全钢巨型工程机械子午线轮胎轮廓设计方法探索及实践
全钢巨型工程机械子午线轮胎胎圈结构设计
全钢巨型工程机械子午线轮胎胎圈结构设计
蔡庆;韩成勇;徐立
【期刊名称】《轮胎工业》
【年(卷),期】2015(0)6
【摘要】采用有限元模拟方法对全钢巨型工程机械子午线轮胎胎圈的受力情况进行分析,包括胎圈-轮辋配合紧密度、钢丝圈安全性、充气后胎圈轮辋接触情况、胎圈轮辋法向应力分布、胎圈Von Mises应力分布、负荷下轮胎轮辋接触情况,并进行胎圈优化设计,使胎圈受力状况合理,胎圈过盈配合恰当,并保证轮胎的气密性.【总页数】8页(P328-335)
【作者】蔡庆;韩成勇;徐立
【作者单位】北京橡胶工业研究设计院,北京 100143;北京橡胶工业研究设计院,北京 100143;北京橡胶工业研究设计院,北京 100143
【正文语种】中文
【中图分类】U463.341
【相关文献】
1.全钢载重子午线轮胎胎圈结构设计的研究 [J], 张伟平;尹海山;鲍黄坚
2.全钢工程机械子午线轮胎胎圈外观缺陷原因分析及解决措施 [J], 李静;张文涛
3.全钢工程机械子午线轮胎胎圈外观缺陷原因分析及解决措施 [J], 李静; 张文涛
4.通过调整三角胶口型改善全钢巨型工程机械子午线轮胎胎圈贴合质量 [J], 陈宇; 陈贵; 王晓六
5.低生热界面活性剂B-206在全钢巨型工程机械子午线轮胎胎面胶中的应用 [J], 余团清;张文标;黄晶晶;施大全;黄振华;王剑峰
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子午线轮胎结构的设计方法87页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
子午线轮胎结构的设计方法
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
12.OOR20_20PR全钢载重子午线轮胎的设计
满亭亭 李向军 双钱集团江苏轮胎有限公司
随着我国基础设施建设的迅速发展 载重子午 线轮胎需求量不断增加 为满足国内外市场需求笔 者所在公司在进行广泛的市场调研后 成功开发 !"#$$%"$ "$&%矿 山 型 全 钢 载 重 子 午 线 轮 胎 现 将 !"#''%"' "'&%全 钢 载 重 子 午 线 轮 胎 设 计 情 况 简 介 如下
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2!/,,D!, !,9D全钢载重子午线轮胎的充气外缘 尺寸强度性能和耐久性能均符合相应设计和国家标 准要求胎圈耐久性能符合企业标准生产工艺稳定 产品投放市场后得到广大用户的认可产品供不应
求为公司创造了较好的社会效益和经济效益
中国橡胶
本刊已被 中国期刊全文数据库收录其作者文章著作权使用费与本刊稿酬一次性给付
钢丝圈 钢丝圈采用'/+!%%高强度胎圈钢丝 排列方 式为&545+5*52.5*5+545&共4.根 钢 丝 圈 直 径 为 $!4%% 设 置 6 型 加 强 层 以 提 高 胎 圈 强 度 安 全 倍 数 大于&/$满足轮胎使用要求 成型和硫化工艺 成型采用天津赛象股份有限公司的两鼓一次法 成 型 机 机 头 直 径 为"+$%%平 面 宽 为4!+%%硫 化 采用桂林橡胶机械厂的7型双模定型硫化机硫化条 件 为 外 部 蒸 汽 压 力./(!89:外 温 2"4!氮 气 压力为!#+89:内温;!,,
全钢巨型工程机械子午线轮胎生产设备的研制
矿用 车辆 逐渐 重型 化 ， 巨型 轮胎也 向大型化 发展 ，
业 、 路建 设 与 运 输 、 公 煤炭 及 采 矿业 的增 长 ， 同时
也拉动 了轮 胎工业 的发 展 。２ ０ ～２ ０ ０ １ ０ ５年 ， 国 我
国外甚 至 推 出 ４ Ｒ ７和 ５ ／ ０ ６ 大 型工 程 机 ０５ ９ ８ Ｒ ３等
中 图 分 类 号 ： ６． ４ ． ／ ６ＴＱ３ ０ ４ ／ｒ Ｕ４ ３ ３ １ ５ ． ￣ ３ ． ６ ７ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ ６８ ７ （ ０ ６ １ ６ ６０ １０ —１ １２ ０ ） 卜０ ７ —３
我 国 经 济 的 持 续 发展 极 大 地 推 动 了 汽 车 工
速 度 可达 ５ ｍ ・ｈ ， 在 温度 为 一 ５ ～ ＋５ ０ｋ ～ 可 Ｏ Ｏ
轮胎产 量年 均增 长 １ ， ６／ 特别 是 全 钢 载 重子 午 线 ９ ６ 轮胎 ， 量年 均增 长超 过 ５ 。随 着 全 球轮 胎 制 产 Ｏ
造 业逐 渐 向我 国转 移 ， 国 已成 为世 界 轮 胎 生 产 我
要求设计成型机 、 化机及 活络模具 。经三维设计并进行传动系统 、 硫 力学 有限元分析 ， 对部件强度 和刚度进行验证 和
优 化 设 计 方 案 ， 初 步形 成 生 产 设 备 的制 造 加 工 图 纸 。 已 关 键 词 ： 型 工 程机 械 ； 钢 子 午 线 轮 胎 ； 型 机 ； 移 式 硫 化 机 巨 全 成 平
２１ ０ Ｒ ３ ． ０ ５， ２ ．０ Ｒ ３ ４ ０ ５， ２ ．０ Ｒ ４ ７ ０ ９， ３ ０ Ｒ ５ ０． ０ １。
３ ． ０ ５ ，６ ０ Ｒ １和 ３ ． ０ ５ ３０ Ｒ １３ ． ０ ５ ７ ０ Ｒ ７等 。近 年随 着
雪地用途23.5R25全钢工程机械子午线轮胎的设计
726 轮 胎 工 业2023年第43卷雪地用途23.5R25全钢工程机械子午线轮胎的设计夏效坤，谢仕强，张燕龙，赵 君，郭永芳[泰凯英（青岛）专用轮胎技术研究开发有限公司，山东青岛 266100]摘要：介绍雪地用途23.5R25全钢工程机械子午线轮胎的设计。
结构设计：外直径 1 592 mm，断面宽 596 mm，行驶面宽度 530 mm，行驶面弧度高 24.5 mm，胎圈着合直径 630 mm，胎圈着合宽度 496 mm，断面水平轴位置（H1/H2） 0.88，采用牵引型横向花纹沟设计，花纹块上带有3D钢片。
施工设计：胎面采用雪地轮胎专用胎面胶配方，4层带束层结构，1#—3#带束层采用3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线，4#带束层采用4×6×0.25HE钢丝帘线，胎体采用3＋9＋15×0.22+0.15NT钢丝帘线，采用一次法成型机成型、单模蒸锅式硫化机硫化。
成品轮胎试验结果表明，轮胎的充气外缘尺寸、物理性能和耐久性能均达到相应国家标准和企业标准要求。
关键词：全钢工程机械子午线轮胎；雪地用途；结构设计；施工设计；耐久性能中图分类号：TQ336.1 文章编号：1006-8171（2023）12-0726-03文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.12.0726在北美和北欧的部分国家因地处高纬度，在冬季大部分地区都被冰雪覆盖，且降雪频次较高，普通轮胎在雪地上的抓着性能、驱动性能和制动性能下降，存在安全隐患。
同时，在北美和北欧的国家多为发达国家，安全意识较强，其部分矿山和建筑商通常要求工程机械设备在冬季替换为雪地轮胎。
23.5R25 L3全钢工程机械子午线轮胎主要用于装载机[1]，是L3产品中市场需求量较大的产品。
随着海外市场对该规格雪地轮胎需求的增长，我公司开发了雪地用途23.5R25 L3全钢工程机械子午线轮胎，现将产品的设计情况介绍如下。
12.00R20_矿山专用全钢子午线轮胎的设计
12.00R20矿山专用全钢子午线轮胎的设计王 刚 孙成林 王金帅新途轮胎有限公司摘 要：介绍12.00R20矿山专用全钢子午线轮胎的设计。
结构设计：外直径1132mm，断面宽312mm，行驶面宽度255mm，行驶面弧度高h=8mm，Copyright©博看网. All Rights Reserved.44应用技术APPLIED TECHNOLOGY 速度50km/h 、充气压力900kPa 、单胎负荷4000kg ，胎面花纹为大块矿山型花纹。
二、结构设计1.外直径（D ）和断面宽（B ）根据车型、矿区环境和实际使用情况，并结合普通矿山产品出现的“大肚子”“站立性不好”等问题，以自然平衡轮廓设计理论作为数学模型、经典力学原理作为架构，通过有限元方法进行模拟分析，对肩部过渡和圈部弧线进行合理优化，最终确定外直径D 为1132mm 、断面宽B 为312mm ，该结果满足全钢子午线轮胎模具尺寸和轮胎产品标准要求。
2.行驶面宽度（b ）和弧度高（h ）轮胎与地面直接接触的平面称为行驶面，b 和h 是影响运动状态下轮胎稳定性和耐磨性能的关键设计参数。
该类型轮胎使用工况较为恶劣，接地稳定性和耐磨性能也至关重要。
在设计中，需要增大轮胎接地面积，并提升其抓着性能，同时也要考虑矿区路况下的通过性，综合考虑最终确定b 为255mm ，h 为8mm 。
3.胎圈着合直径（d ）和着合宽度（C ）根据轮辋的直径尺寸来确定着和直径d ，根据轮辋宽度Rm 来确定着合宽度C 。
此规格使用的标准轮辋为8.50。
为确保轮胎与轮辋配合紧密，获得良好的气密性能，并提高胎圈部位的刚性支撑，同时能够很好地装卸轮胎，轮胎与轮辋采用过盈配合，即d为511mm ；C 采用加宽14.1mm 设计，即C 为230mm 。
4.断面水平轴位置（H 1/H 2）为保证轮胎的综合性能，全钢子午线轮胎设计中，断面水平轴位置需与轮胎断面最宽点匹配，该部位是轮胎断面中最薄、变形最大的位置，对轮胎性能有重大影响。
子午线轮胎结构的设计方法87页PPT
子午线轮胎结构的设计方法
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 —பைடு நூலகம்左
全钢巨型工程机械子午线轮胎成套设备的研制
制造 出世 界上第 １ 工程机械 子午线 轮胎 。 条 随着科 学技 术 的进 步 ， 程 机械 子 午 线 轮胎 工 在 实 际使 用 中表 现 出一 系 列优 势 。经过 ２ ０世 纪 ８ ０年代 末 和 ９ ０年 代 的发 展 ， 程 机 械 子 午线 轮 工 胎 的生产 技术 和使用 性能都 有 了迅 速提 高 。美 国 固特异轮 胎公 司和米 其林北美 公 司纷纷投 资建设
型 ， １ ６ ０ｍｍ 以上 为特 巨型 。我 公 司 于 ２ ０ ０ ２年 成 功 自主研 发 了两鼓 式全 钢工程 机械子 午线轮胎 一 次 法成 型机 ， 为我 国大 型工 程 机 械 子午 线 轮胎 的
作者 简 介 ： 张芝 泉 （９ ９） 男 。 江 宁 波 人 ， 津 赛 象 科 技 股 １２ 一。 浙 天 份 有 限 公 司 高级 工程 师 ， 事 企 业 经 营 和技 术 管理 工 作 。 从
线 轮 胎 及 系 列 化 工 艺 装备 ， 且 初 步 实 现 了产 并
业化。
２ 全钢 巨型工程 机械 子午 线轮胎 成套设 备 从 ２０ ０ ４年 开始 ， 我公 司在前 期探索 性开 发的
维普资讯
第 ２期
张芝 泉 等 ．全 钢 巨 型 工 程 机 械 子 午 线 轮 胎成 套 设 备 的 研 制
组 和 Ｘ 光检 测 机 等 ８种 成套 设 备 。
关 键 词 ： 程 机 械子 午 线 轮 胎 ； 工 生产 设 备
中 图分 类 号 ： Ｑ３ Ｏ ４ Ｕ４ ３ ３ １ ５ Ｔ ３ ． ； ６ ．４ ＋． 文献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ６８ ７ （０ ７ ０—０ ６０ １０ —１ １２ ０ ） ２０ ９ －６
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的设 计 ， 并 可指 导 开 发其 他 规 格 产 品 。本 文重 点 介 绍 全钢 巨型工 程机 械子 午线轮 胎开 发过程 中轮 胎 轮廓 设计 方法 探索及 实践 。
１ 模 型轮 廓设 计思 路
型 工程 机械 子 午线 轮 胎 的 开 发 与生 产 ， 经 实 际 使 用 验证 ， 开 发成 功 的 轮胎 产 品性 能 接 近 国 际 同类
包括 预测 及控 制 充气 时 轮 胎 轮 廓变 化 、 控 制 轮 胎 带束 层端 部应 力 的变化 幅度 以及 预测并 控制 胎圈 区域 应力 与应 变 的变化 。 目前 该方 法 已经成 功应 用于 ４ ９ ～５ ７英 寸全 钢 巨型 工 程机 械 子 午 线轮 胎
院（ 以下简称 北 院 ） 牵头 ， 研 发 了一套 全钢 巨型 工
第１ ０期
蔡
庆等． 全 钢 巨 型 工程 机械 子午 线 轮 胎 轮 廓 设 计 方 法探 索 及 实 践
５ ７ ９
全 钢 巨型 工 程 机 械 子 午 线 轮 胎
轮 廓 设 计 方 法探 索及 实践
蔡 庆， 何 晓玫 ， 张 伟， 韩成勇
１ ０ ０ １ ４ ３ ） （ 北 京 橡 胶 工 业 研究 设 计 院 ， 北京
轮胎 轮廓 通常 的设计 方法 为 自然 平衡 轮廓设
计方 法ｎ ］ ， 即假 设 轮胎 充 气 后 帘 布层 帘 线 所 受 张
力呈 均匀 分布 ， 以 自然 平衡 轮廓 为 依据 设 计 的轮
胎充 气 时轮廓 变化 大致 呈均一 状态 。 自然平衡 轮 廓理 论仅 考虑 力 的平衡 ， 是 用 内压 决 定 轮胎 形 状 的方 法 ， 与轮胎 实 际情况 有较 大差 距 。
摘要： 采用形变控制设计方法（ Ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ＤＣ Ｍ） 设 计 全 钢 巨 型工 程 机 械 子 午 线 轮 胎 轮 廓 ， 利 用 有 限 元 技 术 进行 分 析优 化 ， 并 研 制 出成 品 轮 胎 与 国外 品 牌 轮 胎 进 行 对 比试 验 。 全 钢 巨 型 工 程 机 械 子 午 线 轮 胎 具 有 高 负荷 、 瞬间受力大、 路 面使 用 条 件 苛 刻 等 特 点 ， 设计上应控制充气时轮廓 、 带 束 层 端 点 应 力 以及 胎 圈 区 域 的 应 力 应 变 。 有限元分析结果表明， 不 同 负荷 下 轮 胎 轮 廓 变 化 与 Ｄ Ｃ Ｍ 设 想一致 ， 且 轮 胎 最 大 应 力 位 置 始 终 在 肩 部 带 柬 层 端 点 附 近 。轮 廓 测 量 结 果 表 明 ， 在 标 准充 气 压 力 下 ， 随着负荷率 的增大 ， ＤＣ Ｍ 成 品 轮 胎 的 轮 廓 变 化 趋 势 与 国外 品 牌 轮 胎 一
Hale Waihona Puke 构 及材 料分 布 ， 通 过调 整 模 型 轮廓 设 计 使 充 气后
的轮胎 轮廓 变形 尽可 能减小 。轮 廓变 形应 达到设 计 理念 预期 的胎 面 、 胎侧 和胎 圈变形 量 ， 并 使轮胎
胎体充 气 时 的形 状 变 化 控 制 在最 小 范 围 内 ， 从 而
５ ８ Ｏ
作者简介 ： 蔡庆（ １ ９ ７ ７ 一） ， 女（ 彝族 ） ， 贵 州 纳雍 县 人 ， 北 京 橡 胶工业 研究 设计 院高级 工 程 师 ， 学士 ， 主 要 从 事 轮 胎 结 构 设 计工作 。
根 据全 钢 巨型工程 机械 子午 线轮胎 的使 用特 点， Ｄ Ｃ Ｍ 的设 计 思 想 为 ： 在 遵 循 自然 平 衡 轮廓 设 计 方法 的基 础上 ， 基本 不 改 变 原设 计 轮 胎 内部 结
产 品水 平 。 全钢 巨型 工程机 械 子午线 轮胎 主要 应用 于大
型露 天矿 的 自卸车辆 ， 使 用条 件 以高负荷 、 苛 刻路
面、 瞬 间受 力 大为特 点 ， 常见 的损 坏形式 有 胎冠脱 层、 胎肩脱 层 和胎 圈裂 等 。同时 ， 由于全 钢 巨型工 程机 械子 午线 轮 胎 消耗 材 料 多 以及 生 产 成本 高 ，
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ３ ４ １ ｝ ． ５ ／ ． ６ ； Ｏ２ ４ １ ． ８ ２ 文 献标 志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ８ １ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ５ ７ ９ — ０ ７
２ ０ ０ ７年之 Ｉ ｍ， 国际上仅有米其林、 普 利 司通
因此 要求 轮胎 可 以翻新 使用 。根 据全 钢 巨型工 程 机械 子午 线轮 胎 的 使用 特 点 ， 需 要 在 控 制 轮 胎 充 气使 用 时 的轮廓 变 形 、 带 束 层 端 点应 力 以及 胎 圈 区域 的应力应 变 前提下 ， 开 展轮 胎 的轮廓设 计 。 北 院通 过 实践 与 探 索 ， 建 立 了 全钢 巨型 工 程 机 械子 午线 轮胎 形变 控 制设 计 方 法 （ Ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
和 固特异 三 大轮胎 巨头 拥有各 自的全钢 巨型工程 机 械子 午线 轮胎 生 产技 术 ， 且 对技 术 进 行 严 格保 密 。２ ０ ０ ８年 以来 ， 国 内由北京 橡 胶 工 业研 究 设计
Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， 简称 ＤＣ Ｍ） 。Ｄ Ｃ Ｍ 的关键 技 术
致。 但国外品牌轮胎的胎面变形更 小 ， 断 面水平 轴下 移更 小、 大 负荷 下胎侧 横 向变形率 较大 。实际应 用情 况表 明， Ｄ ＣＭ 成 品 轮 胎 的使 用 寿命 达 到 预 期 国际 品牌 轮 胎 的 ７ Ｏ 左右 。 关键词 ： 全 钢 巨 型 子 午 线 轮胎 ； 轮 廓设 计 ； 形变控制设计方法 ； 有 限 元 分 析