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 265400；2.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計院有限公司，北京 100143）

近年來，我國重點推進口岸基礎(chǔ)設(shè)施和陸水聯(lián)運，擴大國內(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械的必備消耗品，需求量大幅提高。

港口機械使用過程中轉(zhuǎn)彎和剎車多，扭轉(zhuǎn)頻繁，因此對輪胎的耐磨和耐熱性能要求較高[4-7]。為了提升產(chǎn)品競爭力，完善產(chǎn)品系列，我公司成功開發(fā)了自主品牌港口輪胎?，F(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 目標選定

首個新胎面花紋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）因胎面擠出機的胎面擠出最大寬度為690 mm，無法滿足半成品部件實際要求（895 mm），根據(jù)現(xiàn)場試驗，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)過評估該工藝能夠達到批量生產(chǎn)該規(guī)格輪胎的能力。胎面厚度實際需求為20 mm，現(xiàn)有胎面擠出機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)場試驗，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)過評估該工藝能夠達到批量生產(chǎn)該規(guī)格輪胎的能力。

（3）鋼絲圈纏繞直徑實際需求為635 mm（25英寸），現(xiàn)有鋼絲圈纏繞機纏繞直徑為508～1 168.4 mm（20～46英寸）；纏繞寬度實際需求為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 硫化機能力分析

采用2 286 mm（90英寸）硫化機硫化。鋼絲圈直徑實際需求為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；模型高度實際需求為724 mm，現(xiàn)有設(shè)備能力為550～920 mm，現(xiàn)有硫化機完全可以滿足該規(guī)格輪胎的批量生產(chǎn)需求。

3 胎面花紋設(shè)計

通過市場調(diào)研，花紋樣式采用客戶喜歡的大花紋塊設(shè)計，保證輪胎驅(qū)動力的同時提高視角沖擊力。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。增大輪胎行駛面寬度可以提高輪胎的地面抓著力，同時能夠延長輪胎的使用壽命，寬大的行駛面使輪胎顯得美觀大氣，本次設(shè)計花紋深度為72 mm，行駛面寬度為470 mm，均大于市場同類競品輪胎。

3.2 花紋細節(jié)設(shè)計

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

圖2 花紋細節(jié)設(shè)計

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品輪胎胎面膠老化前后性能對比如表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率和撕裂強度比競品輪胎胎面膠大幅提高，輪胎使用時胎面的抗崩花掉塊和耐裂口增長等性能較好；阿克隆磨耗量比競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品輪胎胎面膠老化前后性能對比

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

圖4 成品排氣工藝

3.4 鋼絲圈包布全纏繞工藝

改進前，鋼絲圈6個點包布[見圖5（a）]，改進后，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。

圖5 鋼絲圈包布

4 胎側(cè)標識

運用第3代新字體和新LOGO，港口輪胎專用胎側(cè)標識如圖6所示。

圖6 港口輪胎專用胎側(cè)標識

5 成品輪胎室內(nèi)性能

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

（2）耐久性試驗中輪胎累計行駛時間為130.2 h，試驗結(jié)束時輪胎胎肩脫層，耐久性能滿足國家標準要求（47 h），耐久時間為國家標準要求的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、負荷、行駛速度和行駛距離的影響[10]。如果計算得到的輪胎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)試驗數(shù)據(jù)計算得到輪胎的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個月，累計行駛4 106 h，競品輪胎已經(jīng)達到磨耗標記，LP401輪胎剩余花紋深度為19.5 mm，預(yù)計使用壽命可達5 630 h，使用壽命比競品輪胎延長了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筋設(shè)計，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)標識設(shè)計。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準要求；耐久性試驗累計行駛時間為國家標準要求的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。輪胎實際裝車路試結(jié)果表明，輪胎預(yù)計使用壽命可達5 630 h，使用壽命比競品輪胎延長了37%，滿足客戶要求。