷作業的超大型剛性自卸車的XDR2花紋礦用工程機械輪胎，使車輛運行更安全，運輸能力更高。XDR2花紋輪胎安全性提高表現在3個方面：①通過2×106h的試驗場測試；②配置有助于提高輪胎抗切割和抗刮擦性能的MEMS；③輪胎損壞率降低。XDR2花紋輪胎具有以下4個優勢：①抗切割和抗刮擦性能超強；②胎面花紋壽命長；③胎體和胎圈鋼絲強度高；④裝配MEMS。

XDR2花紋輪胎包括以下規格：27.00R49，33.00R51，37.00R57，40.00R57，53/80R63，56/80R63和59/80R63。XDR2花紋輪胎在西班牙阿爾梅里亞的米其林測試中心通過了試驗場測試，并在加拿大、智利、澳大利亞和非洲使用。與XDR花紋輪胎相比，專為超大型剛性自卸車設計的XDR2花紋輪胎的胎面厚度增大20%，使用壽命延長，耐久性能提高9%～20%，運行費用降低；胎側厚度增大1倍，抗切割和抗刮擦性能提高；采用自清潔胎面結構，中心花紋塊寬度增大13%；降溫速度快，充氣效率增大10%。此外，XDR2花紋輪胎的磨損量達到50%時，胎面接地印痕變大；XDR2花紋輪胎采用C2技術胎體結構，并用密度大、耐腐蝕的鋼絲簾線作胎體簾線，胎肩聚集熱量降低，在不降低車輛行駛速度和承載能力的前提下延長了輪胎的使用壽命。

作為礦用輪胎監測技術領域的先行者，米其林公司在礦用輪胎中率先引入TPMS，隨著MEMS Evolution 3系統（見圖10）的推出，米其林公司將通訊型輪胎引入礦用機械車輛。安全性和可靠性是米其林公司輪胎的核心價值所在。對采礦人員而言，在苛刻作業條件下，傳感器系統的可靠性至關重要。米其林公司采用一體化方式，自主研發傳感器和分析軟件，提供兩種模式傳感器：傳統傳感器和充水（含添加劑）輪胎傳感器。這兩種傳感器用于礦用工程機械輪胎中可通過獨特的識別器監測輪胎，有利于分析輪胎整個生命周期，提高輪胎使用性能。MEMS Evolution 3系統可以使礦用工程機械輪胎安全性提高、使用壽命延長、成本降低以及采礦能力提高。

圖10 MEMS Evolution 3系統

2.1.3 固特異公司

固特異公司在2010年推出了載質量為5.4 t的 1 600.2 mm（63英寸）巨型工程機械子午線輪胎，該輪胎成為固特異公司的主力產品。與1 447.8 mm（57英寸）工程機械子午線輪胎相比，1 600.2 mm（63英寸）工程機械子午線輪胎綜合了固特異公司輪胎結構設計、材料配方、工藝制造等方面的先進技術，并使這些技術得到進一步改進。

固特異公司將巨型工程機械子午線輪胎作為產業布局要點，公司已擴建的Topeka工廠和Kansas工廠生產1 600.2 mm（63英寸）巨型工程機械子午線輪胎。目前固特異公司又增加了59/80R63和53/80R63兩個規格巨型工程機械子午線輪胎產品（采用E3和E4兩種胎面花紋）。

2.1.4 優科豪馬橡膠有限公司

1974年優科豪馬橡膠有限公司Onomichi工廠開工，主要生產巨型工程機械子午線輪胎。沿襲優科豪馬橡膠有限公司先進的制造技術，Onomichi工廠生產了不少享譽世界的高性能巨型工程機械子午線輪胎。

2010年優科豪馬橡膠有限公司推出了RL42和RB42兩款礦用工程機械子午線輪胎。RL42輪胎適用于各類堅硬石子路面，適合長途行駛；RB42輪胎適用于較軟或松土路面，如泥沙和小碎石路面。優科豪馬橡膠有限公司還為這兩款輪胎設計了不同的胎面和胎側結構。RL42和RB42輪胎的性能特征如下。

RL42輪胎現有規格為18.00R33和24.00R35，其胎面周向花紋溝槽結構有利于散發輪胎行駛時產生的熱量，降低輪胎溫度，延長輪胎使用壽命；較深和較寬溝槽有利于排除泥沙、石塊，提高輪胎牽引性能。

RB42輪胎現有規格也為18.00R33和24.00R35， 其胎面曲折花紋溝槽結構有利于大幅提高輪胎在泥路面和碎石路面的牽引性能；大花紋塊結構有利于提高輪胎抗剪切性能、強度和剛性。

這兩款礦用工程機械子午線輪胎都采用堅固的胎體和帶束層結構，其有助于提高輪胎的抗剪切性能和抗穿刺性能，延長輪胎的使用壽命。

2.1.5 蒂坦國際公司

隨著市場對大規格工程機械輪胎需求的增大，近年蒂坦國際公司推出了1 244.6，1 295.4和 1 600.2 mm（49，51和63英寸）巨型工程機械子午線輪胎，憑借卓越的產品質量和高水平的服務，蒂坦國際公司已躋身世界巨型工程機械子午線輪胎制造的領軍企業。

2008年蒂坦國際公司生產出其首條1 600.2 mm（63英寸）工程機械子午線輪胎，該輪胎高度為4.3 m（14英尺），質量為5.7 t，載質量達到101 t。目前，蒂坦國際公司正研究和開發地下礦井用工程機械子午線輪胎。蒂坦國際公司的巨型工程機械子午線輪胎成型生產線和纏繞生產線分別見圖11和12。

圖11 蒂坦國際公司巨型工程機械子午線輪胎成型生產線

圖12 蒂坦國際公司巨型工程機械子午線輪胎纏繞生產線

2010年蒂坦國際公司推出多款適用于礦山道路的礦用巨型工程機械子午線輪胎，并收購了登曼輪胎公司，為公司大力進軍用、礦用和特種輪胎市場奠定了基礎。

此外，蒂坦國際公司還推出第2代007MFT系列礦用工程機械子午線輪胎（見圖13），該產品采用優化胎面花紋結構，散熱性能和承載能力提高。公司最新開發的快速換胎技術可在不拆卸輪輞的情況下更換輪胎，該技術為礦用裝載機械車輛縮短了近50%更換輪胎時間。目前，007MFT系列輪胎規格包括59/80R63，53/80R63，40.00R57和27.00R49。

圖13 第2代007MFT系列礦用工程機械子午線輪胎

蒂坦國際公司推出的巨型工程機械子午線輪胎配有TPMS系統，能實時監測胎壓和胎溫，并通過藍牙將監測數據傳送給駕駛員和礦區管理 系統。

蒂坦國際公司還非常重視輪胎測試技術，公司擁有世界最大的轉鼓試驗機（見圖14），可對各種規格輪胎進行測試。

圖14 超大轉鼓試驗機（正測試59/80R63工程機械子午線輪胎）

2.1.6 Teching輪胎公司

Teching輪胎公司自2007年推出第1款規格為26.5R25 ETSM（L5S）的工程機械子午線輪胎起，至今已開發7種胎面花紋結構。Teching輪胎公司與Atlas Copco公司2008年建立了戰略合作關系，并為Atlas Copco公司的ST2D和ST3.5礦用機械車輛開發了12.00R24 ETSM和17.5R25 ETSM輪胎。

自2007年起，Teching輪胎公司為其工程機械輪胎配備了名為“輪胎表”的TPMS系統。TPMS系統可實時監測胎壓，當胎壓過小時會發出警報。此外，該系統可通過USB接口下載測試數據，以供專業人員分析。

目前，Teching輪胎公司致力于研究基于全球移動通信系統（GSM）/通用分組無線業務（GPRS）數據包的TTMS（全輪胎管理系統），該系統是一款用于輪胎維護和管理的多功能系統。

2.1.7 CGS輪胎公司

CGS輪胎公司的Bauma工廠主要生產508 mm（25英寸）Mitas系列礦用工程機械子午線輪胎。其中，Mitas ERL-20和Mitas ERL-30輪胎適用于裝載機和推土機，Mitas ERD-20和Mitas ERD-30 輪胎適用于裝載機和鏟土機。

2.1.8 BKT公司

BKT公司向北美市場推出Earthmax礦用工程機械子午線輪胎，該輪胎胎面采用無向花紋結構，獨特的膠料配方設計，有助于提高輪胎的抗切割性能和耐熱性能。BKT公司還生產609.6～ 1 295.4 mm（24～51英寸）工程機械斜交輪胎，最近推出了一款礦用自卸車的27.00—49工程機械斜交輪胎。自BKT公司以1.5億美元的巨資成功收購聯盟輪胎有限公司以來，其高附加值輪胎產量逐年提高。近年來，BKT公司在工業車輛輪胎、農業輪胎和工程機械輪胎市場上的占有率保持增長趨勢。對于工程機械輪胎，BKT公司將進行階段性投資，以逐步擴大產量，并推出高性能產品。對于農業輪胎，BKT公司將擴大子午線輪胎生產規模，并增加產品品種和規格。

2.1.9 Rosler公司

2008年Rosler公司與世界最大的銅礦企業Kazakhmys公司共同建立了翻新輪胎工廠，用于對Kazakhmys公司Kazakhstan礦山使用的工程機械輪胎進行翻新。在該廠投產短短18個月之后，Rosler公司與Kazakhmys公司在靠近Kazakhstan礦山的Zhezkazgan地區建立的另一個翻新輪胎工廠投產。自2009年12月起，Zhezkazgan地區的工廠達到滿負荷生產狀態，主要對635～1 447.8 mm（25～57英寸）礦用工程機械輪胎進行翻新。此外，2010年1月，Rosler公司在澳大利亞佩斯新建一家翻新輪胎工廠。目前，Rosler公司已具備翻新不同型號和規格輪胎的能力，翻新輪胎最大規格已達1 600.2 mm（63英寸）。

2.1.10 Eurotire公司

美國-烏克蘭私營合資企業Eurotire公司于2002年成立，2007年以約5 000萬美元的價格收購了原羅馬尼亞Rotras公司的Drobeta輪胎廠，其后投資3億美元將Drobeta輪胎廠改造成現代化的工程機械子午線輪胎廠。Drobeta輪胎廠目前設計年產2.5萬條礦用工程機械子午線輪胎，生產610～1 448 mm（24～57英寸）的礦用工程機械子午線輪胎。

2.2 我國礦用工程機械輪胎生產情況

2008年末以來，世界經濟危機導致的外部需求降低在一定程度上影響了我國輪胎產業的發展。但即使沒有金融危機，我國制造業潛在的危機也必然來臨。一直以來，我國制造業存在創新不足、利潤率低、粗放式增長等問題，始終處于世界產業鏈的末端。隨著土地資源、勞動力、能源和原材料成本上漲，我國制造業亟需轉型升級。

礦用工程機械輪胎雖然只占我國輪胎產品的一小部分，但其在我國輪胎產業中的地位不容忽視。近幾年，隨著我國礦用工程機械行業邁進全盛時期，礦用工程機械輪胎已成為我國輪胎市場發展速度最快、前景最廣闊的品種。近年來，我國掀起巨型工程機械子午線輪胎開發熱潮，共有10多家企業投入巨型工程機械子午線輪胎的研發，但目前僅有雙錢集團股份有限公司等少數幾家企業研制出1 447.8 mm（57英寸）及以上規格巨型工程機械輪胎產品。

目前我國十大礦山擁有的載質量90 t以上的巨型礦用機械車輛數量已超過1 000輛，其中絕大部分車輛產自國外大型企業。我國大型礦用機械車輛的主要生產企業北京重型汽車制造廠、內蒙古北方重型汽車股份有限公司、北京首鋼重型汽車制造股份有限公司、本溪北方機械重汽有限責任公司、湖南重型汽車制造廠和陜西重型汽車有限公司等生產的礦用機械車輛的載質量大多在90 t以下。內蒙古北方重型汽車股份有限公司等企業正在生產載質量90 t以上的巨型礦用機械車輛。目前我國巨型礦用機械車輛多原配米其林公司、固特異公司和蒂坦國際公司等知名企業的巨型工程機械輪胎，我國巨型工程機械輪胎在質量與服務方面還有一定差距。

3 結語

隨著世界采礦業對作業車輛需求的增長，礦用巨型工程機械輪胎，尤其是大品牌、高性能的礦用巨型工程機械子午線輪胎的需求量持續增大。與國外礦用工程機械輪胎相比，我國礦用工程機械輪胎起步較晚，生產技術和產品性能還亟待提高。相信在不久的將來，我國礦用工程機械輪胎將在世界礦用工程機械輪胎市場上占據一席 之地。