30.5L-32 ALS28钢丝帘线缓冲层林业轮胎的设计

张亚辉，王 洁，申玉德

（风神轮胎股份有限公司，河南 焦作 463000）

近年来巴西林业生产发展势头强劲，产业规模不断扩大和产区管理日益现代化，要求林业机械必须具有较高的生产效率，为了减少轮胎的更换次数，要求林业轮胎具有良好的抗刺扎性能。为适应市场需求，扩大出口，提高我国林业轮胎产品竞争力势在必行。

普通斜交轮胎的缓冲层只能承受10%～20%剪切应力，在路况恶劣时，轮胎极易被刺破。为提高林业轮胎抗刺扎性能，延长使用寿命，我公司采用钢丝帘线缓冲层，制备了30.5L-32 ALS28钢丝帘线缓冲层林业轮胎，现将产品开发情况简介如下。

1 技术要求

根据GB/T 2980—2018《工程机械轮胎规格、尺寸、气压与负荷》[1-2]，确定30.5L-32 ALS28林业轮胎的技术参数如下：标准轮辋 DW27/DW27B/DH27/DH27B/DH27H/DH27HB等，充气外直径（D′） 1 847（1 803.7～1 896.6） mm，充气断面宽（B′） 775 mm（744.0～821.5） mm，行驶速度 10 km·h-1，标准充气压力 310 kPa，标准负荷 10 000 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

为保证轮胎充气外缘尺寸符合国家标准要求，并获得较好的耐久性能，结合本公司实际生产工艺情况，在本次设计中D取1 845 mm，B取750 mm，外直径膨胀率（D′/D）取1.002 7，断面宽膨胀率（B′/B）取1.035。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

林业轮胎在森林地带作业，使用条件苛刻，因此要求产品具有良好的抗刺扎性能，同时为尽量减少更换次数，林业轮胎还需要较好的耐久性能[3]。增大b、减小h，可以提高轮胎耐磨性能，本次设计b/B取1.011，b取758 mm，h/断面高（H）取0.061，h取90 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

林业轮胎使用多键式轮辋，d的选取直接影响胎圈与轮辋的配合程度，且该产品负荷较大，若d选取不当，容易导致胎圈爆、胎侧鼓包等早期损坏，结合公司以往经验，d取812 mm，C取685 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴是轮胎受力分配的临界处，也是受力最大处，为了防止此处所受应力过于集中，需要进行结构调整，避开应力集中区域，本次设计H1/H2取0.702。

轮胎断面轮廓如图1所示。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

由于林业机械车辆经常在山地、丛林中作业，因此轮胎胎面采用人字形花纹，并调整花纹倾角，花纹前倾角增大，取30°，后倾角取20°；同时为了有效减少花纹块脱落，增大花纹饱和度，设计的花纹深度为32 mm，花纹饱和度为32%，花纹周节数为16。

胎面花纹展开和三维效果分别见图2和3。

图2 胎面花纹展开示意

图3 胎面花纹三维效果

3 施工设计

3.1 胎面

针对林业轮胎使用环境，基部采用低生热、高拉伸强度胶料配方，胎侧采用高韧性胶料配方，本次设计胎面胶宽度为940 mm，冠部厚度为65 mm，胎肩厚度为90 mm。

在车间实际生产条件的基础上，尽量减少胎面挤出形状不稳定、接头开裂等问题，保证胎面质量，胎面最终采用缠绕成型方式。

3.2 胎体

胎体采用10层1400dtex/3V1锦纶66浸胶帘布，缓冲层采用4层3×0.20+6×0.35HT钢丝帘布，并添加特殊材料以增强钢丝帘线与胶料的粘合性能，提高产品的抗刺扎性能。

胎体帘线角度为32°，成品轮胎胎冠帘线角度为55°，帘线假定伸张值为1.028 5，可增大冠部接地面积，减小其他部位的刺扎几率。

3.3 胎圈

采用双钢丝圈结构，钢丝圈采用直径为0.9 mm的胎圈钢丝，排列方式为8×16，胎圈部位采用整周缠绕，增大胎圈融合率，防止产品使用过程中出现胎圈散丝。

3.4 成型

成型采用半芯轮式成型机，机头直径为1 500 mm，机头宽度为1 638 mm，并加宽腰带，采用2-3，2-3，2成型方式。

3.5 硫化

采用罐式胶囊硫化，硫化条件为：外压蒸汽温度 （253±5） ℃，过热水温度 （286±8） ℃，过热水压力 （2.6±1） MPa，总硫化时间 300 min。

胎圈疤痕深度不大于1 mm、长度不大于5 mm的成品轮胎为合格品，胎圈疤痕深度不大于1 mm、长度大于5 mm的成品轮胎修补后为合格品或等外品。

胎圈大边合格品修剪胶边胶条最大残留量不超过3 mm。无内胎成品轮胎胎圈顺胎趾边部修剪整齐，不能出现锯齿状，不伤及线层。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

成品轮胎安装于测试轮辋DW27上，在标准充气压力下的D′和B′分别为1 850和753 mm，均符合产品设计要求。

4.2 胎面胶物理性能

成品轮胎胎面胶物理性能测试结果见表1。

从表1可以看出，胎面胶的强度性能和耐磨性能均超过国家标准要求，达到设计目标。

表1 成品轮胎胎面胶物理性能测试结果

5 结语

30.5 L-32 ALS28钢丝帘线缓冲层林业轮胎的充气外缘尺寸和胎面胶强度性能和耐磨性能均达到设计和相应国家标准要求。该产品投放巴西市场后表现优异，获得用户好评。