12－16.5 AEX3無(wú)內(nèi)胎挖掘機(jī)輪胎的設(shè)計(jì)

張亞輝，王 潔，申玉德

（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454150）

受益于新農(nóng)村建設(shè)和“一帶一路”戰(zhàn)略的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)實(shí)體經(jīng)濟(jì)因大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程逐漸回暖，挖掘機(jī)市場(chǎng)出現(xiàn)井噴式發(fā)展。根據(jù)挖掘機(jī)配套輪胎使用情況，我公司決定開(kāi)發(fā)拖運(yùn)機(jī)和小型裝載機(jī)用12－16.5 AEX3無(wú)內(nèi)胎挖掘機(jī)輪胎，擴(kuò)大產(chǎn)品市場(chǎng)范圍。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2980—2018《工程機(jī)械輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓及負(fù)荷》，確定12－16.5 AEX3無(wú)內(nèi)胎挖掘機(jī)輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 450 kPa，額定負(fù)荷 2 540 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

為保證12－16.5 AEX3無(wú)內(nèi)胎挖掘機(jī)輪胎充氣外緣尺寸符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求且具有較好的耐久性能，結(jié)合我公司實(shí)際的車(chē)間工藝情況，本設(shè)計(jì)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(jī)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(huán)境苛刻，故要求輪胎具有優(yōu)異的耐磨性能和長(zhǎng)使用壽命。因此本設(shè)計(jì)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(jī)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(yè)環(huán)境較差，要求較為苛刻，在結(jié)合公司實(shí)際工藝條件的前提下，本設(shè)計(jì)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(diǎn)，胎肩是輪胎的應(yīng)力集中區(qū)，本設(shè)計(jì)將布筒向下過(guò)渡，使其受力在胎側(cè)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(jī)輪胎主要在建筑工地區(qū)域使用，需要適應(yīng)工地碎石塊及尖銳邊，為保持車(chē)輛行駛方向與輪胎花紋的一致性（減緩堅(jiān)實(shí)物體對(duì)輪胎沖擊作用），故采用IN-4花紋設(shè)計(jì)。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(jié)數(shù)為21，花紋飽和度為47.32%。

胎面花紋展開(kāi)如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開(kāi)示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

針對(duì)建筑工地和城市綠化帶苛刻的使用條件，挖掘機(jī)輪胎胎面需要采用耐磨配方膠料，對(duì)應(yīng)的基部膠需要散熱好的配方膠料，便于輪胎內(nèi)部熱量散失，胎側(cè)采用柔軟度較高的配方膠料，保證駕駛的舒適性。本設(shè)計(jì)胎面寬度為265 mm，冠部厚度為33.8 mm，胎肩厚度為45 mm。

在車(chē)間生產(chǎn)工藝中，舍棄波動(dòng)性較大的胎面成型擠出，采用胎面纏繞的方式，保證胎面質(zhì)量的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精細(xì)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(jí)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(wú)內(nèi)胎輪胎在使用過(guò)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(jié)構(gòu)，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(wǎng)眼布及胎圈包布，提高胎圈安全性，減少使用過(guò)程中的鋼絲刺出現(xiàn)象。

3.4 成型和硫化

成型采用半芯輪式成型機(jī)，機(jī)頭直徑為540 mm，機(jī)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(jī)，硫化條件為：外壓蒸汽溫度 （170±5） ℃，過(guò)熱水溫度 （200±8）℃，過(guò)熱水壓力 （2.1±1） MPa，總硫化時(shí)間90 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

將成品輪胎安裝在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定結(jié)果分別為826和307 mm，符合設(shè)計(jì)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(xiàng)物理性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 耐久性能

成品輪胎在額定負(fù)荷和標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下耐久性試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間為65 h，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

12－16.5 AEX3無(wú)內(nèi)胎挖掘機(jī)輪胎的充氣外緣尺寸、物理性能和耐久性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。該產(chǎn)品投放廣西市場(chǎng)后，跟蹤試驗(yàn)表明產(chǎn)品使用壽命表現(xiàn)優(yōu)異，可以正常投產(chǎn)。