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聚氨酯填充輪胎與普通填充實心胎的性能對比
發(fā)表時間:2019-12-18     閱讀次數(shù):     字體:【

1.耐磨性能
聚氨酯填充輪胎的耐磨性能優(yōu)于普通填充實心胎。 原因是后者的結(jié)構(gòu)特點降低了其耐磨性, 輪胎在苛刻路面上負載行駛過程中, 與路面發(fā)生磨耗時通常會從胎面磨掉碎屑,即發(fā)生磨蝕磨耗、卷曲磨耗,簾線層磨耗更快,當外殼簾線層磨掉或接近磨完時,輪胎就會報廢。 而前者整體是聚氨酯組成,耐磨膠料是前者同規(guī)格冠部厚度的2.5倍以上, 極大地提高了其耐磨性能,即使磨損到緩沖膠料層也可以繼續(xù)使用
2.抗切割和抗撕裂性能/尺寸穩(wěn)定性
在相同環(huán)境下使用7個月,發(fā)現(xiàn)聚氨酯填充輪胎的抗切割和抗撕裂性能明顯優(yōu)于普通填充實心胎。 車輛載荷后在高低不平的路面上行駛時,輪胎受到的顛簸和沖擊力很大,普通填充實心胎90%的沖擊力由輪胎承擔, 因為胎體過軟產(chǎn)生較大變形, 所以有切割或撕裂的區(qū)域在輪胎表面會迅速延伸擴大,很可能引起胎體裂開,填充物爆出導致輪胎早期失效。
可以看出,聚氨酯填充輪胎子口部位分布有均勻的鋼環(huán), 輪胎子口與輪輞箍緊均勻有力、 著和緊密、輪胎受力均勻,減小了輪胎使用變形。 一般普通填充實心胎變形量是聚氨酯填充輪胎變形的1.337~2.763倍。
如在聚氨酯填充輪胎上發(fā)生切割和撕裂現(xiàn)象時, 只是相當于割口或裂口鑲嵌在胎面中, 一般不會發(fā)生延伸擴張,也就不會引起輪胎整體失效。
普通填充實心胎是利用斜交胎或全鋼子午胎為外殼,其尺寸穩(wěn)定性較差。 斜交胎胎體較厚,生熱大,尼龍簾線受熱時收縮變形大, 強度降低, 易出現(xiàn)“平點”缺點,引起變形。 全鋼子午胎胎體較薄,一般有幾層鋼絲構(gòu)成,使用時輪胎變形大,鋼絲多次變形量大于可恢復量,引起永久變形,造成胎體脹大,致使輪胎在直徑和寬度上變大,所以在裝配時要考慮是否有刮蹭車輛問題, 設(shè)計時要留出充足的尺寸安全空間。
3.承載能力
聚氨酯填充輪胎的承載能力大約是普通填充實心胎的1.47~2.25倍,通過改進受力曲線、增加受力層設(shè)計、提高膠料性能后,承載能力會提高到1.5~2.5倍。 聚氨酯填充輪胎實現(xiàn)了輪胎子口部位受力面積增大, 減少了壓強, 減少了生熱, 可以對冠部和側(cè)部進行綜合設(shè)計, 實現(xiàn)輪胎在受到?jīng)_擊和法向變形等受到的力傳導快、分散快,達到生熱低、散熱快的特性。
由于車輛追求提高載荷和速度, 因持續(xù)超負荷行駛造成的早期損壞,成為了輪胎失效的主要現(xiàn)象。
4.牽引性能
普通填充實心胎體腔內(nèi)填充的聚氨酯或其它泡沫硬度在30~50邵爾A型硬度,胎體是充氣輪胎,所以輪胎較軟,輪胎接地印痕面積大。 而聚氨酯填充輪胎全部由聚氨酯組成,相對較硬,變形小。 所以在牽引性能方面,普通填充實心胎具有明顯優(yōu)勢。
為了提高聚氨酯填充輪胎的牽引性, 生產(chǎn)企業(yè)采取增大輪胎行駛面寬度、調(diào)整h值設(shè)計,在輪胎表面加刻刀槽花紋等不同形式的花紋, 使用抓著性好的胎面膠料。 通過改進后, 不僅沒有損失輪胎的承載能力,而且在使用速度不大于55kw/h時,其性能與普通填充實心胎沒有區(qū)別。 使用速度在25kw/h以下時,由于車輛是高載荷、低速度運行,其牽引性甚至優(yōu)于普通填充實心胎,而且防側(cè)滑性更加突出。
5.耐化學腐蝕性
由于普通填充實心胎胎體薄,變形大,長時間接觸到有機溶劑,容易發(fā)生溶脹問題,出現(xiàn)抗撕裂強度逐漸減弱的現(xiàn)象, 造成崩花掉快。 而聚氨酯填充輪胎相對穩(wěn)定,各項性能影響較小,兩者區(qū)別明顯。

6.生熱和抗脫層性能

輪胎生熱來自兩方面, 一是輪胎彈性材料在循環(huán)的機械應(yīng)力應(yīng)變產(chǎn)生滯后損失; 二是輪胎與地面之間的摩擦引起的發(fā)熱。

聚氨酯生熱原因是由于分子中含有大量的極性基團和氫鍵,分子間作用力較大,在周期性外力的作用下應(yīng)變的變化滯后于應(yīng)力的變化,產(chǎn)生內(nèi)耗,大量生熱。 聚氨酯本身導熱性差,生熱快,致使輪胎溫度升高,溫度升高使聚氨酯分子間作用力減弱,導致力學性能,尤其是抗撕裂性下降。
普通填充實心胎是由充氣輪胎和聚氨酯或泡沫采用物理的方法組合在一起, 在受到很大的外力作用時充氣輪胎和填充物應(yīng)力應(yīng)變不協(xié)調(diào), 必然產(chǎn)生滯后損失導致輪胎生熱快,聚氨酯在100℃以上時耐磨性和抗撕裂強度只有常溫下的20%左右, 致使填充物與胎體之間很容易脫開,輪胎整體性能下降,造成輪胎失效。
聚氨酯填充輪胎根據(jù)輪胎受力情況, 合理設(shè)計輪胎曲線,對各部位受力特點使用不同性能的膠料,各部位膠料是在一定的壓力、 溫度和時間下實現(xiàn)物理和化學方法結(jié)合在一起,機械應(yīng)力應(yīng)變相對協(xié)調(diào),減少生熱。 從圖2看到,在輪胎側(cè)部有形狀和深度不一的近似圓孔,可以起到減震和散熱作用,避免了輪胎因脫層和生熱失效,輪胎整體性能穩(wěn)定。
防爆性能優(yōu)越方面, 充氣輪胎和普通填充實心胎在礦山領(lǐng)域使用安全性較差,尤其在煤礦巷道使用,如果發(fā)生突然爆胎時會產(chǎn)生火花, 煤礦巷道內(nèi)可能有瓦斯、粉塵等可燃性物質(zhì),容易造成爆炸安全事故,聚氨酯填充輪胎全部是聚氨酯組成,避免了這一安全隱患。
保障人員和車輛行駛安全方面, 充氣輪胎和普通填充實心胎如果發(fā)生突然爆胎,車輛會突然傾斜,會損壞車輛,更嚴重的是可能造成人員傷亡,而聚氨酯填充輪胎不會爆胎。
耐水性方面,由于聚氨酯的耐水解性能差,普通填充實心胎如果輪輞部位進水可能造成輪胎與輪輞打滑,因車輛載荷過大,部分車輛又采用液壓轉(zhuǎn)向,車輛受力不一致,操作困難,影響正常行車安全。 聚氨酯填充輪胎的鋼環(huán)與輪輞箍緊均勻有力,受力面積較大,避免了輪胎與輪輞打滑。
抗撞擊和耐刺扎性能方面, 普通填充實心胎受到撞擊或刺扎時,由于胎體較薄,又因為胎體是主要受力體,造成迅速開裂,填充物在負載壓力的作用下迅速外泄造成輪胎失效。 聚氨酯填充輪胎全部是聚氨酯組成,聚氨酯的硬度在65~75邵氏A型硬度,整體質(zhì)密性高,回彈力較好受到撞擊和刺扎時也能繼續(xù)正常使用, 避免輪胎失效這一隱患。
聚氨酯填充輪胎外形尺寸一般比普通填充實心胎小0.5%~1.1%,比同規(guī)格充氣輪胎尺寸小0.7%~1.25%,適應(yīng)了礦山車輛低重心,轉(zhuǎn)彎靈活,減輕了轉(zhuǎn)彎時的車輛軸的受力。 雖然聚氨酯填充輪胎重量較大,但車輛載荷時速度慢,對車輛影響不大。
綜合對比統(tǒng)計可以看出,聚氨酯填充輪胎優(yōu)于普通填充實心胎,其節(jié)油達5.46%,內(nèi)生熱降低了20%,胎面磨耗量降低了53%,胎面壽命得到了延長; 且有利于連續(xù)作業(yè), 減少了車輛維修量,有利于降低成本。
通過對比,小編認為聚氨酯填充輪胎性能優(yōu)于充氣輪胎和普通填充實心胎,更適于應(yīng)用在礦業(yè)裝備車輛和特種車輛上。 在路面較好如瀝青路面,行駛速度在50kw/h以上時, 充氣輪胎和普通填充實心胎乘坐舒適,車輛穩(wěn)定。 如果在70kw/h以上和持續(xù)作業(yè)里程20小時以上,聚氨酯填充輪胎和普通填充實心胎都比不上充氣輪胎。 聚氨酯填充輪胎適合在行駛速度在45kw/h以下,尤其在25kw/h以下時性能更加突出。 實心輪胎更適合低速、高負荷、耐刺扎、壽命長、全天候使用及有適應(yīng)惡劣環(huán)境的天性,這需要完美科學的設(shè)計。 隨著世界和我國礦業(yè)裝備車輛和特種車輛的迅猛發(fā)展和普及, 實心輪胎市場成為一個巨大的新興市場,近幾年來有很多聚氨酯實心輪胎新面孔出現(xiàn)。 聚氨酯實心輪胎在使用上也有新的問題發(fā)生,如脫圈、輪輞變形、滑圈、膠料大塊脫落等,都是我們需要繼續(xù)攻關(guān)的課題。


 
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