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两种实心轮胎的对比

2014-5-10 14:59| 发布者: 巨车网| 查看: 1015| 评论: 0|原作者: 宋国星|来自: 特瑞堡轮胎工业(河北)有限公司

摘要:   随着矿山机械和特种车辆的飞速发展,在轮胎行业中排名靠前的许多厂家纷纷涉足实心轮胎产业,我国实心轮胎产业也是急剧扩张。特别这几年,一些轮胎巨头在实心轮胎市场上显现出由充气式填充实心轮胎向充气式橡胶实 ...
  随着矿山机械和特种车辆的飞速发展,在轮胎行业中排名靠前的许多厂家纷纷涉足实心轮胎产业,我国实心轮胎产业也是急剧扩张。特别这几年,一些轮胎巨头在实心轮胎市场上显现出由充气式填充实心轮胎向充气式橡胶实心轮胎过渡的趋势,涉及的实心轮胎类型品种越来越多,大致可以折射出这两种类型的轮胎存在着性能区别。

  基础知识

  充气式实心轮胎指轮胎子口部位是充气式结构曲线,采用充气式轮辋装配的轮胎,一般包括充气式填充实心轮胎充气式橡胶实心轮胎

  充气式橡胶实心轮胎指子口部位是充气式结构曲线,整体采用以橡胶为主成分组成,采用充气式轮辋装配的轮胎,一般包括充气式橡胶普通型实心轮胎和充气式橡胶高弹型轮胎。

  充气式填充实心轮胎指子口部位是充气式结构曲线,采用以充气轮胎为外壳并向其内腔填充聚氨酯、其他泡沫等材料,采用充气式轮辋装配的轮胎。

  从装配车型不难看出,实心轮胎应用车型奇特、结构复杂、领域广泛,逐渐成为矿业装备车辆和特种车辆首选。

  性能区别

  1、耐磨性能

  充气式橡胶实心轮胎的耐磨性能明显优于充气式填充实心轮胎。原因是充气式填充实心轮的结构特点降低了其耐磨性,充气式填充实心轮胎的外表是以充气轮胎作为外壳,起到骨架作用,并向其内腔填充聚氨酯或其他泡沫等材料制作而成的。轮胎在苛刻路面上负载行驶过程中,与路面发生磨耗时通常会从胎面磨掉碎屑,即发生磨蚀磨耗、卷曲磨耗,帘线层磨耗更快,当充气轮胎外壳帘线层磨掉或接近磨完时,轮胎必然报废。充气式橡胶实心轮胎整体是橡胶组成,耐磨胶料是充气轮胎同规格冠部厚度的2.5倍以上,极大的提高了其耐磨性能,即使磨损到缓冲胶料层也可以继续使用。
晋煤集团寺河矿FBL-10通用车型,装配17.5-25充气式橡胶实心轮胎和充气式填充实心轮胎,在相同环境下使用7个月,发现充气式橡胶实心轮胎的抗切割和抗撕裂性能明显优于充气式填充实心轮胎。充气式填充实心轮胎是以充气轮胎为载体向其内腔填充聚氨酯或其他泡沫等材料,车辆载荷后在高低不平的路面上行驶时,轮胎受到的颠簸和冲击力很大,充气式填充实心轮胎90%的冲击力由作为外壳的充气轮胎承担,因为胎体过软产生较大变形,所以有切割或撕裂的区域在轮胎表面会迅速延伸扩大,很可能引起胎体裂开,填充物爆出导致轮胎早期失效。

  充气式橡胶实心轮胎子口部位分布有均匀的钢环,轮胎子口与轮辋箍紧均匀有力、着和紧密、轮胎受力均匀,减小了轮胎使用变形,轮胎整体都是由橡胶组成,形成了轮胎整体受力从而减小了变形。一般充气式填充实心轮胎变形量是充气式橡胶实心轮胎变形的1.337~2.763倍。如在充气式橡胶实心轮胎上发生切割和撕裂现象时,只是相当于割口或裂口镶嵌在胎面中,一般不会发生延伸扩张,也就不会引起轮胎整体的失效。

  充气式填充实心轮胎尺寸不稳定,充气式填充实心轮胎是利用斜交尼龙充气轮胎或全钢子午线充气轮胎为外壳,并向其内腔注射聚氨酯或泡沫等填充物制造出来的轮胎。斜交尼龙充气轮胎胎体较厚生热大,尼龙受热时收缩变形大,强度降低,易出现“平点”缺点,引起变形;全钢子午线充气轮胎的胎体较薄,一般有几层钢丝构成,使用时轮胎变形大,钢丝多次变形量大于可恢复量,引起永久变形,造成胎体胀大,致使轮胎在直径和宽度上变大,所以在装配时要考虑是否有刮蹭车辆问题,设计要余留出充足的尺寸安全空间。

  2、承载能力

  充气式橡胶实心轮胎的承载能力大约是充气式填充实心轮胎的1.47~2.25倍,通过改进充气式橡胶实心轮胎的轮胎受力曲线、增加受力层设计、提高胶料性能后承载能力是充气式填充实心轮胎的 1.5~2.5倍。矿业装备车辆和特种车辆制造商认识到充气式橡胶实心轮胎具有优异的抗裂口增长、抗撕裂、抗撞击、抗刺扎、高负荷、高耐磨和寿命长的特点,受到越来越多的用户青睐,而充气式填充实心轮胎经常由于发生这样问题而早期损坏。

  特别这几年来,由于各类型车辆追求载荷和速度的提高,无论什么轮胎,因持续超负荷行驶造成的早期损坏成了轮胎失效的主要现象,“超负荷=生热=失效”成了所有轮胎的杀手。

  3、牵引性能

  充气式填充实心轮胎体腔内填充的聚氨酯或其他泡沫硬度在30~50邵氏A型硬度,胎体是充气轮胎,所以轮胎较软,轮胎接地印痕面积大。充气式橡胶实心轮胎全部有橡胶组成相对较硬,变形小。在牵引方面充气式填充实心轮胎具有明显优势。

  充气式橡胶实心轮胎制造商为了提高轮胎的牵引性,采取增大轮胎行驶面宽度,调整h值设计,在轮胎表面加刻刀槽花纹或加刻不同形式的花纹,使用抓着性好的胶料在胎面部位,可以提高其牵引性,还不会损失轮胎的承载能力,在使用速度不大于55 kW/h时通过改进后与充气式填充实心轮胎没有区别。使用速度在25 kW/h以下时,由于车辆是高载荷低速度运行,这时的牵引性是优于充气式填充实心轮胎,而且防侧滑性更加突出。

  4、耐化学腐蚀性

  充气式橡胶实心轮胎与充气式填充实心轮胎相比,在耐化学性方面具有明显区别,充气式填充实心轮胎胎体薄,变形大,长时间接触到有机溶剂,容易发生溶胀问题,会引起抗撕裂强度和抗崩花掉快能力逐渐减弱的现象。充气式橡胶实心轮胎相对稳定,各项性能影响较小。

  5、生热和抗脱层性能

  轮胎生热来自两方面,一是轮胎弹性材料在循环的机械应力应变产生滞后损失,二是轮胎与地面之间的摩擦引起的发热。根据北京理工大学魏敏老师研究发现热的主要来源是弹性材料的机械滞后损失。

  聚氨酯生热原因是由于分子中含有大量的极性基团和氢键,分子间作用力较大,在周期性外力的作用下应变的变化滞后于应力的变化,产生内耗,大量生热。聚氨酯本身导热性差,生热快,致使轮胎温度升高,温度升高使聚氨酯分子间作用力减弱,导致力学性能下降,尤其是抗撕裂性。

  充气式填充实心轮胎是由充气轮胎和聚氨酯或泡沫采用物理的方法组合了一起,暨在充气轮胎内腔注射聚氨酯或泡沫。在受到很大的外力作用时充气轮胎和填充物应力应变不协调,必然产生滞后损失导致轮胎生热快,聚氨酯在100℃以上时耐磨性和抗撕裂强度只有常温下的20%左右,致使填充物与胎体之间很容易脱开,轮胎整体性能下降,造成轮胎失效。

  充气式橡胶实心轮胎根据轮胎受力情况,合理设计轮胎曲线,对各部位受力特点使用不同性能的胶料,各部位胶料是在一定的压力、温度和时间下实现物理和化学方法结合在一起,机械应力应变相对协调,减少生热。

  6、安全性
                                                                       
  充气式橡胶实心轮胎防爆性能优越:充气轮胎和充气式填充实心轮胎在矿山领域使用安全性较差, 尤其在煤矿巷道使用,如果发生突然爆胎时会产生火花,煤矿巷道内可能有瓦斯、粉尘等可燃性物质,容易造成爆炸安全事故,充气式橡胶实心轮胎全部是橡胶组成胎彻底避免了这一安全隐患。 

  充气式橡胶实心轮胎可以保障人员和车辆行驶安全:充气轮胎和充气式填充实心轮胎如果发生突然爆胎,车辆会突然倾斜,会损坏车辆,更严重的是可能造成人员伤亡,充气式橡胶实心轮胎不会爆胎彻底避免了这一安全隐患。
                   
  聚氨酯耐水解性能差,充气式填充实心轮胎如果轮辋部位进水可能造成轮胎与轮辋打滑,因车辆载荷过大,部分车辆又采用液压转向,车辆受力不一致,操作困难,影响正常行车安全。充气式橡胶实心轮胎子口部位分布有均匀的钢环,钢环与轮辋箍紧均匀有力,受力面积较大,避免轮胎与轮辋打滑。

  充气式橡胶实心轮胎抗撞击和耐刺扎性能优越,充气式填充实心轮胎受到撞击或刺扎时,由于胎体较薄,又因为胎体是主要受力体,造成迅速开裂,填充物在负载压力的作用下迅速外泄造成轮胎失效。充气式橡胶实心轮胎全部是橡胶组成,橡胶的硬度在65~75邵氏A型硬度,整体质密性高,受到撞击和刺扎时回弹力十足,即使有刺扎和裂口发生也能继续正常使用,避免轮胎失效这一隐患。
充气式橡胶实心轮胎外形尺寸一般比充气式填充实心轮胎小0.5%~1.1%,比同规格充气轮胎尺寸小0.7%~1.25% ,适应了矿山车辆低重心,转弯灵活,减轻了转弯时的车辆轴的受力。虽然充气式橡胶实心轮胎重量较大,但车辆载荷时速度慢,对车辆影响不大。

  7、性价比

  TWS公司开展了充气式橡胶实心轮胎与充气式填充实心轮胎在鄂尔多斯伊泰煤矿,晋煤赵庄矿同等条件下进行对比,试验环境:(1)巷道宽度4.4~5.5 m,高度在3.1 m;(2)大巷道及顺纵向坡度≤8°,长度不超过2 500 m,横向坡度≤3‰,局部纵向最大坡度≤15°,不超过550 m短距离;(3)辅运大巷,综采工作面搬家通道为水泥路面部分破损,其他巷道沿底板开掘并排水沟和集水窝,松软石头路面;(4)巷道转弯半径6.5~9.5 m。对比后有发现充气式橡胶实心轮胎节油5.46%,胎面磨耗量降低53%,胎面寿命延长,内生热降低20%。更加利于连续作业,减轻维修,降低成本。
 
  橡胶实心轮胎产业发展

  随着世界和我国矿业装备车辆和特种车辆的迅猛发展和普及。实心轮胎市场是一个巨大的新兴市场,近几年来橡胶实心轮胎家族中有很多新面孔出现。

  充气式填充实心轮胎也有优于充气式橡胶实心轮胎的时候。例如,在路面较好如沥青路面,行驶速度在50 kW/h 以上时,充气轮胎和充气式填充实心轮胎乘坐舒适,车辆稳定;充气式橡胶实心轮胎适合在行驶速度在45 kW/h 以下,尤其在25 kW/h以下时性能更加突出。

  在特定的环境下进行对比,矿业装备车辆和特种车辆速度低,使用环境恶劣,载荷高,当速度过低时弥补了实心轮胎减震性不好。例如,装载机是在轮胎不动时装载货物的,或者速度极低下工作,弥补了生热快,不易散热的问题,在受力上也给了轮胎自我调整的时间;矿用车辆和特种车辆在作业时几乎不行走或速度很低,这给了轮胎性能恢复机会;如果低速高载在路面不平时产生的巨大冲击载荷充气轮胎,充气式填充实心轮胎无法适应,瞬间生热也无法适应。

  实心轮胎更适合低速、高负荷、耐刺扎、寿命长、全天候使用及有适应恶劣环境的天性。我国经济高速发展,矿山机械和特种车辆发展突飞猛进,跨国车辆公司瞄准和已经进入中国市场,橡胶实心轮胎拥有广阔的发展前景。


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