CN213799113U - 一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠及轮胎 - Google Patents

Abstract

一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠及轮胎，包括胎面胶、基部胶、带束层、带束层夹胶、带束层底胶、胎肩垫胶，靠近胎体侧的最内侧中部为带束层底胶，其两侧为胎肩垫胶，所述带束层底胶的上方依次为带束层、基部胶和胎面胶，其中所述基部胶两侧末端与胎肩垫胶的两侧末端相接，且二者与带束层之间有带束层夹胶，所述环形胎冠断面高度为环形胎冠中心厚度的1.2～1.5倍，胎肩具有从胎面向胎侧延伸的适用特巨型轮胎的花纹块及花纹沟槽结构。本实用新型的具有带花纹结构的胎肩的预硫化环形胎冠部件，能够彻底替代待翻新轮胎原有的胎冠。在旧胎体削磨时能够去除胎肩部位的大部分原花纹沟槽，且基于预硫化胎面工艺，可以充分提高胎面部分的耐磨、耐刺扎性能。

Description

一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠及轮胎

技术领域

本实用新型涉及到预硫化胎面胶技术领域，特别涉及到一种特巨型轮胎的预硫化环形胎冠及其应用。

背景技术

所谓特巨型轮胎，参照中华人民共和国化工行业标准《HG/T2177-2011》轮胎外观质量标准中轮胎尺寸的划分，轮辋名义直径33英寸及以上且名义断面宽度为24英寸及以上的充气轮胎，为特巨型轮胎。同时根据中国橡胶协会提出的普遍公认的概念：轮胎规格轮辋标称外径为33英寸及其以上的，且轮胎设计外圆直径在2000mm以上，单胎负荷量(★★级、10km/h)在20000kg以上的工程轮胎，为巨型轮胎。目前满足此规格要求的轮胎主要用于非铺装路面的大型矿用车辆及工程车辆，以下统一称为特巨型轮胎。例如轮胎规格59/80R63的特巨型轮胎，直径在4000mm左右，重量5.5吨/条，价格昂贵，平均使用寿命约4000至5000小时。

特巨型轮胎主要用于非铺装路面的作业车辆，由于各种工程作业场地的路面环境极差，经常存在杂物、碎石等各种障碍物，对轮胎损伤极大。因其使用环境恶劣，经常在满负载下工作，行驶速度低，但是承载扭矩很大，单胎静态承载最高达90吨，所以要求轮胎具有更好的耐磨、耐刺扎性能。其宽厚的胎体与胎面不利于散热，所以还要求特巨型轮胎具有更深、更宽的花纹沟槽，以提高轮胎的散热性能。

对特巨型轮胎应用最多的是露天矿山。随着矿产资源需求不断增长，各大型露天矿山为了提高采矿效率、降低成本，越来越多的选用大型矿山专用车辆，其载重量从35吨到320吨以上，最大车辆总重量高达550吨，需要配用特巨型轮胎。矿山车辆行驶的道路需随矿脉及排料场位置的改变而变化，道路基础难以彻底压实，因此路面凹凸不平并多有泥沙污水，作业时的装卸工作面及路面存在大量散落的矿石碎块，具有锋利、尖锐的棱角，导致车辆的轮胎出现各种损伤，多为大小不同的刺、扎、割等形式的损伤伤口。重负荷的特巨型轮胎在恶劣环境气候及路面情况的多重作用下，较大概率会造成直接刺扎破坏胎面胶及带束层钢丝结构。如果轮胎被刺扎严重漏气时，驾驶员能及时发现并及时报维护人员进行处理。但大部分伤口不会马上出现漏气情况，还可以继续正常行驶。但损伤的钢丝暴露在空气及泥水中，很容易产生锈蚀并逐渐向带束层钢丝四周漫延扩散。轮胎运行时不停地滚动、碾压、曲挠形变，内部橡胶与锈蚀带束层钢丝不断摩擦产生高温热量，会导致橡胶与带束层钢丝快速老化分离，造成胎体与胎面及带束层钢丝逐步产生脱空或剥离报废。

由于特巨型轮胎体积巨大、生产技术含量高，目前只有国外个别制造商垄断生产，可供各矿山选择的品牌极其有限，造成国内外特巨型轮胎价格长期居高不下。我国也大力鼓励国内轮胎企业研发试制，但目前的国内产品使用寿命非常短，无法满足矿山的使用需求。为了降低特巨型轮胎的使用成本，矿山企业多年来不断寻找解决降低成本的各种办法，目前被矿山企业公认最有效的办法是利用特巨型轮胎成熟产品旧胎体的原始价值，通过翻新使其循环再利用，才能明显降低轮胎的整体使用成本。

根据新轮胎制造行业的成本测算分析，每条轮胎综合成本中胎冠占25-30％、剩下的胎体等部分占70-75％。即当轮胎的胎面胶花纹磨平后将轮胎报废，等于浪费70-75％的轮胎原始价值；如果通过翻新后再利用，制造成本只占新轮胎成本30-35％，并降低65％生产污染排放，使用寿命可达到新轮胎的95-100％。且特巨型轮胎价格很高，在大型露天矿山车辆上轮胎使用费用占运输总成本的35％，仅次于油料成本。因此特巨型轮胎翻新再利用的技术对矿山企业及社会的经济效益特别显著。

目前在特巨型轮胎翻新技术工艺方面，国内外基本采用以下三种技术工艺：

1.模型法翻新技术工艺(热翻)：对待翻新的旧胎体进行削磨等工序处理后、在胎体上施铺胎面生胶料，采用带有花纹块的模具加温、加压，在硫化时形成胎面花纹。

2.预硫化翻新技术工艺(冷翻)：首先通过带花纹模具的平板硫化机对胎面生胶料加热加压进行单独硫化、预先制成硫化好的胎面及花纹胶，其中有条形、块形、环形等类型。对待翻新的旧胎体进行削磨等工序处理后，在胎体上施铺中垫胶、粘贴预先硫化好的胎面花纹胶，装上专用胎腔胶囊、轮辋、外包封套密封后，进入硫化罐对带有预硫化胎面的轮胎进行加温加压硫化成形。

3.花纹雕刻翻新技术工艺：对待翻新的旧胎体进行削磨等工序处理后，在胎体上重新施铺或缠绕胎面生胶料，采用花纹雕刻工艺形成胎面花纹，不装置其它的辅助配件、进入硫化罐进行加温加压硫化成形。

对于特巨型轮胎的翻新，以上技术工艺都有所应用，但是基于特巨型轮胎的产品特点及使用环境特点，现有翻新技术工艺存在以下缺点：

1.其中模型法翻新技术工艺生产时污水废气粉尘排放量大、实施净化处理成本高。受技术工艺的约束，生产设备自动化程度低、使用人力成本高。模型法翻新是对胎面胶及已硫化过的胎体共同加温、加压，胎体长时间处于高温环境。因这种环境下，施加高压力会破坏橡胶与子午线钢丝的内部结构，所以为避免损伤胎体只能限制胎面胶硫化压力，导致胎面胶的耐刺伤、耐磨性能不足。模型法翻新工艺对翻新采用的旧轮胎要求严格，如出现两层以上带束层钢丝锈蚀损伤、或者存在多处带束层钢丝损断且损断点间距离小于轮胎横断面宽度尺寸的情况则不能翻新再利用，可达到翻新标准的旧轮胎比例仅在2-3％。

2.预硫化翻新技术工艺与模型热翻新技术工艺相比，胎面单独预先硫化，能够通过提高硫化压力增加胎面胶密度、提高产品耐刺伤、耐磨性能，同时在生产过程中也减少了生产排污处理成本。但现有预硫化翻新技术工艺存在以下问题：

其中条形、块形预硫化胎面胶是采用平板硫化机制作，与胎体的粘贴面为平面或近似平面，现有的环形胎面胶是在条形的基础上围成环形，其内表面为柱形或近似柱形的表面。预硫化翻新对旧胎体要求比模型法翻新更加严格，轮胎出现带束层钢丝一层以上锈蚀损伤、带束层钢丝多处损断距离低于轮胎横断面宽度尺寸、胎肩花纹块多处脱落的任一情况则不能翻新再利用，可达到翻新标准的旧轮胎比例在1-2％。

3.与模型热翻新及预硫化翻新技术工艺对比与而言，雕花翻新工艺降低了翻新设备的投资、去除使用模具及辅助工装夹具，简化了生产工序。但没有通过模具挤压成型，造成胎体与新的胎面胶料粘贴物理性能差、胎面胶密度低，所以耐刺伤、耐磨性能差。雕花翻新旧胎体要求与预硫化翻新相似，带束钢丝如有一层锈蚀损伤、多处损断距离低于轮胎横断面宽度尺寸的带束层钢丝、胎肩花纹块多处脱落、都不能翻新再利用，可达到翻新标准旧胎体比例在1-2％。

此外，对于轿车和一般载重客车的小规格轮胎，目前也有一些较为成熟的技术，但由于轮胎使用环境不同，轮胎结构与外观的设计原理差别较大，因此均无法适应非铺装路面特巨型轮胎所特有的深花纹、宽花纹胎面特征，不适应大体积、大负荷的特巨型轮胎。

基于特巨型轮胎特殊使用环境的现实状况，导致能够挑选出可进行翻新再利用的旧胎体数量极少、特别紧缺，可达到现有技术翻新标准的胎体大约只有2-3％左右。目前如何提高旧胎体循环再利用比例、提高翻新轮胎的产品性能、降低轮胎的整体使用成本是困扰各矿山企业的最大难题。

环形胎冠断面：是指由通过环形的回转中心线的平面裁切形成的断面，以下简称断面。

以下名词采用国家标准GB/T6326-2014《轮胎术语及其定义》中定义：胎冠、胎肩、胎面、带束层。

实用新型内容

为了解决特巨型轮胎翻新现有技术工艺对旧胎体再利用比例低、翻新轮胎性能较差等缺陷，本实用新型提供一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，可以解决当前特巨型轮胎翻新技术工艺中存在的上述缺陷。

一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于包括胎面胶、基部胶、带束层、带束层夹胶、带束层底胶、胎肩垫胶，靠近胎体侧的最内侧中部为带束层底胶，其两侧为胎肩垫胶，所述带束层底胶的上方依次为带束层、基部胶和胎面胶，其中所述基部胶两侧末端与胎肩垫胶的两侧末端相接，且二者与带束层之间有带束层夹胶，胎肩具有从胎面向胎侧延伸的适用特巨型轮胎的花纹块及花纹沟槽结构。

优选的所述带束层最大宽度小于行驶面宽度的90％，所述带束层的钢丝帘线层数为4～7层，每层帘线的钢丝与轮胎周向中心线所成锐角为8°～45°，外层帘线角度不小于其内侧帘线的角度，且相邻的两层帘线层钢丝夹角方向相反。

优选的所述环形胎冠断面的内侧表面轮廓线是由多段相切弧线组成的曲线。

优选的所述环形胎冠的行驶面宽度范围为500mm以上；所述环形胎冠行驶面弧度半径为2000mm以上；所述环形胎冠厚度为100mm～250mm。

优选的所述环形胎冠在胎肩处花纹块的侧面具有散热凹槽。

优选的所述环形胎冠的胎面胶表面分布有多个传感器安装盲孔，所述盲孔的底端位于所述基部胶与带束层之间。

优选的所述环形胎冠断面高度为环形胎冠中心厚度的1.2～1.5倍。

优选的所述环形胎冠总宽度为行驶面宽度的1.02～1.07倍。

一种翻新特巨型轮胎，其特征在于以前述的环形胎冠作为轮胎的结构部件，与剥离胎面及带束层后的旧轮胎胎体进行组合，硫化后形成翻新轮胎。

一种新特巨型轮胎，其特征在于以前述的环形胎冠作为轮胎的结构部件，与预先制备的胎体结构部件进行组合，硫化后形成新轮胎，所述预先制备的结构部件为新制备的、已硫化的、除胎冠结构以外具有构成轮胎必须的其它全部部件。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型的特巨型轮胎环形胎冠，除胎面之外，还包括轮胎除胎体之外的其它结构，例如带束层等，共同形成胎冠，且在胎肩设置针对特巨型轮胎的花纹块和花纹沟槽结构。先完成预硫化，然后再与胎体组合硫化成型。

1)本实用新型的具有带花纹结构的胎肩的预硫化环形胎冠部件，能够彻底替代待翻新轮胎原有的胎冠。在旧胎体削磨时能够去除胎肩部位的大部分原花纹沟槽，且本实用新型基于预硫化胎面工艺，可以充分提高胎面部分的耐磨、耐刺扎性能，优于模型法工艺制备的翻新轮胎。

2)本实用新型的预硫化环形胎冠具有带束层钢丝结构，能够对带束层钢丝已严重损坏的特巨型轮胎进行替换施工，提高了旧胎体的利用率。

特巨型轮胎报废的情况，很多是由于带束层钢丝破损后逐步锈蚀、形成带束层与胎面胶脱空而导致的报废，这种报废轮胎的主体钢丝、胎侧、趾口基本上是完好的，但用目前两种翻新技术工艺已无法翻新。利用本实用新型创新技术则可对这种旧胎体进行翻新达到循环再利用的目的：通过剥离残留在胎体上的破损胎面及带束层钢丝、对胎体进行削磨以达到与环形胎冠粘贴面吻合的曲面形状尺寸，再通过修补洞口、喷胶、粘贴、硫化等工艺即可以制备出相应的翻新轮胎成品。

此外，优选的带束层角度参数和变化趋势，使其更适合其加工过程和使用环境，保证了重新翻新或组装后的强度及使用寿命。

3)所述环形胎冠的内侧断面是由多段相切弧线组成的曲线，使其与打磨后的、在主钢丝作用下呈弧形的胎体外表面形状更加接近，更易于贴合。

4)在胎面预设了传感器的安装盲孔，当需要安装胎面传感器对特巨型翻新轮胎进行使用监测时可直接安装，提高后期传感器安装位置准确度及工作效率。胎面的盲孔对应的是硫化模具上的凸起柱形结构，硫化时该柱形结构处于花纹块内，增加了热量在胎面胶料内部的传递点，能够改善硫化时胎面中热量的分布状态，有利于花纹块胶料的硫化均匀度，降低硫化时间。通过设置传感器安装盲孔，便于在特巨型翻新轮胎上使用监测技术，可在轮胎故障发生的初期进行提前预警，提醒操作人员及时维护，避免出现更大风险，提高特巨型翻新轮胎的使用寿命及安全性，增加了翻新轮胎的附加价值。

附图说明

图1为预硫化环形胎冠断面图，

图2为侧视外观示意图；

图3为图1结合胎体后的断面图；

图4为图3的侧视外观示意图；

图中各标号列示如下：

1-带束层底胶，2-带束层夹胶，3-带束层，4-基部胶，5-胎面胶，6-胎肩垫胶，7-胎体，8-中垫胶，9-盲孔，10-散热凹槽，11-残留的花纹沟槽。

图中尺寸标记说明：

B1——预硫化环形胎冠行驶面宽度；

B2——预硫化环形胎冠总宽度；

H1——预硫化环形胎冠厚度；

H2——预硫化环形胎冠断面高度；

R1、R2、R3——胎冠断面内表面多段相切曲线的半径示意，两侧基于断面中心对称。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型进行进一步的解释。

实施例1

本实施例为59/80R63特巨型轮胎的翻新用预硫化环形胎冠。

1、轮胎在使用之后，其尺寸与结构同新胎有较大差异，所以翻新轮胎前需考察相应新胎的主体尺寸及胎冠结构尺寸，然后确定预硫化环形胎冠的各结构尺寸。

轮胎新胎参数如下：

轮胎断面宽度1490mm；外径4025mm；行驶面宽度1300mm；行驶面弧度半径3900mm；花纹深度88mm。

环形胎冠的基本尺寸与新胎相同，并据此确定环形胎冠其余主要特征尺寸如下：

胎冠厚度：H1＝160mm；环形胎冠断面总高度H2＝240mm；环形胎冠断面总宽度1430mm。

根据以上尺寸数据，实现一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠如下：

如图1所示，预硫化环形胎冠包括环形胎冠、带花纹及花纹沟槽的胎肩，胎冠包括的胎面具有适用特巨型轮胎的胎面花纹。

所述环形胎冠除胎面外，还要包括现有技术翻新时，通常连接在胎体上的常见结构，即胎面胶5、基部胶4、带束层3、带束层夹胶2、胎肩垫胶6、带束层底胶1，共同形成胎冠。最内侧(靠近胎体侧)中部为带束层底胶1，其两侧为胎肩垫胶2，所述带束层底胶1的上方依次为带束层3、基部胶4和胎面胶5，其中所述基部胶4两侧末端与胎肩垫胶6的两侧末端相接，且二者与带束层3之间有带束层夹胶2。

如图1、图2所示，胎面和胎肩具有从胎面向胎侧延伸的花纹块及花纹沟槽结构，凸起部分为花纹块，凹陷部分为花纹沟槽。环形胎冠在胎肩处花纹块的侧面具有散热凹槽10。

如图1所示，环形胎冠断面的内侧表面轮廓线是由多段相切弧线组成的曲线，能够更好的贴合削磨后的旧胎体。

环形胎冠的行驶面宽度1300mm、环形胎冠行驶面弧度半径为3900mm，环形胎冠厚度160mm，与轮胎外缘尺寸相关的参数必须与新胎尺寸保持一致，以匹配同规格轮胎。

所述带束层3共有6层，其最宽的一层宽度为1100mm，自最内侧的第1层开始，第1层带束层钢丝角度为10°，第2～4层带束层钢丝角度为30°，第5～6层的带束层钢丝角度为35°，且相邻的两层帘线层钢丝夹角方向相反。

2、采用带花纹沟槽的外部胎面模具，通过适用于本实用新型的硫化装置进行硫化后制备完成。

3、轮胎翻新实现：待翻新的胎体7去除胎面及带束层后，按与预硫化环形胎面的结合尺寸进行外表面打磨、修补、喷中垫胶8等前处理，装配本实施例预硫化环形胎冠，并在残留的花纹沟槽11处以一定压力填充生胶料使结构完整、增加粘贴面积，如图3、图4所示。在适当的翻新轮胎硫化装置中进行带胎面的二次硫化。

通过本实施例翻新的特巨型轮胎，使用寿命可达到原胎的60％-80％。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述胎面胶表面分布有传感器安装盲孔9，所述盲孔9的底端位于所述基部胶与带束层之间，如图1所示。

胎面增加了预设的传感器安装盲孔9，当需要安装胎面传感器对特巨型翻新轮胎进行使用监测时可直接安装，不需在胎面上进行打孔，可提高后期传感器安装的位置准确性和工作效率。胎面的盲孔对应的是硫化模具上的凸起柱形结构，硫化时该柱形结构处于花纹块内，增加了热量在胎面胶料内部的传递点，能够改善硫化时胎面中热量的分布状态，有利于花纹块胶料的硫化均匀度，提高硫化质量降低硫化时间。通过设置传感器安装盲孔，便于在特巨型翻新轮胎上使用监测技术，实现翻新轮胎全寿命跟踪监测，可在轮胎故障发生的初期进行提前预警，提醒操作人员及时维护，排除出现更大故障的安全隐患，提高特巨型翻新轮胎的使用寿命及使用安全性，增加了翻新轮胎的附加价值。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型批露的技术范围内，可轻易想到的变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于包括胎面胶、基部胶、带束层、带束层夹胶、带束层底胶、胎肩垫胶，靠近胎体侧的最内侧中部为带束层底胶，其两侧为胎肩垫胶，所述带束层底胶的上方依次为带束层、基部胶和胎面胶，其中所述基部胶两侧末端与胎肩垫胶的两侧末端相接，且二者与带束层之间有带束层夹胶，所述环形胎冠断面高度为环形胎冠中心厚度的1.2～1.5倍，胎肩具有从胎面向胎侧延伸的适用特巨型轮胎的花纹块及花纹沟槽结构。

2.根据权利要求1所述的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于所述带束层最大宽度小于行驶面宽度的90％，所述带束层的钢丝帘线层数为4～7层，每层帘线的钢丝与轮胎周向中心线所成锐角为8°～45°，外层帘线角度不小于其内侧帘线的角度，且相邻的两层帘线层钢丝夹角方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于所述环形胎冠断面的内侧表面轮廓线是由多段相切弧线组成的曲线。

4.根据权利要求1所述的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于所述环形胎冠的行驶面宽度范围为500mm以上；所述环形胎冠行驶面弧度半径为2000mm以上；所述环形胎冠厚度为100mm～250mm。

5.根据权利要求1所述的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于所述环形胎冠在胎肩处花纹块的侧面具有散热凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于所述环形胎冠的胎面胶表面分布有多个传感器安装盲孔，所述盲孔的底端位于所述基部胶与带束层之间。

7.根据权利要求1所述的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠，其特征在于所述环形胎冠总宽度为行驶面宽度的1.02～1.07倍。

8.一种翻新特巨型轮胎，其特征在于以权利要求1-7的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠作为轮胎的结构部件，与剥离胎面及带束层后的旧轮胎胎体进行组合，硫化后形成翻新轮胎。

9.一种新特巨型轮胎，其特征在于以权利要求1-7的一种特巨型轮胎预硫化环形胎冠作为轮胎的结构部件，与预先制备的胎体结构部件进行组合，硫化后形成新轮胎，所述预先制备的结构部件为新制备的、已硫化的、除胎冠结构以外具有构成轮胎必须的其它全部部件。

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