载重全钢丝子午线镶钉轮胎的制作方法

本发明属于轮胎技术领域，具体涉及一种载重全钢丝子午线镶钉轮胎。

背景技术：

对于驻扎在西藏高原、新疆或东北等地区的军队来说，冬季行车是一项非常具有考验性的任务。由于这些地区冬季降雪量多、结冰时间长，路面长期处于冰滑状态，在冰雪路面上，轮胎与路面间的摩擦系数极低，轮胎驱动性和制动性有时丧失，轮胎出现打滑现象，降低了部队在野外的机动性。为了解决这个问题，目前多采用给轮胎安装防滑链的方式，但安装费时、费力，并且行车速度也有限制，安装防滑链后的车速一般控制在30km/h以内，导致不能按时完成任务。

镶钉轮胎：是在轮胎胎面处埋植一定数量的特制钢钉，以提高胎面对冰雪路面的抓着力和制动力。目前的镶钉轮胎均为半钢胎，全钢丝载重子午线轮胎镶钉技术是空白。

技术实现要素：

针对现有技术存在的载重汽车轮胎在冰雪路面容易打滑的上述问题，本发明提供了一种全钢丝载重子午线轮胎，通过新花纹设计、镶钉技术、配方材料设计、模具设计等方面轮胎设计，不仅提高轮胎的耐久性能，并且提高了部队在野外恶劣环境下，尤其在冰雪路面的轮胎抓地性能，并且大大提高了行车速度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种载重全钢丝子午线镶钉轮胎，轮胎的胎面设置越野花纹块，花纹块上镶嵌防滑钉，防滑钉的顶端露出胎面，呈六棱台状，防滑钉的上部为直六棱柱体，中部为扁圆柱体，下部为截球体，上部与中部之间，中部与下部之间的部分为圆柱体；

每个节距上的防滑钉的位置相对错开，每两个节距上平行有16个镶钉点与地面均匀接触；每条轮胎上镶嵌304个防滑钉；

轮胎的胎面胶料配方，按重量份计，天然橡胶100份，超耐磨炭黑40-50份，白炭黑5-15份，硅烷偶联剂tespt0.5-3.0份，环保塑解剂0.1-0.4份，硬脂酸2-3份，氧化锌3-6份，抗撕裂树脂1.0-4.0份，软化油3.0－5.0份，防老剂rd1.0-2.0份，防老剂40201.0-3.0份，高温防护蜡1-2份，低温防护蜡0.5－1.0份，硫磺s1.0-2.0份，促进剂cz1.0-1.5份，防焦剂ctp0.1-0.4份。

进一步地，所述轮胎胎面设置肩部花纹块和中央花纹块，肩部花纹块为扇形的刚性大花纹块，肩部花纹块之间平行，肩部花纹块之间的花纹沟延伸至胎侧形成开放式胎肩；中央花纹块由两组沿轮胎周向设置的三角形的花纹块组成，两组三角形花纹块之间形成纵向的折线形中央花纹沟，三角形花纹块与肩部花纹块的直线边相邻的一条边向内凹陷，使得上下相邻的三角形花纹块之间的花纹沟壁形成加宽设计。

进一步地，花纹沟壁角度为50°。

进一步地，肩部花纹块的两个弧形边平行，弧形边与轮胎圆周之间的呈5-10°夹角。

进一步地，所述轮胎的胎面胶料配方，按重量份计，天然橡胶100份，超耐磨炭黑46份，白炭黑7.5份，硅烷偶联剂tespt1.5份，环保塑解剂0.2份，硬脂酸2.5份，氧化锌4.0份，抗撕裂树脂3.0份，软化油3.3份，防老剂rd1.3份，防老剂40201.8份，高温防护蜡1.5份，低温防护蜡0.5份，硫磺s1.2份，促进剂cz1.0份，防焦剂ctp0.25份。

进一步地，所述的天然橡胶包括烟片胶和标准橡胶。

进一步地，所述软化油为芳烃油、环烷油和tdae中的至少一种。

本发明的全钢载重子午线镶钉轮胎，通过新花纹设计、镶钉技术和配方材料设计，不仅提高轮胎的耐久性能，并且提高了部队在野外恶劣环境下的轮胎抓地性能，在野外冰雪混合路上，轮式战车使用镶钉轮胎，避免出现因为轮胎打滑造成的行军速度的延误；使用镶钉轮胎可以保证行驶速度在50km/h，较采用防滑链技术的行驶速度提高66.7％。

附图说明

图1是实施例轮胎胎面花纹块结构示意图；

图2是实施例轮胎肩部开放性设计示意图；

图3是实施例轮胎花纹沟壁示意图；

图4是实施例防滑钉的结构示意图；

图5是实施例轮胎胎面防滑钉排布示意图。

以上各图中，1、肩部花纹块；2、中央花纹快；3、中央花纹沟；4、横向花纹沟；5、防滑钉；51、六棱台；52、直六棱柱；53、扁圆柱体；54、截球体；55、圆柱体；6、肩部花纹块之间的花纹沟；7、胎侧。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明。

实施例

图1提供了一种载重全钢丝子午线镶钉轮胎在打入防滑钉前的胎面花纹块结构示意图。肩部花纹块1为扇形的刚性大花纹块，肩部花纹块1之间平行，肩部花纹块之间的花纹沟6延伸至胎侧7，如图2所示，形成开放式设计。扇形的两个弧形边平行，弧形边与轮胎圆周之间的呈5-10°夹角，如图1两个箭头所指示的角度。

中央花纹块2由两组沿轮胎周向设置的三角形的花纹块组成，两组三角形花纹块之间形成纵向的折线形中央花纹沟3，上下相邻的三角形花纹块之间形成横向的花纹沟4。左右相邻的两个三角形花纹块形成平行四边形。三角形花纹块与肩部花纹块1的直线边相邻的一条边向内凹陷，使得上下相邻的三角形花纹块之间的花纹沟壁形成加宽设计。如图3所示，普通的花纹沟壁为40°角，而本发明采用50°角，如图3箭头所指，沟底倒圆角设计，直径为8mm。花纹沟壁角度采用加大设计，沟底采用弹石子设计，保证轮胎的自洁性，防止夹石。

上述越野花纹设计，能够保证轮胎在复杂环境驱动性和制动性能。

图4提供了防滑钉5的结构示意图。防滑钉5的上部为直六棱柱体52，中部为扁圆柱体53，下部为截球体54，上部与中部之间，中部与下部之间的部分为圆柱体55。扁圆柱体53的直径大于防滑钉其他部分的直径。扁圆柱体53的上下面与圆柱体之间通过弧形面过渡连接。直六棱柱体的顶端为0.2-0.8mm高的六棱台51。

当防滑钉5嵌入轮胎中时，其上部朝向地面，六棱台51露出轮胎胎面。截球体54和弧形过渡面的设计，能够减轻防滑钉打入轮胎时的阻力，同时截球体54的表面增大了防滑钉与轮胎胶料的接触面积，防止防滑钉晃动；中部设置扁圆柱体53，能够有效防止防滑钉上下移动，增强了防滑钉在轮胎中的稳定性，保证防滑钉在轮胎使用过程中不脱落。六棱台设计能够增强防滑钉与地面接触之初时的接触面积，增强抓地性能，并且还能减轻磨损。

在本实施例中，直六棱柱体52的底面的外接圆直径为4mm，与直六棱柱体相连的圆柱体55的直径为3mm，扁圆柱体53的直径为4.4mm，截球体54的直径为3.8mm，与截球体相连的圆柱体55的直径为3mm。防滑钉的材质为硬质合金，抗拉强度≥190mpa,屈服强度≥100mpa，延伸率≥15％，hb布氏硬度≥50。

在轮胎胎面上，横向上，四个相邻的呈直线排布的花纹块为一个节距，每个节距上的防滑钉的位置相对错开，每两个节距上平行有16个镶钉点与地面均匀接触；每条轮胎上镶嵌304个防滑钉。

防滑钉的分布能够防止在冰雪路面因为前钉打滑，造成后边钉子抓地性能下降，本发明设计采用每个节距上的钉子位置相对错开，保证在路面钉子抓地均匀分布，如图5所示，每两个节距上平行有16个镶钉点与地面均匀接触，保证了轮胎抓地性能。

防滑钉的数量也同样重要，防滑钉数量过多，重量过重，油耗损失加大；防滑钉过少，不能保证轮胎的抓地性能。考虑到全钢丝载重子午线轮胎的载荷量比半钢大，本发明设计的防滑钉数量为每条胎304个。

本发明的轮胎的胎面胶料的配方，按重量份计，包括：天然橡胶100份，超耐磨炭黑40-50份，白炭黑5-15份，硅烷偶联剂tespt0.5-3.0份，环保塑解剂0.1-0.4份，硬脂酸2-3份，氧化锌3-6份，抗撕裂树脂1.0-4.0份，软化油3.0－5.0份，防老剂rd1.0-2.0份，防老剂40201.0-3.0份，高温防护蜡1-2份，低温防护蜡0.5－1.0份，硫磺s1.0-2.0份，促进剂cz1.0-1.5份和防焦剂ctp0.1-0.4份。

本发明中的胎面胶料采用别于常规冬季胎配方设计，采用耐撕裂，耐低温性好的天然橡胶作为生胶体系，保证耐低温和拉伸强度高，采用超耐磨炭黑，耐撕裂性好的白炭黑作为补强体系，保证耐磨性和抗撕裂性，对软化体系加强，保证低温硬度合适，对老化体系加强，保证耐老化性能。

本发明中的天然橡胶包括烟片胶和标准橡胶。软化油为芳烃油、环烷油和tdae中的至少一种。

本实施例采用如下的胎面胶料配方，按重量份计，天然橡胶100份，超耐磨炭黑46份，白炭黑7.5份，硅烷偶联剂tespt1.5份，环保塑解剂0.2份，硬脂酸2.5份，氧化锌4.0份，抗撕裂树脂3.0份，软化油3.3份，防老剂rd1.3份，防老剂40201.8份，高温防护蜡1.5份，低温防护蜡0.5份，硫磺s1.2份，促进剂cz1.0份，防焦剂ctp0.25份；含胶率为57.32％。

将所得的橡胶组合物在规定的模具中，通过胶料混炼、压出、压型、钢圈、成型、硫化、检查等过程，制作出由胎面用橡胶组合物形成的试验片。将所得的试验片进行性能检测。

为了更加直观的了解本发明的胎面胶料与现有的雪地胎胎面胶性能上的差异，以现有的雪地胎胎面胶料配方，采用相同的制作方法制作对比试验片。

表1实施例和对比例的胎面胶料配方

表2实施例和对比例的胶料性能

最右侧两列数值是为了便于比较，进行的换算，是相对值。可以明显看出，实施例采用实施例配方较比对比配方拉伸强度提高6％，扯断伸长率高15％，硬度低2度，撕裂强度提高106％，玻璃化转变温度，低温硬度相近。胎面胶在低温下硬度低，生热性低，耐老化性好，能够提高轮胎在冰雪路面的抓地性能；抗撕裂性好，能够保障与防滑钉的稳定结合，打入防滑钉不会影响轮胎的使用寿命。

采用本实施例的胎面胶料配方，成型过程，主机：上胎侧、内衬层、钢丝子口布、胎体、垫胶，辅机：1带束层、2带束层、3带束层、零度带束层、胎面，制作下述规格的轮胎，进行轮胎性能测试，如表3所示。

表3载重全钢丝子午线镶钉轮胎的性能

本发明的轮胎能够在高原-40～35℃条件下训练使用，滚动阻力低，同时具有大的牵引力和很好的刹车能力。经过测试，安装防滑链的载重汽车在冰雪路面上的行驶速度约为30km/h，而采用本发明的镶钉轮胎，载重汽车在同样的条件下行驶速度提高至50km/h，行驶速度明显提高。