吳小丁

（杭州中策橡膠有限公司永固分公司，杭州 310011）

橡膠履帶使用常見病疵及其原因分析

吳小丁

（杭州中策橡膠有限公司永固分公司，杭州 310011）

介紹了橡膠履帶的結(jié)構(gòu)，制造工藝，工作原理，以及使用過程中常見的病疵及其原因。

橡膠履帶；常見病疵；原因分析

橡膠履帶是一種橡膠與金屬及纖維材料的復(fù)合制品，主要應(yīng)用于農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械和運(yùn)輸車輛的行走部分。它最初是為了解決農(nóng)用聯(lián)合收割機(jī)用金屬履帶易被稻草、麥稈和泥土堵塞，橡膠輪胎易在水田中打滑以及金屬履帶會對瀝青和混凝土路面造成破壞，而由日本普利司通公司于1968年率先開發(fā)成功的。

橡膠履帶除了解決以上問題，還具有質(zhì)量小、牽引性好、轉(zhuǎn)向靈活和在復(fù)雜地形上通過能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于行走式農(nóng)業(yè)機(jī)械和石油勘探、森林防火車輛等許多領(lǐng)域［1］。

1 結(jié)構(gòu)

橡膠履帶主要由金屬傳動承載件 （主要為芯金）、強(qiáng)力層牽引件（主要為鋼絲簾線）和橡膠彈性體三大部分組成。金屬傳動承載件起動力傳遞導(dǎo)向與橫向支撐作用；強(qiáng)力層牽引件是橡膠履帶縱向抗拉體，承受牽引力并保持履帶節(jié)距的穩(wěn)定性；橡膠彈性體是把其他部件緊密結(jié)合成一個整體，提供行走能力及整體的緩沖、減震和降噪功能。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 橡膠履帶的結(jié)構(gòu)

2 工作原理及制造工藝

2.1 工作原理

橡膠履帶是通過與各類農(nóng)用或者工程機(jī)械行走底盤合理嚙合，使得機(jī)器的驅(qū)動系統(tǒng)促使橡膠履帶發(fā)揮行走功能。工作原理如圖2。

圖2 橡膠履帶的工作原理

2.2 制造工藝

橡膠履帶制造主要有二次硫化接頭法和環(huán)形成型硫化法兩種。目前橡膠履帶生產(chǎn)在國內(nèi)主要采取二次硫化接頭法生產(chǎn)。二次硫化接頭法比較傳統(tǒng)，制造基本過程是將壓延制成的貼膠鋼絲簾布和膠片按層次貼合制成帶胚，金屬傳動件即芯金經(jīng)過噴砂、脫脂、涂粘合劑等處理后制成齒條，然后分別裝在后模具內(nèi)，在平板硫化機(jī)上硫化成帶條。模具的長度取決于帶長，為便于接頭，帶的兩端要有未硫化的生頭。將倆生頭搭接后便形成環(huán)形［2］。

3 常見制造引起的病疵原因分析及改進(jìn)措施

橡膠履帶主要使用于各類農(nóng)用或者工程機(jī)械的行走部件，由于其自重較重、作業(yè)時間集中、工作環(huán)境較為惡劣，所以也是易損品之一。目前主要存在的因制造原因引起的病疵有芯金脫落、橡膠開裂、斷帶等。

3.1 芯金脫落

芯金脫落是指芯金與橡膠部分或者全部脫離，導(dǎo)致橡膠履帶出現(xiàn)使用故障。

3.1.1 芯金表面粘合劑涂抹不均勻

芯金在經(jīng)過噴砂后，表面需要涂抹開姆洛克粘合劑，以讓橡膠和芯金更好地粘合。如果粘合劑涂抹不均勻，會導(dǎo)致橡膠與芯金粘合出現(xiàn)問題，尤其是履帶接頭部位，很容易在連續(xù)作業(yè)過程中導(dǎo)致芯金的脫落。

為了減少此狀況發(fā)生，須做好芯金噴砂后的清洗工作。目前國內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)采用脫脂清洗工藝，以減少噴砂后金屑的殘留，經(jīng)過干燥，如此可以更好地保證芯金涂抹開姆洛克的均勻性；另外，需要加強(qiáng)已涂抹粘合劑的芯金的防護(hù)工作，減少外界環(huán)境的污染，以及粘合劑碰掉情況的發(fā)生。

3.1.2 膠片在模具中放置不夠均勻，導(dǎo)致芯金在履帶中高低不一

膠片放置不夠均勻，會導(dǎo)致在硫化過程中，當(dāng)模具上蓋要蓋上時，模蓋對芯金的作用力不一致，從而會使得芯金不處于同一水平面。在農(nóng)用機(jī)械作業(yè)時，芯金的受力不均勻，當(dāng)個別芯金受力過于集中時，會導(dǎo)致芯金的脫落。

目前國內(nèi)膠片的裁剪基本為人工裁剪，部分企業(yè)已經(jīng)在向機(jī)械化改進(jìn)，這樣能夠很好地降低人工裁剪尺寸的不一致性，另外可加強(qiáng)對成型膠片放置的點(diǎn)檢。

3.1.3 芯金在模腔中的位置放置不正

在制造過程中，芯金會放置在模腔中對應(yīng)的芯金孔內(nèi)，芯金孔內(nèi)只能固定兩個齒尖的位置，所以很容易導(dǎo)致芯金與橡膠的接觸面上容易出現(xiàn)不正的情況，從而也會在橡膠履帶使用過程中，出現(xiàn)受力不均的現(xiàn)象，導(dǎo)致芯金的脫落。

增加模腔芯金標(biāo)準(zhǔn)線，提高點(diǎn)檢的頻率，以及定期地校正摸腔芯金孔的尺寸，可以解決此問題。

3.1.4 芯金與橡膠的粘合面積不夠

芯金與橡膠的粘合面是提高整條橡膠履帶拉伸強(qiáng)度的重要因素，如果粘合面積過小，會降低芯金與橡膠的粘合度，所以合理的粘合面積對橡膠履帶使用后芯金脫落有較大的影響。

適當(dāng)增加芯金的長度和寬度，可以降低此病疵發(fā)生的頻率。

3.1.5 芯金硬度低，導(dǎo)致芯金易磨損斷裂

農(nóng)用機(jī)械在作業(yè)過程中，芯金與驅(qū)動輪相互嚙合，相互受力，所以，芯金硬度低，會導(dǎo)致芯金磨損快，當(dāng)芯金磨損較大時，會使得芯金發(fā)生斷裂，從而也會導(dǎo)致部分受力集中的芯金脫落，影響橡膠履帶的使用壽命。

為了提高芯金的綜合性能，國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)將芯金由原來的鑄造工藝改成鍛打工藝，芯金的硬度相對更適合履帶的使用環(huán)境。

3.2 橡膠開裂

橡膠開裂是指因橡膠性能降低導(dǎo)致橡膠履帶花塊膠或者輪側(cè)膠開裂，并因此導(dǎo)致橡膠履帶出現(xiàn)使用故障。

3.2.1 履帶分段硫化的連接界面強(qiáng)度不夠

由于目前國內(nèi)農(nóng)用機(jī)械用橡膠履帶只采用二段硫化接頭法生產(chǎn)，其中必然存在鋼絲聯(lián)系連接部，如果連接部放置不準(zhǔn)確，就很容易導(dǎo)致鋼絲簾線接頭位置脫開，鋼絲簾線的強(qiáng)力牽引層作用降低，從而導(dǎo)致橡膠在受力情況下，容易使得橡膠承受著部分牽引作用而出現(xiàn)斷裂情況。所以現(xiàn)在國內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)在想辦法解決這個問題，一些企業(yè)采用無接頭法進(jìn)行生產(chǎn)，另一些企業(yè)會在連接界面增加纖維連接措施，讓鋼絲簾線搭接處更加牢固。

3.2.2 履帶硫化時冷卻段溫度控制不夠精確，導(dǎo)致硫化過度，降低了連接處的連接強(qiáng)度

從制造工藝上可以看出，在接頭之前，帶的兩端會有兩個生頭，生頭的產(chǎn)生主要是控制模具的溫度，在生頭附近模具的溫度必須低于其他部位的溫度，所以，這個溫度的控制非常重要，如果溫度過高，會導(dǎo)致硫化過度，已經(jīng)全面硫化了，這樣就不存在生頭的作用，在接頭時兩頭的橡膠連接處的粘合性大大降低，很容易在橡膠履帶受力的情況下發(fā)生開裂現(xiàn)象。

為了解決此問題，比較成熟的做法就是測溫，尤其是模具兩端的溫度，通過熱電偶或者其他測溫設(shè)備，在生產(chǎn)之前對溫度進(jìn)行測定，達(dá)到工藝要求才能進(jìn)行生產(chǎn)。

3.2.3 橡膠混煉的均勻度不夠

在橡膠混煉的過程中，如果各種助劑與橡膠的混煉均勻度不夠，那么在混煉膠方面，各部分的橡膠的性能都會不一致，在受力情況下，性能薄弱的地方很容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

要提高膠料混料的均勻性，首先設(shè)備需要提升，目前大多數(shù)企業(yè)的密煉機(jī)還是比較老式的，需要在設(shè)備升級換代上面跟上企業(yè)的發(fā)展，比如F370混練機(jī)，全數(shù)控操作，能很好地解決混煉均勻性問題。

3.2.4 特殊區(qū)域?qū)ο鹉z履帶的抗臭氧龜裂和屈撓龜裂要求較高，如果全盤都按照同一標(biāo)準(zhǔn)制作的話，也容易導(dǎo)致要求較高的那部分區(qū)域，容易產(chǎn)生橡膠開裂的情況

要使履帶能使用特殊區(qū)域的作業(yè)環(huán)境，需要制定特殊的膠料配方，在要求較高的性能方面進(jìn)行加強(qiáng)。

3.3 斷帶

斷帶是指因橡膠履帶強(qiáng)力層牽引件失效，導(dǎo)致橡膠履帶斷裂，而使得橡膠履帶出現(xiàn)使用故障或者失效。

3.3.1 鋼絲簾線表面被污染，導(dǎo)致接頭簾線間粘合不良

斷帶是橡膠開裂的加重后果，會導(dǎo)致橡膠履帶完全失效。根據(jù)對市場調(diào)查，斷帶產(chǎn)生的主要原因是鋼絲簾線接頭不良造成，而導(dǎo)致鋼絲簾線接頭不良的最主要的原因是鋼絲簾線表面被污染，在整個鋼絲簾線的制作過程中或者物料的流轉(zhuǎn)中都存在污染的隱患，一旦鋼絲簾線表面被污染，鋼絲包膠之間的粘合將降低，在受力情況下，容易在橡膠履帶輪側(cè)膠開裂后，導(dǎo)致鋼絲簾線接頭部脫開，從而導(dǎo)致斷帶的發(fā)生?，F(xiàn)在國內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)在鋼絲簾線制作時，增加保護(hù)膜，在接頭時才將保護(hù)膜撕掉，這樣就能大大降低鋼絲簾線表面被污染的風(fēng)險。

3.3.2 鋼絲簾線與芯金間橡膠短缺，引起鋼絲簾線與芯金摩擦，從而導(dǎo)致斷帶。

在橡膠履帶制作工藝中，在鋼絲簾線與芯金之間，會增加一層相對較薄的膠片，以將兩者進(jìn)行隔離，如果這層膠片不放，或者放置不到位，鋼絲簾線就會與芯金直接接頭，在橡膠履帶作業(yè)時，尤其是轉(zhuǎn)彎過程中，鋼絲簾線與芯金之間會產(chǎn)生很大的摩擦作用，在長時間磨損后，很容易將鋼絲簾線磨斷，從而使其失去牽引作用，而導(dǎo)致橡膠履帶發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

目前國內(nèi)很多企業(yè)中膠片厚度控制在2～3 mm，如果生產(chǎn)過程中都能做到均勻性的話，可以很好地解決鋼絲簾線與芯金的磨損。

以上對橡膠履帶使用產(chǎn)生的病疵的原因分析，主要是從橡膠履帶制作的角度考慮。另外，使用不當(dāng)也容易導(dǎo)致這些病疵的產(chǎn)生，比如橡膠履帶長期與油類、酸堿類、鹽、油漆、農(nóng)藥等化學(xué)品接觸，容易導(dǎo)致橡膠履帶出現(xiàn)早起老化；其次，在基石、尖石、碎鋼塊和凹凸不平的路面上行走，也會導(dǎo)致橡膠履帶花塊橡膠開裂、斷帶等病疵。再次，急轉(zhuǎn)彎、直角轉(zhuǎn)彎、過坡度較大的斜坡、過橋式行走等不合理的使用方式也容易導(dǎo)致橡膠開裂甚至斷帶的病疵產(chǎn)生。最后，農(nóng)用機(jī)械輪系，尤其是驅(qū)動輪和支重輪，在磨損較大或者與橡膠履帶配合不良的情況下，也容易對橡膠履帶使用造成較大的破壞性損失，從而降低橡膠履帶的使用壽命。

4 結(jié)語

橡膠履帶使用過程中產(chǎn)生的病疵是多種多樣的，原因也是綜合性的，只有嚴(yán)格地按照工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，精工細(xì)作，積極采用新材料、新工藝，并向輕量化、大型化、高強(qiáng)化、多品種、多功能和可調(diào)換化方向發(fā)展，才能進(jìn)一步滿足在各種惡劣氣候與地形條件下使用和大噸位工程機(jī)械運(yùn)輸車輛使用的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和完善，橡膠履帶將由易損件演變成功能件，其使用壽命的極大提高是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

［1］周世元.橡膠履帶的結(jié)構(gòu)與制造 ［J］.橡膠工業(yè)，2003，50（9）：539－541 .

［2］王克成.橡膠履帶工藝原理 ［J］.橡膠科技市場，2010，9：20－24.

10.3969／j.issn.1007－2217.2012.01.010

2011－12-18