解决叉车用充气式实心橡胶轮胎胎圈裂口的模具钢圈优化设计

2022-09-01孔延坤宋国星

橡胶科技 2022年8期

孔延坤，宋国星

[特瑞堡轮胎工业（河北）有限公司，河北邢台 054019]

在叉车装配市场，快装式无锁圈（LOC）轮辋因装卸便捷、省时省力越来越受到客户青睐，其轮胎生产规模也不断扩大[1-3]。目前有客户反映叉车用充气式实心橡胶LOC轮胎（简称LOC轮胎）胎圈部位有裂口问题，直接影响产品质量。根据市场调研，为解决LOC轮胎胎圈部位裂口问题，对模具钢圈进行了重新设计，解决了上述质量问题。现将优化设计情况介绍如下。

1 LOC轮胎轮辋结构特点

LOC轮胎与轮辋装配情况如图1所示。

从图1可以看出，LOC轮胎左右胎踵不对称，且轮胎是一体装配到LOC轮辋上的。目前我国国家标准中无锁圈轮辋的LOC结构曲线，因此LOC轮胎胎圈部位设计可根据ETRTO标准中的LOC轮辋进行设计。

从图1还可以看出，LOC轮辋结构简单，轮辋凹型槽部位轮胎胶料外露，有利于轮胎行驶过程中的散热。LOC轮胎与轮辋配合部位曲线明显不同，可根据轮胎受力特点进行设计。

2 LOC轮胎胎圈裂口原因分析

LOC轮胎胎圈裂口情况见图2。

从图2可以看出，LOC轮胎胎圈部位的裂口都发生在右侧胎踵处，因为轮胎与轮辋是过盈紧密配合，发生裂口处修补后无法承担轮辋的作用力，造成轮胎直接报废，如果是轻微裂口检查时很难发现，流通到市场上对公司产品信誉造成极坏影响，因此必须采取技术措施解决。对胎圈裂口原因分析如下。

（1）LOC轮胎右侧胎踵处胶料较多，特殊结构易造成出模时此部位受力过大而产生裂口。实心轮胎本身出模操作难度就较大，因为实心轮胎质量较大，同规格实心轮胎质量约为充气轮胎的2.5倍[4-5]；同时由于实心轮胎无操作的抓着支点，出模时由硫化机自动出模装置提供动力，设备根据输入的硫化程序自动操作，不会因为轮胎胎圈右侧胎踵处胶料较多而减小用力，也不会放慢速度。而且LOC轮胎胎圈部位左右不对称，受力不均匀，极易产生裂口。

（2）LOC轮胎胎圈部位胶料硬度很大，邵尔A型硬度为（75±5）度，特殊规格能达到（85±5）度，胶料配方使用高补强炭黑和填料较多，以达到胶料变形小、强度高、拉断伸长率低的要求。在生产中实心轮胎硫化出模时温度较高，在120 ℃左右，由于胎圈部位胶料脆性大，实心轮胎刚性较大，变形较小，加上出模困难，因此易在右侧胎踵处产生裂口。

3 解决措施

根据裂口原因分析，要改善LOC轮胎硫化出模时轮胎胎圈部位的受力、消除裂口质量问题，必须对轮胎模具钢圈进行重新设计。原模具钢圈结构如图3所示。

从图3可见，通过模具装配槽和下模将轮胎固定在硫化机台上，通过模具启胎定位槽与硫化机台中心机构定中心的作用，出模时上模和上钢圈同时随着机台热板上升，留出施工规定的出模空间，使用专用锁模装置装配到启胎锁模凹型槽锁死下钢圈，通过液压活塞轴上下移动取出轮胎。可见在现用模具钢圈结构下，轮胎出模时右侧胎踵受力过大。

优化设计的LOC轮胎模具钢圈结构见图4。

由图4可以看出，模具钢圈结构优化后，右侧胎踵处由下模改到上模，避免其在下模钢圈中时胎坯胶料因重力作用而堆积过多，也避免了胎坯装模后右侧胎踵处胶料提前受热时间过长，同时装模更便于观察和操作，发现右侧胎踵处胶料产生变形可及时处理。最重要的是优化结构彻底消除了LOC轮胎硫化出模时右侧胎踵受力，从而消除胎圈部位裂口。

优化模具钢圈中的环形凹槽在上钢圈与下钢圈接触面有0.2 mm的间隙，右侧胎踵处胶料过多时，可以通过环形凹槽消除应力，避免应力集中。此外环形凹槽还可以接收胎坯右侧胎踵处多余的胶料，避免出现大边、硬边和明疤。右侧胎踵处胶料流动性较大，可以通过环形凹槽排除气体，避免出现缺胶或气泡。

从图4还可以看出，下钢圈高度远大于上钢圈，使得下钢圈与轮胎的摩擦力远大于上钢圈与轮胎的摩擦力，可以保证轮胎在出模时固定于下模，发挥硫化机液压自动出模机构的作用。因上钢圈与轮胎几乎没有摩擦力，右侧胎踵处没有受到作用力，从而解决了LOC轮胎硫化出模时右侧胎踵受力裂口的发生。