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聚氨酯填充轮胎与普通填充实心胎的性能对比
发表时间:2019-12-18     阅读次数:     字体:【

1.耐磨性能
聚氨酯填充轮胎的耐磨性能优于普通填充实心胎。 原因是后者的结构特点降低了其耐磨性, 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,当外壳帘线层磨掉或接近磨完时,轮胎就会报废。 而前者整体是聚氨酯组成,耐磨胶料是前者同规格冠部厚度的2.5倍以上, 极大地提高了其耐磨性能,即使磨损到缓冲胶料层也可以继续使用
2.抗切割和抗撕裂性能/尺寸稳定性
在相同环境下使用7个月,发现聚氨酯填充轮胎的抗切割和抗撕裂性能明显优于普通填充实心胎。 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,普通填充实心胎90%的冲击力由轮胎承担, 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。
可以看出,聚氨酯填充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。 一般普通填充实心胎变形量是聚氨酯填充轮胎变形的1.337~2.763倍。
如在聚氨酯填充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失效。
普通填充实心胎是利用斜交胎或全钢子午胎为外壳,其尺寸稳定性较差。 斜交胎胎体较厚,生热大,尼龙帘线受热时收缩变形大, 强度降低, 易出现“平点”缺点,引起变形。 全钢子午胎胎体较薄,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, 设计时要留出充足的尺寸安全空间。
3.承载能力
聚氨酯填充轮胎的承载能力大约是普通填充实心胎的1.47~2.25倍,通过改进受力曲线、增加受力层设计、提高胶料性能后,承载能力会提高到1.5~2.5倍。 聚氨酯填充轮胎实现了轮胎子口部位受力面积增大, 减少了压强, 减少了生热, 可以对冠部和侧部进行综合设计, 实现轮胎在受到冲击和法向变形等受到的力传导快、分散快,达到生热低、散热快的特性。
由于车辆追求提高载荷和速度, 因持续超负荷行驶造成的早期损坏,成为了轮胎失效的主要现象。
4.牵引性能
普通填充实心胎体腔内填充的聚氨酯或其它泡沫硬度在30~50邵尔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。 而聚氨酯填充轮胎全部由聚氨酯组成,相对较硬,变形小。 所以在牵引性能方面,普通填充实心胎具有明显优势。
为了提高聚氨酯填充轮胎的牵引性, 生产企业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等不同形式的花纹, 使用抓着性好的胎面胶料。 通过改进后, 不仅没有损失轮胎的承载能力,而且在使用速度不大于55kw/h时,其性能与普通填充实心胎没有区别。 使用速度在25kw/h以下时,由于车辆是高载荷、低速度运行,其牵引性甚至优于普通填充实心胎,而且防侧滑性更加突出。
5.耐化学腐蚀性
由于普通填充实心胎胎体薄,变形大,长时间接触到有机溶剂,容易发生溶胀问题,出现抗撕裂强度逐渐减弱的现象, 造成崩花掉快。 而聚氨酯填充轮胎相对稳定,各项性能影响较小,两者区别明显。

6.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。

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,尤其是抗撕裂性下降。
普通填充实心胎是由充气轮胎和聚氨酯或泡沫采用物理的方法组合在一起, 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。
聚氨酯填充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。 从图2看到,在轮胎侧部有形状和深度不一的近似圆孔,可以起到减震和散热作用,避免了轮胎因脱层和生热失效,轮胎整体性能稳定。
防爆性能优越方面, 充气轮胎和普通填充实心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,聚氨酯填充轮胎全部是聚氨酯组成,避免了这一安全隐患。
保障人员和车辆行驶安全方面, 充气轮胎和普通填充实心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,而聚氨酯填充轮胎不会爆胎。
耐水性方面,由于聚氨酯的耐水解性能差,普通填充实心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。 聚氨酯填充轮胎的钢环与轮辋箍紧均匀有力,受力面积较大,避免了轮胎与轮辋打滑。
抗撞击和耐刺扎性能方面, 普通填充实心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。 聚氨酯填充轮胎全部是聚氨酯组成,聚氨酯的硬度在65~75邵氏A型硬度,整体质密性高,回弹力较好受到撞击和刺扎时也能继续正常使用, 避免轮胎失效这一隐患。
聚氨酯填充轮胎外形尺寸一般比普通填充实心胎小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。 虽然聚氨酯填充轮胎重量较大,但车辆载荷时速度慢,对车辆影响不大。
综合对比统计可以看出,聚氨酯填充轮胎优于普通填充实心胎,其节油达5.46%,内生热降低了20%,胎面磨耗量降低了53%,胎面寿命得到了延长; 且有利于连续作业, 减少了车辆维修量,有利于降低成本。
通过对比,小编认为聚氨酯填充轮胎性能优于充气轮胎和普通填充实心胎,更适于应用在矿业装备车辆和特种车辆上。 在路面较好如沥青路面,行驶速度在50kw/h以上时, 充气轮胎和普通填充实心胎乘坐舒适,车辆稳定。 如果在70kw/h以上和持续作业里程20小时以上,聚氨酯填充轮胎和普通填充实心胎都比不上充气轮胎。 聚氨酯填充轮胎适合在行驶速度在45kw/h以下,尤其在25kw/h以下时性能更加突出。 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,这需要完美科学的设计。 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, 实心轮胎市场成为一个巨大的新兴市场,近几年来有很多聚氨酯实心轮胎新面孔出现。 聚氨酯实心轮胎在使用上也有新的问题发生,如脱圈、轮辋变形、滑圈、胶料大块脱落等,都是我们需要继续攻关的课题。


 
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