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全钢工程机械轮胎胎面缠绕技术的研究与应用【2025复合材料展】

发布时间：2024-10-16

摘要

介绍全钢工程机械轮胎胎面缠绕技术，研究其在18.00T25及以上规格轮胎生产中的应用。结果表明，采用全钢工程机械轮胎胎面缠绕技术后，成型机的利用率提高，轮胎生产效率提高且成型工艺稳定，同时轮胎的综合性能提高，轮胎生产成本降低。

引言

全钢工程机械轮胎使用路况复杂多变，需根据不同路况选用不同配方胎面胶以适应工作条件，胎面胶主要分为低生热型、标准型和抗切割型。根据市场反馈，需使用抗切割型胶料应对恶劣路况。抗切割型胶料主要成分为丁苯橡胶，表面粘性差，其分块层贴成型方式易出现脱层，压合不实等问题，需使用胎面缠绕成型，而目前现存的 4台四鼓成型机均无胎面缠绕设备，无法满足抗切割型胶料的生产。随着山东玲珑轮胎股份有限公司对全钢工程机械轮胎的需求量逐渐增大，为提升产品质量，增强产品市场竞争力，解决市场需求，我公司拟对成型生产工序增加胎面缠绕设备，以满足抗切割型胶料的生产，并提高生产工艺稳定性。

1 胎面缠绕设备

胎面缠绕设备(见图1)主要由挤出模块、压型模块、温控模块、缠绕模块组成，配以供料输送带、 PLC控制器、胶条输送带等辅助设备，组成完整的胎面缠绕生产线。

2 缠绕技术

全钢工程机械轮胎胎面缠绕设备通过广州烨诺科技有限公司提供的PLC控制系统进行控制调节，通过胎面尺寸、缠绕尺寸、缠绕半径等关键指标设置(设定主界面见图2),可实现缠绕现状、质量等与胎坯完美匹配。

施工设计关键指标如下。

(1)胎面总宽度。施工重点指标，直接影响断面形状。

(2)胎坯中心半径。由待缠绕胎坯周长计算得到，影响轮胎缠绕质量、胎面缠绕厚度等。

(3)胶料密度。不同胶料密度的设置影响胎面缠绕质量。

(4)缠绕层数。根据设定胎面总厚度进行设定，影响缠绕胶条的螺距。

(5)中间平面宽度。与中间平面宽度共同决定缠绕机与胎坯匹配度，影响缠绕外观。

(6)胎面尺寸(设定主界面见图3)。胎面尺寸直接决定缠绕后胎坯品质、质量及断面是否合格，该缠绕控制系统可单独、精准地设定胎面尺寸。胎面尺寸可根据关键尺寸点的个数进行设定，可对关键点的水平宽度及厚度进行精准设定。胎面尺寸设定后，胎面缠绕方式的不同对缠绕质量影响较小，可忽略不计。胎面缠绕方式有3种，分别为均分法：胎面每一点厚度根据缠绕层数均分；平层法：每一层均比其前一层缠绕宽度窄，适用于缠绕胎面厚度较大的规格产品；外包法：每一层均比其前一层缠绕宽度大，可盖住前一层边缘，适用于缠绕胎面厚度较小的规格产品，外观质量更好。

(7)胎面缠绕基本面(设定主界面见图4)。由中间平面宽度(直线)和旋转半径(弧线)共同决定，其数值设定后所得到的基本面与胎坯形状越接近，胎面缠绕的外观质量越好。

设胎面总宽度为L, 中间平面宽度为A, 弧线弧长为B, 单位均为mm 。关键指标数值的设定如下：

(1)假定A=X, 则 X/2+B=L/2;

(2)在胎坯上根据施工设计，选定胎肩最厚点位置；

(3)由X/2推出B/2位置，即弧线中点位置落于选定的胎肩最厚点位置；

(4)根据两点重合情况，对X值进行微调，由胎面上最终量取X值。

缠绕机头将胶片紧贴在胎坯表面，当胎坯随成型鼓做线性运动时，胶片被一层层覆贴到胎坯上，移动缠绕机头，改变胶片搭接的百分比，即可得到不同厚度的胎面，胶条采用底宽为75mm、上宽为 35mm、厚度为5mm的梯形截面设计，覆贴后，能够实现紧密贴合，不会产生层间气泡。胶条尺寸及覆贴效果如图5所示，缠绕后实际效果如图6所示。

3 配方体系多元化

低生热型(T108)、标准型(T213)、抗切割型 (HT181) 配方体系全钢工程机械轮胎胎面胶性能对比如表1所示。

抗切割型(HT181) 胎面胶主要由丁苯橡胶组成，在低温下粘性较差，不适于胎面压出后进行层贴、填补空白产品。而胎面缠绕设备直接挤出胶条进行胎面缠绕，可以控制胶条缠绕温度，使抗切割型配方胶料得以应用于全钢工程机械轮胎，适应不同市场需求。

4 成本控制

各模块主要功能介绍及成本分析如表2所示。通过对旧设备改造再利用，预计节约成本120万元。

5 工艺稳定性提升

全钢工程机械轮胎因其行驶面宽，花纹沟深，无法一次性压出胎面形状，需分几层进行层贴合过程中，每层均需刷涂胶浆以增加粘性。

(1)层贴过程中工艺稳定性较差，其主要存在以下问题：

(2)胎面裁断长度存在误差，层贴易打折，材料分布不均；

(3)胎肩位置胎面贴合度差，滚压过程中易打折，导致材料分布不均；

(4)胶浆刷涂不均匀，胎面粘性不一致，易导致在使用过程中出现局部脱层；

胎冠接头多，不能保证接头的一致性，易导致在使用过程中出现接头开。

应用胎面缠绕技术可完全避免此类过程工艺引起的质量隐患，工艺稳定性提升。

目前全钢工程机械轮胎成型生产均采用大四鼓成型机，受胎面层贴效率低影响，大部分时间可使用的只有三鼓(其中一个成型鼓闲置),成型机利用效率低。采用胎面缠绕技术后，设备利用率有效提高，750/65R25规格的轮胎由每班生产8条增加至10条，生产效率提高30%以上。

6 效率提升（压出）

全钢工程机械轮胎层贴层数根据花纹深度的不同，在3～8层不等，胎面块数在5～15块之间不等，以26.5R25 LB03SD(L-5系列)规格为例，胎面层贴8层，需求胎面块数13块。

A区压出：需更换4次口型板，生产计划安排20条轮胎生产，半部件备齐需要4～5h。

胎面缠绕：只有1#胎面需A区压出，其余均可由胎面缠绕设备直接进行缠绕，A区压出工序半部件生产压力降低30%以上。

7 缠绕体系建立

通过设备调试，设计生产，根据过程中存在的问题以及需要重点关注的工艺控制点，完成缠绕体系建立。

8 结语

(1)成本降低。2011年农业子午线轮胎成型设备闲置胎面缠绕机再利用，应用于4#全钢工程机械轮胎胎面缠绕设备，预计节省成本100万元。

(2)工艺稳定。避免胎面压出过程中裁断公差引起的胎面材料不均；避免滚压过程中因肩部胎面贴合度差，引起的胎面打折造成的胎面胶料分布不均。

(3)效率提升。成型机利用率提高，单胎生产时间缩短，成型效率提升30%以上；A区半部件压出压力降低20%,胎面压出仅需生产胎面，半部件压出数量降低20%以上。

(4)质量提升。低生热型、标准型、抗切割型胎面配方体系可以任意选择，提高轮胎不同工况适应能力；生产过程中无胎面接头，避免过程工艺不稳定造成的胶料分布不均、胎面接头开等质量隐患。【复材展】【苏州复合材料展】【复合材料展】