橡胶履带使用常见病疵及其原因分析

吴小丁

（杭州中策橡胶有限公司永固分公司，杭州 310011）

橡胶履带使用常见病疵及其原因分析

吴小丁

（杭州中策橡胶有限公司永固分公司，杭州 310011）

介绍了橡胶履带的结构，制造工艺，工作原理，以及使用过程中常见的病疵及其原因。

橡胶履带；常见病疵；原因分析

橡胶履带是一种橡胶与金属及纤维材料的复合制品，主要应用于农用机械、工程机械和运输车辆的行走部分。它最初是为了解决农用联合收割机用金属履带易被稻草、麦秆和泥土堵塞，橡胶轮胎易在水田中打滑以及金属履带会对沥青和混凝土路面造成破坏，而由日本普利司通公司于1968年率先开发成功的。

橡胶履带除了解决以上问题，还具有质量小、牵引性好、转向灵活和在复杂地形上通过能力强等优点，现已广泛应用于行走式农业机械和石油勘探、森林防火车辆等许多领域［1］。

1 结构

橡胶履带主要由金属传动承载件 （主要为芯金）、强力层牵引件（主要为钢丝帘线）和橡胶弹性体三大部分组成。金属传动承载件起动力传递导向与横向支撑作用；强力层牵引件是橡胶履带纵向抗拉体，承受牵引力并保持履带节距的稳定性；橡胶弹性体是把其他部件紧密结合成一个整体，提供行走能力及整体的缓冲、减震和降噪功能。其结构如图1所示：

图1 橡胶履带的结构

2 工作原理及制造工艺

2.1 工作原理

橡胶履带是通过与各类农用或者工程机械行走底盘合理啮合，使得机器的驱动系统促使橡胶履带发挥行走功能。工作原理如图2。

图2 橡胶履带的工作原理

2.2 制造工艺

橡胶履带制造主要有二次硫化接头法和环形成型硫化法两种。目前橡胶履带生产在国内主要采取二次硫化接头法生产。二次硫化接头法比较传统，制造基本过程是将压延制成的贴胶钢丝帘布和胶片按层次贴合制成带胚，金属传动件即芯金经过喷砂、脱脂、涂粘合剂等处理后制成齿条，然后分别装在后模具内，在平板硫化机上硫化成带条。模具的长度取决于带长，为便于接头，带的两端要有未硫化的生头。将俩生头搭接后便形成环形［2］。

3 常见制造引起的病疵原因分析及改进措施

橡胶履带主要使用于各类农用或者工程机械的行走部件，由于其自重较重、作业时间集中、工作环境较为恶劣，所以也是易损品之一。目前主要存在的因制造原因引起的病疵有芯金脱落、橡胶开裂、断带等。

3.1 芯金脱落

芯金脱落是指芯金与橡胶部分或者全部脱离，导致橡胶履带出现使用故障。

3.1.1 芯金表面粘合剂涂抹不均匀

芯金在经过喷砂后，表面需要涂抹开姆洛克粘合剂，以让橡胶和芯金更好地粘合。如果粘合剂涂抹不均匀，会导致橡胶与芯金粘合出现问题，尤其是履带接头部位，很容易在连续作业过程中导致芯金的脱落。

为了减少此状况发生，须做好芯金喷砂后的清洗工作。目前国内部分企业已经采用脱脂清洗工艺，以减少喷砂后金屑的残留，经过干燥，如此可以更好地保证芯金涂抹开姆洛克的均匀性；另外，需要加强已涂抹粘合剂的芯金的防护工作，减少外界环境的污染，以及粘合剂碰掉情况的发生。

3.1.2 胶片在模具中放置不够均匀，导致芯金在履带中高低不一

胶片放置不够均匀，会导致在硫化过程中，当模具上盖要盖上时，模盖对芯金的作用力不一致，从而会使得芯金不处于同一水平面。在农用机械作业时，芯金的受力不均匀，当个别芯金受力过于集中时，会导致芯金的脱落。

目前国内胶片的裁剪基本为人工裁剪，部分企业已经在向机械化改进，这样能够很好地降低人工裁剪尺寸的不一致性，另外可加强对成型胶片放置的点检。

3.1.3 芯金在模腔中的位置放置不正

在制造过程中，芯金会放置在模腔中对应的芯金孔内，芯金孔内只能固定两个齿尖的位置，所以很容易导致芯金与橡胶的接触面上容易出现不正的情况，从而也会在橡胶履带使用过程中，出现受力不均的现象，导致芯金的脱落。

增加模腔芯金标准线，提高点检的频率，以及定期地校正摸腔芯金孔的尺寸，可以解决此问题。

3.1.4 芯金与橡胶的粘合面积不够

芯金与橡胶的粘合面是提高整条橡胶履带拉伸强度的重要因素，如果粘合面积过小，会降低芯金与橡胶的粘合度，所以合理的粘合面积对橡胶履带使用后芯金脱落有较大的影响。

适当增加芯金的长度和宽度，可以降低此病疵发生的频率。

3.1.5 芯金硬度低，导致芯金易磨损断裂

农用机械在作业过程中，芯金与驱动轮相互啮合，相互受力，所以，芯金硬度低，会导致芯金磨损快，当芯金磨损较大时，会使得芯金发生断裂，从而也会导致部分受力集中的芯金脱落，影响橡胶履带的使用寿命。

为了提高芯金的综合性能，国内绝大多数企业已经将芯金由原来的铸造工艺改成锻打工艺，芯金的硬度相对更适合履带的使用环境。

3.2 橡胶开裂

橡胶开裂是指因橡胶性能降低导致橡胶履带花块胶或者轮侧胶开裂，并因此导致橡胶履带出现使用故障。

3.2.1 履带分段硫化的连接界面强度不够

由于目前国内农用机械用橡胶履带只采用二段硫化接头法生产，其中必然存在钢丝联系连接部，如果连接部放置不准确，就很容易导致钢丝帘线接头位置脱开，钢丝帘线的强力牵引层作用降低，从而导致橡胶在受力情况下，容易使得橡胶承受着部分牵引作用而出现断裂情况。所以现在国内部分企业已经在想办法解决这个问题，一些企业采用无接头法进行生产，另一些企业会在连接界面增加纤维连接措施，让钢丝帘线搭接处更加牢固。

3.2.2 履带硫化时冷却段温度控制不够精确，导致硫化过度，降低了连接处的连接强度

从制造工艺上可以看出，在接头之前，带的两端会有两个生头，生头的产生主要是控制模具的温度，在生头附近模具的温度必须低于其他部位的温度，所以，这个温度的控制非常重要，如果温度过高，会导致硫化过度，已经全面硫化了，这样就不存在生头的作用，在接头时两头的橡胶连接处的粘合性大大降低，很容易在橡胶履带受力的情况下发生开裂现象。

为了解决此问题，比较成熟的做法就是测温，尤其是模具两端的温度，通过热电偶或者其他测温设备，在生产之前对温度进行测定，达到工艺要求才能进行生产。

3.2.3 橡胶混炼的均匀度不够

在橡胶混炼的过程中，如果各种助剂与橡胶的混炼均匀度不够，那么在混炼胶方面，各部分的橡胶的性能都会不一致，在受力情况下，性能薄弱的地方很容易出现开裂现象。

要提高胶料混料的均匀性，首先设备需要提升，目前大多数企业的密炼机还是比较老式的，需要在设备升级换代上面跟上企业的发展，比如F370混练机，全数控操作，能很好地解决混炼均匀性问题。

3.2.4 特殊区域对橡胶履带的抗臭氧龟裂和屈挠龟裂要求较高，如果全盘都按照同一标准制作的话，也容易导致要求较高的那部分区域，容易产生橡胶开裂的情况

要使履带能使用特殊区域的作业环境，需要制定特殊的胶料配方，在要求较高的性能方面进行加强。

3.3 断带

断带是指因橡胶履带强力层牵引件失效，导致橡胶履带断裂，而使得橡胶履带出现使用故障或者失效。

3.3.1 钢丝帘线表面被污染，导致接头帘线间粘合不良

断带是橡胶开裂的加重后果，会导致橡胶履带完全失效。根据对市场调查，断带产生的主要原因是钢丝帘线接头不良造成，而导致钢丝帘线接头不良的最主要的原因是钢丝帘线表面被污染，在整个钢丝帘线的制作过程中或者物料的流转中都存在污染的隐患，一旦钢丝帘线表面被污染，钢丝包胶之间的粘合将降低，在受力情况下，容易在橡胶履带轮侧胶开裂后，导致钢丝帘线接头部脱开，从而导致断带的发生。现在国内部分企业已经在钢丝帘线制作时，增加保护膜，在接头时才将保护膜撕掉，这样就能大大降低钢丝帘线表面被污染的风险。

3.3.2 钢丝帘线与芯金间橡胶短缺，引起钢丝帘线与芯金摩擦，从而导致断带。

在橡胶履带制作工艺中，在钢丝帘线与芯金之间，会增加一层相对较薄的胶片，以将两者进行隔离，如果这层胶片不放，或者放置不到位，钢丝帘线就会与芯金直接接头，在橡胶履带作业时，尤其是转弯过程中，钢丝帘线与芯金之间会产生很大的摩擦作用，在长时间磨损后，很容易将钢丝帘线磨断，从而使其失去牵引作用，而导致橡胶履带发生断裂现象。

目前国内很多企业中胶片厚度控制在2～3 mm，如果生产过程中都能做到均匀性的话，可以很好地解决钢丝帘线与芯金的磨损。

以上对橡胶履带使用产生的病疵的原因分析，主要是从橡胶履带制作的角度考虑。另外，使用不当也容易导致这些病疵的产生，比如橡胶履带长期与油类、酸碱类、盐、油漆、农药等化学品接触，容易导致橡胶履带出现早起老化；其次，在基石、尖石、碎钢块和凹凸不平的路面上行走，也会导致橡胶履带花块橡胶开裂、断带等病疵。再次，急转弯、直角转弯、过坡度较大的斜坡、过桥式行走等不合理的使用方式也容易导致橡胶开裂甚至断带的病疵产生。最后，农用机械轮系，尤其是驱动轮和支重轮，在磨损较大或者与橡胶履带配合不良的情况下，也容易对橡胶履带使用造成较大的破坏性损失，从而降低橡胶履带的使用寿命。

4 结语

橡胶履带使用过程中产生的病疵是多种多样的，原因也是综合性的，只有严格地按照工艺技术标准，精工细作，积极采用新材料、新工艺，并向轻量化、大型化、高强化、多品种、多功能和可调换化方向发展，才能进一步满足在各种恶劣气候与地形条件下使用和大吨位工程机械运输车辆使用的要求。随着科学技术的发展和完善，橡胶履带将由易损件演变成功能件，其使用寿命的极大提高是完全可以实现的。

［1］周世元.橡胶履带的结构与制造 ［J］.橡胶工业，2003，50（9）：539－541 .

［2］王克成.橡胶履带工艺原理 ［J］.橡胶科技市场，2010，9：20－24.

10.3969／j.issn.1007－2217.2012.01.010

2011－12-18