（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線在巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎體中的應(yīng)用

許志展，曾冰冰，張海彬，黃 平，嚴(yán) 毅

（福建省海安橡膠有限公司，福建 莆田 351254）

隨著礦業(yè)的發(fā)展，載質(zhì)量超過360 t的采礦特大型車輛數(shù)量不斷增多，造成其裝配的59/80R63輪胎供應(yīng)緊張。為了保證我國能源生產(chǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，我公司決定研發(fā)59/80R63輪胎。該規(guī)格輪胎為目前世界最大的巨型工程機(jī)械子午線輪胎，由于國外先進(jìn)技術(shù)封閉，可參考的設(shè)備工藝、輪胎配方和結(jié)構(gòu)設(shè)計資料匱乏，開發(fā)任務(wù)艱巨。我公司憑借前期R49，R51和R57規(guī)格輪胎相關(guān)的開發(fā)經(jīng)驗，經(jīng)過多次試驗，于2015年成功試制59/80R63輪胎。該輪胎的直徑為4 026 mm，質(zhì)量近6.0 t，單條輪胎價格曾突破百萬元。它的試制成功打破了米其林和普利司通在該規(guī)格輪胎領(lǐng)域的壟斷局面。經(jīng)過相關(guān)測試，輪胎性能與國外品牌產(chǎn)品相當(dāng)，在礦山環(huán)境的使用壽命達(dá)到國外品牌產(chǎn)品的70%～80%，胎體強(qiáng)度設(shè)計能夠滿足安全性能，無輪胎爆破現(xiàn)象，達(dá)到了客戶要求[1-4]。

59/80R63輪胎的單胎標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷大（可達(dá)10萬kg），因此車輛的運(yùn)行安全至關(guān)重要。為確保輪胎的安全性能達(dá)到要求，需要選擇合理的帶束層和胎體結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用適當(dāng)規(guī)格的鋼絲簾線。胎體是輪胎的主要骨架部件，除需要承受一定的作用力外，還要保持輪胎充氣后輪廓的穩(wěn)定性[5-6]。

本工作主要研究（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線在59/80R63巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎體中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗

1.1 主要原材料

（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線，江蘇興達(dá)鋼簾線股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

Baldwin150 OTR型鋼絲簾線裁斷擠出一體化生產(chǎn)線，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；Z010型拉力試驗機(jī)，德國ZwickRoell公司產(chǎn)品；2000-C型體式顯微鏡，德國卡爾蔡司股份有限公司產(chǎn)品；SMA-3S型X射線檢測儀，深圳思邁奧電子有限公司產(chǎn)品；GXYLN-5311型轉(zhuǎn)鼓試驗機(jī)，青島高校測控技術(shù)有限公司產(chǎn)品；XYD-22508型X射線無損檢測儀，丹東奧龍射線儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線性能按照GB/T 30830—2014《工程子午線輪胎用鋼簾線》測試；成品輪胎的X射線檢測按照GB/T 26276—2010《工程機(jī)械子午線輪胎無損檢驗方法 X射線法》進(jìn)行；成品輪胎性能按照GB/T 30193—2013《工程機(jī)械輪胎耐久性試驗方法》和GB/T 30197—2018《工程機(jī)械輪胎作業(yè)能力測試方法 轉(zhuǎn)鼓法》測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線的截面如圖1所示，可以看出鋼絲簾線無外纏絲。

圖1 （3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線的截面示意

（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線的基本性能指標(biāo)如下：簾線直徑（5.40±0.27） mm；捻距 6.3/12/20/12/20/50；捻向 Z/Z/Z/S/S/Z；破斷力 ≥30 000 N；線密度 （107.00±5.40） g·m-1；銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.635±0.025；鍍層質(zhì)量 （3.6±1.0） g·kg-1；壓延密度 15 根·dm-1；簾布厚度 8.5 mm。

2.2 壓延與X射線檢測

（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線在首次試壓時出現(xiàn)了鋼絲散股，鋼絲與材料之間出現(xiàn)浮膠（如圖2所示）。鋼絲簾線生產(chǎn)廠家通過調(diào)整鋼絲簾線相關(guān)工藝，如調(diào)整壓延機(jī)頭壓力，降低壓延速度等，使鋼絲散股問題得到了有效解決。

圖2 鋼絲散股

采用X射線檢測儀對壓延后不同部位的胎體簾布進(jìn)行掃描（如圖3所示），可以看出簾布內(nèi)鋼絲簾線排列不均勻。部分鋼絲簾線在簾布中產(chǎn)生輕微彎曲且鋼絲簾線之間的間隙不同，此現(xiàn)象在簾布中部區(qū)域尤為明顯（紅色標(biāo)注）。通過調(diào)整口型板與穿線板（孔徑）等工藝參數(shù)，再次進(jìn)行X射線檢測，簾布內(nèi)鋼絲簾線排列均勻，壓延簾布表面平整，上下覆膠厚度均勻。裁斷后簾布無翹角現(xiàn)象，未出現(xiàn)鋼絲散股，鋼絲刺出正常，胎體對接良好。

圖3 X射線檢測的鋼絲簾線排列不均勻現(xiàn)象

2.3 鋼絲簾線滲膠性能

鋼絲簾布在138 ℃×120 min的條件下硫化，從硫化后的簾布中解剖出鋼絲簾線，將單根鋼絲簾線剔除其中1根股線后觀測鋼絲簾線中心位置的橡膠滲透情況，共檢測10根鋼絲簾線，滲膠率均為100%。

從硫化后的簾布中解剖出鋼絲簾線，對其斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，鋼絲簾線的股與股之間滲膠情況良好，如圖4所示。

圖4 （3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線的截面滲膠情況

2.4 成型工藝

在成型鼓上作業(yè)反包，（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線胎體反包簾布接頭無稀線、未開裂，在定型鼓上充氣膨脹過程中鋼絲簾布無拉伸和開裂稀線，膠料與鋼絲簾線之間無脫層現(xiàn)象。

2.5 成品性能

將（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線用于59/80R63巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎體中，成品輪胎的外緣尺寸如下：轉(zhuǎn)鼓充氣冠中心外周長 12 648 mm；轉(zhuǎn)鼓充氣外直徑4 026.1 mm；轉(zhuǎn)鼓充氣斷面寬 1 483 mm。

成品輪胎的X射線檢測結(jié)果如圖5所示，胎體無簾布稀線、疏密不均、波浪彎曲等缺陷。

圖5 成品輪胎的X射線檢測結(jié)果

成品輪胎的室內(nèi)耐久性試驗條件和結(jié)果如表1所示。

表1 成品輪胎的室內(nèi)耐久性試驗條件和結(jié)果

從表1可以看出，兩種輪胎在達(dá)到同一溫度時試驗時間相差2 h，冷卻至室溫后檢測輪胎外觀均無異常。按照企業(yè)技術(shù)指標(biāo)要求繼續(xù)進(jìn)行5輪測試，試驗輪胎外觀無異常。在測試過程中，輪胎最高溫度達(dá)到146 ℃。

3 結(jié)論

（3×0.2＋6＋12×0.35）＋6×（19×0.35）HT鋼絲簾線用于59/80R63巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎體中，可以滿足生產(chǎn)工藝要求。產(chǎn)品在各礦山的使用壽命已超過6 000 h，達(dá)到了礦山使用條件下的預(yù)期目標(biāo)，輪胎使用性能優(yōu)異，安全可靠，客戶反饋良好。