一种实心安全轮胎及其制备方法和应用与流程

本发明涉及实心轮胎技术领域，尤其涉及了一种实心安全轮胎及其制备方法和应用。

背景技术：

实心轮胎由于高弹性、散热强、耐磨性好、稳定性能出色，光面接地面积大，抓地能力强以及使用寿命长和变形率低等优点，主要应用于重载车辆中。但是对于大型的载重牵引车来说，其轮胎具有规格小、高载荷、大下沉率和高温使用环境的特点。目前的实心轮胎很难满足上述使用要求，且无法保证上述大型载重牵引车在通过钢丝绳索时的行驶安全性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种实心安全轮胎及其制备方法和应用，所述实心安全轮胎可以满足载重牵引车规格小、高载荷、大下沉率和高温环境下的使用要求，同时能够保证行驶安全性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种实心安全轮胎，包括外胎和填充在所述外胎内腔中的填充海绵体5；

所述外胎包括胎面、胎体、胎侧和胎圈；

所述胎体为斜交结构；

所述胎体包括骨架材料和补强材料；

所述骨架材料包括由内到外依次设置的第一层帘线3和第二层帘线4；所述第一层帘线3的层数为2～16层，所述第二层帘线4的层数为1～2层；

所述补强材料包括包括冠部补强层帘线2；所述冠部补强层帘线2的层数为0～2层。

优选的，所述第一层帘线3为1400dtex/394epd帘线、1400dtex/2v1帘线、1400dtex/2v2帘线或1400dtex/2v3帘线；

所述第二层帘线4为1400dtex/2v1帘线、1400dtex/2v2帘线或1400dtex/2v3帘线；

所述冠部补强层帘线2为1400dtex/2v1帘线或1400dtex/2v3帘线。

优选的，所述胎圈包括胎圈芯、胎圈芯包布11和胎圈包布7；

所述胎圈芯包括钢丝圈13、钢丝圈缠布10和三角胶12；所述三角胶位于所述钢丝圈13的顶部与钢丝圈13共同构成类三角形的胎圈芯。

优选的，所述胎圈芯位于胎圈的两侧；

每侧的胎圈芯包括1～2个钢丝圈13；

所述钢丝圈13中钢丝的排列形式为4～7根×5～9层的矩形钢丝圈。

优选的，所述钢丝圈缠布10为1层帘布；

所述帘布的规格为1400dtex/2v1帘布、1400dtex/2v2帘布或1400dtex/2v3帘布。

优选的，所述胎圈芯包布11为一层帘布；

所述帘布的规格为1400dtex/2v1帘布、1400dtex/2v2帘布或1400dtex/2v3帘布。

优选的，所述胎圈包布7采用规格为1层n-80的棕丝网布或1层锦纶帆布。

本发明还提供了上述技术方案所述的实心安全轮胎的制备方法，包括以下步骤：

按照上述技术方案所述的实心安全轮胎的结构，制备半成品胎坯；

将所述半成品胎坯进行硫化，得到外胎；

在所述外胎的内腔中贴合填充海绵体橡胶后，将所述填充海绵体橡胶依次进行发泡和定型，得到所述实心安全轮胎。

优选的，所述硫化的温度为130～180℃，压力为0.6～3.5mpa，硫化时间为40～150min；

所述发泡的温度为130～160℃，时间为1.5～7h。

本发明还提供了上述技术方案所述的实心安全轮胎或上述技术方案所述的制备方法制备得到的实心安全轮胎在载重牵引车中的应用。

本发明提供了一种实心安全轮胎，包括外胎和填充在所述外胎内腔中的填充海绵体5；所述外胎包括胎面、胎体、胎侧和胎圈；所述胎体为斜交结构；

所述胎体包括骨架材料和补强材料；所述骨架材料包括由内到外依次设置的第一层帘线3和第二层帘线4；所述第一层帘线3的层数为2～16层，所述第二层帘线4的层数为1～2层；所述补强材料包括包括冠部补强层帘线2；所述冠部补强层帘线2的层数为0～2层。本发明所述实心安全轮胎的胎体通过设计合理的帘线层数，以及填充海绵体制作成实心轮胎保证了高载荷以及行驶安全性，使所述实心安全轮胎在外物刺穿或者中弹情况下仍能保持足够的行驶性能。

附图说明

图1为本发明所述实心安全轮胎的外轮廓图；

图2为本发明所述实心安全轮胎的装配图图；

图3为本发明所述实心安全轮胎的结构图图，其中，1-胎面胶，2-冠部补强层帘线，3-第一层帘线，4-第二层帘线，5-填充海绵体，6-胎侧胶，7-胎圈包布，8-轮辋，9-气密层胶，10-钢丝圈缠布，11-胎圈芯包布，12-三角胶，13-钢丝圈；

图4为本发明所述实心安全轮胎的实物断面图图(不含填充海绵体)。

具体实施方式

如图3所示，本发明提供了一种实心安全轮胎，包括外胎和填充在所述外胎内腔中的填充海绵体5；

所述外胎包括胎面、胎体、胎侧和胎圈；

所述胎体为斜交结构；

所述胎体包括骨架材料和补强材料；

所述骨架材料包括由内到外依次设置的第一层帘线3和第二层帘线4；所述第一层帘线3的层数为2～16层，所述第二层帘线4的层数为1～2层；

所述补强材料包括包括冠部补强层帘线2；所述冠部补强层帘线2的层数为0～2层。

在本发明中，所述胎面包括胎面胶1；在本发明中，在所述胎面的纵向方向优选设置2～10条花纹沟。本发明对所述花纹沟没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的花纹沟进行设置即可。在本发明的具体实施例中，所述花纹沟的设置为所述2～10条花纹沟平行排列，相邻两沟的沟间距优选5～150mm，沟深优选1～40mm。

在本发明中，所述花纹沟的设置可以使所述实心安全轮胎具有良好的排水和散热性能，同时还能够保证实心安全轮胎和行驶路面的接触面积最大，可以更进一步的减少轮胎在使用过程中的偏磨。

在本发明中，所述胎体为斜交结构，所述胎体包括骨架材料和补强材料；所述骨架材料包括由内到外依次设置的第一层帘线3和第二层帘线4；所述第一层帘线3的层数为2～16层，优选为4～10层，最优选为4层；所述第二层帘线4的层数为1～2层，优选为2层；所述第一层帘线3优选为1400dtex/394epd帘线、1400dtex/2v1帘线、1400dtex/2v2帘线或1400dtex/2v3帘线，更优选为1400dtex/394epd帘线。所述第二层帘线4优选为1400dtex/2v1帘线、1400dtex/2v2帘线或1400dtex/2v3帘线，更优选为1400dtex/2v2帘线。

在本发明中，所述补强材料包括包括冠部补强层帘线2；所述冠部补强层帘线2的层数为0～2层，优选为2层；所述冠部补强层帘线2优选为1400dtex/2v1帘线或1400dtex/2v3帘线，更优选为1400dtex/2v3帘线。

在本发明中，上述帘线的种类均优选为本领域技术人员熟知的市售产品。

在本发明中，所述胎侧包括胎侧胶6。

在本发明中，所述胎圈优选包括胎圈芯、胎圈芯包布11和胎圈包布7；所述胎圈芯包括钢丝圈13、钢丝圈缠布10和三角胶12；所述三角胶位于所述钢丝圈13的顶部与钢丝圈13共同构成类三角形的胎圈芯。在本发明中，所述胎圈芯优选位于胎圈的两侧；每侧的胎圈芯优选包括1～2个钢丝圈13；所述钢丝圈13中钢丝的排列形式优选为4～7根×5～9层的矩形钢丝圈，更优选为6根×8层的矩形钢丝圈。在本发明中，所述钢丝圈缠布10优选为1层帘布；所述帘布的规格优选为1400dtex/2v1帘布、1400dtex/2v2帘布或1400dtex/2v3帘布，更优选为1400dtex/2v2帘布。在本发明中，所述胎圈芯包布(11)优选为一层帘布；所述帘布的规格优选为1400dtex/2v1帘布、1400dtex/2v2帘布或1400dtex/2v3帘布，更优选为1400dtex/2v2的帘布。所述胎圈包布(7)优选采用规格为1层n-80的棕丝网布或1层锦纶帆布。

在本发明中，所述胎圈的上述设置可以更进一步的提高实心安全轮胎的安全倍数。

本发明对所述填充海绵体没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够用于实心轮胎的填充海绵体橡胶即可。所述填充海绵体填充外胎内腔可以保持行驶轮廓，确保胎圈能够稳固在轮辋上，进而保证使用所述实心安全轮胎的牵引车能够长时间稳定行驶。

在本发明中，得到上述实心轮胎结构的过程，优选包括以下步骤：

根据载重牵引车的使用要求，通过计算并设计轮胎的参数结构，得到待优化的实心轮胎结构；所述参数结构包括胎体安全倍数、胎圈强度安全倍数、和填充海绵体体填充量；

使用cad软件绘制所述待优化的实心轮胎结构图并制成成品轮胎，解剖轮胎断面，对帘布排布情况进行对比分析，对结构进行优化，经装车使用验证后，得到所述实心轮胎结构。

本发明根据载重牵引车的使用要求，通过计算并设计轮胎的参数结构，得到待优化的实心轮胎结构；所述参数结构包括胎体安全倍数、帘布层数、钢丝圈强度和填充海绵体体填充量。在本发明中，所述胎体安全倍数的计算公式优选为：其中，k-帘线强度安全倍数；s-单根帘线扯断强力，n/根；n-单根帘线所受的张力，n/根。单根帘线所受的张力计算公式优选为：其中，n—单根帘线所受的张力，n/根；p0—填充填充海绵体体膨胀状态下等效胎里压力，kpa；rk’—膨胀状态下胎里半径，cm；r0’—零点半径，cm；in—膨胀状态下胎冠部帘线密度，根/cm；j—膨胀状态下帘布第j层帘线；αn—膨胀状态下胎冠帘线角度，度。在本发明中，所述填充海绵体体填充量：m＝l×i×ρ；其中，m为填充海绵体体的填充质量，kg；i为外胎胎内腔体积，ρ为填充海绵体体的密度。在本发明中，所述胎圈强度安全倍数的计算公式为：和其中，t—内压作用下胎圈所受的张力，n；p0—填充填充海绵体体膨胀状态下等效胎里压力，kpa；f—膨胀状态下轮胎断面内轮廓所包围的面积，cm²；d—膨胀状态下轮胎着合直径，cm；bj—在轮辋上两胎趾间的距离，cm；k—胎圈强度安全倍数，一般取4.5～5.5倍；n—钢圈层数；n1—钢圈每层根数；ng—钢圈个数；s1—单根钢丝扯断强力，n。本发明对所述计算过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程按照上述计算公式进行计算即可。

得到待优化的实心轮胎结构后，本发明使用cad软件绘制所述待优化的实心轮胎结构图并制成成品轮胎，解剖轮胎断面，对帘布排布情况进行对比分析，对结构进行优化，经装车使用验证后，得到所述实心轮胎结构。本发明对上述过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。

本发明还提供了上述技术方案所述的实心安全轮胎的制备方法，包括以下步骤：

按照上述技术方案所述的实心安全轮胎的结构，制备半成品胎坯；

将所述半成品胎坯进行硫化，得到外胎；

在所述外胎的内腔中贴合填充海绵体橡胶后，将所述填充海绵体橡胶依次进行发泡和定型，得到所述实心安全轮胎。

在本发明中，所述硫化的温度优选为130～170℃，其中内温优选为165±5℃；外温优选为142±1℃；压力优选为0.6～3.5mpa，更优选为2.5～3.1mpa，最优选为2.8±0.3mpa；时间优选为40～150min，更优选为60～100min。

在本发明中，所述发泡的温度优选为130～160℃，更优选为130～145℃，进一步优选为132～140℃，进一步优选为137～139℃，最优选为138±1℃；时间优选为1.5～7h，更优选为3～4h，最优选优选为3.4～3.8h。本发明对所述定型没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。

本发明还提供了上述技术方案所述的实心安全轮胎或上述技术方案所述的制备方法制备得到的实心安全轮胎在载重牵引车中的应用。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

根据客户断面高度范围为435±6mm，断面宽范围145±5mm，着合直径201mm，着合宽度为127mm的要求，按照图3所示的结构制备实心安全轮胎：其中图1为按照客户要求得到的所述实心轮胎的外轮廓图，

按照图3所述的实心安全轮胎的结构，制备半成品胎坯，其中，第一层帘线为4层规格为1400dtex/394epd帘线，第二层帘线为2层规格为1400dtex/2v2帘线；冠部补强层帘线为2层规格为1400dtex/2v3帘线；钢丝圈的排列形式为6根×8层的矩形钢丝圈，钢丝圈缠布为1层规格为1400dtex/2v2的帘布；胎圈芯包布采用1层规格为1400dtex/2v2的帘布；胎圈包布采用规格为1层n-80的棕丝网布；

将所述半成品胎坯在内温165±5℃、外温142±1℃，2.8±0.3mpa的条件下硫化89min，得到外胎；

在所述外胎的内腔中贴合填充海绵体橡胶，并安装轮辋定型后，将所述填充海绵体橡胶在138±1℃的条件下发泡210min，得到所述实心安全轮胎(实物如图4所示)。

如图2所示，将所述牵引车实心安全轮胎装配到轮辋上在1.5t载荷、29％下沉率和38±3℃环境温度的条件下，能够安全行驶。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。