專利名稱：具有波形絞線的工程機械鋼繩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于加強橡膠制品、更具體地說用于重型輪胎例如工程機械輪胎和重型推土機輪胎的鋼繩。
背景技術(shù)：
在大型建筑工程和推土操作中所使用的大型工程機械充氣輪胎具有比普通卡車和輕型車輛高得多的工作負載和充氣壓力。因此，子午線重型推土機輪胎具有非常大的承載能力，并且需要特殊的加強線。JP10131066A披露了 7X7鋼繩以滿足這種承載要求。JP2006104636A還披露了 IX (3+9)+6 (3+9)鋼繩，其中各絞線的扭絞方向與鋼繩的扭絞方向相同。此外，針對工程機械輪胎性能的其它要求是要確保足夠的橡膠滲透到鋼繩中，這是在帶束層制造期間以及在隨后的輪胎硫化過程中實現(xiàn)的。與該更好的橡膠流的相連是期望有更高的鋼質(zhì)量和改進的鋼絲抗剪切性能以改善輪胎的整體耐久性。對于鋼繩加強的工程機械輪胎的另一個要求是抗沖擊能力，因為野外路面不是像鋪砌高速公路的表面一樣平滑。更好的抗沖擊能力不僅延長了輪胎的使用壽命，而且在行駛在凹凸不平表面上時使得駕駛員感覺更舒適。US2004/0020578A1披露了在7X7鋼繩設(shè)計中的多個長絲直徑以提高在鋼繩中的長絲節(jié)距，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)更好的橡膠滲透以便改善耐腐蝕性以及得到優(yōu)異的抗剪切性能。但是，在鋼繩中的孔隙面積的增大減小了承載鋼絲的面積，這破壞了鋼繩的承載能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多絞線鋼繩，其具有足夠的橡膠滲透并且具有最大的承載能力。用于加強橡膠制品的鋼繩包括芯部，該芯部可以為單根鋼絲、單股絞線、多股絞線或聚合物元件。鋼繩還包括沿著鋼繩扭絞方向圍繞著所述芯部扭絞的三股或更多股外部絞線。三股或更多股外部絞線中的每一股包括位于三股或更多股外部絞線的徑向外側(cè)處的外部絞線絲。鋼的外部絞線絲沿著與鋼繩扭絞方向相同的絞線扭絞方向扭絞。三股或更多股絞線具有相同的波形形狀。優(yōu)選的是，該波形形狀為可以通過至少一對帶齒的輪獲得的彎皺形式。也可以通過一組凸輪來獲得彎皺部。彎皺為平面波形。但是，根據(jù)扭絞的方式，通過管狀扭絞機(= 卷纜柱)或者通過雙扭絞機(=束捆)，平面波形可以是旋轉(zhuǎn)的或不旋轉(zhuǎn)的。該波形形狀可以為能夠通過兩對帶齒的輪獲得的雙重彎皺。首先通過第一對帶齒的輪使絞線形成有位于第一平面中的第一彎皺。另外通過第二對帶齒的輪使得絞線形成有位于與第一平面基本上不同的第二平面中的第二彎皺。波形的幅度大約為絞線直徑的1. 10至2. 0倍。如果波形形狀的幅度小于絞線直徑的1. 10倍，則在各股絞線之間的間距太小以致于不能讓橡膠滲透進。如果波形形狀的幅度大于絞線直徑的2. 0倍，則在各股絞線之間的間隔太大，并且降低了鋼繩的承載能力。波形形狀的節(jié)距大約為絞線直徑的4. 0至8. 0倍。如果波形形狀的節(jié)距小于絞線直徑的4. 0倍，則在各股絞線之間的間距太大，并且降低了鋼繩的承載能力。如果波形形狀的節(jié)距大于絞線直徑的8. 0倍，則在各股絞線之間的間距太小以致于不能讓橡膠滲透進。優(yōu)選的是，鋼繩的芯部為芯部鋼絲絞線。芯部鋼絲沿著與鋼繩扭絞方向相同的芯部扭絞方向扭絞。根據(jù)本發(fā)明的鋼繩可以用作工程機械輪胎的加強件，例如用在工程機械輪胎的其中一層最外面的帶束層中。


現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明進行更詳細地說明。圖1示意性地顯示出根據(jù)本發(fā)明的鋼繩的剖視圖。用于加強橡膠制品的鋼繩10 包括作為單絞線的芯部12和圍繞著芯部12扭絞的6根外部絞線14。外部絞線14還包括幾根鋼絲16。由于外部絞線14彎皺成波形形狀，所以在芯部12和相鄰?fù)獠拷g線14之間存在空間。圖2示意性地顯示出將外部絞線14制成波狀的方法。外部絞線14穿過一對帶齒的輪20，并且將外部絞線彎皺成波形。此外，這些帶齒的輪20不是由外部裝置驅(qū)動，而是通過所穿過的外部絞線14驅(qū)動和轉(zhuǎn)動。圖3顯示出呈波形的彎皺外部絞線14的示意圖。波形的幅度A為外部絞線14的直徑的1. 10至2. 0倍，而波形的節(jié)距為外部絞線14的直徑的4. 0至8. 0倍。圖4示意性地顯示出將外部絞線14制作成雙重彎皺的方法。外部絞線14朝著現(xiàn)有的第一對帶齒的輪22運動。帶齒的輪22的旋轉(zhuǎn)軸線與y軸平行，并且第一彎皺是位于 xz平面中的平面彎皺。另外使得這樣彎皺的外部絞線14朝著第二對帶齒的輪M運動。帶齒的輪M的軸線與χ軸平行。由帶齒的輪M給出的第二彎皺也是平面彎皺并且位于yz 平面中。因此，所得到的給予外部絞線14的波形不再是平面的而是空間的。第一對帶齒的輪22和第二對帶齒的輪M都不必由外部裝置驅(qū)動。它們都可以由通過的外部絞線14驅(qū)動和轉(zhuǎn)動。重要的是，第二對帶齒的輪M設(shè)置成盡可能靠近第一對帶齒的輪22以便防止第一彎皺在第二彎皺的影響下從xz平面朝著yz平面傾斜或轉(zhuǎn)動。圖5顯示出位于xz平面中的第一彎皺。第一彎皺具有第一彎皺幅度Al，該幅度是從頂部到頂部并且加上絞線直徑測量出的。第一彎皺具有第一彎皺節(jié)距Pel，該節(jié)距等于在第一彎皺的兩個最小部分之間的距離。圖6顯示出位于yz平面中的第二彎皺。第二彎皺具有第二彎皺幅度A2，該幅度是從頂部到頂部并且加上絞線直徑測量出的。第二彎皺具有第二彎皺節(jié)距Pc2，該節(jié)距等于在第二彎皺的兩個最小部分之間的距離。其中第二彎皺到達其最大值的部位26用與外部絞線14的軸線平行的陰影線畫出，并且其中第二彎皺到達其最小值的部位觀在圖5中用豎直陰影線畫出。其中第一彎皺到達其最大值的部位30用與外部絞線14的軸線平行的陰影線畫出，并且其中第一彎皺到達其最小值的部位32在圖 6中用豎直陰影線畫出。
第一彎皺幅度Al和第二彎皺幅度A2兩者都可以彼此獨立地變化。因此Al可以等于A2，或者可以與A2不同。這兩個幅度可以在外部絞線14的直徑的1. 10至2.0倍之間變化。第一彎皺節(jié)距Pcl和第二彎皺節(jié)距Pc2兩者可以彼此獨立地變化。因此Pcl可以等于Pc2或者可以與Pc2不同。Pcl與Pc2越不同，則越容易防止第一彎皺傾斜。兩個節(jié)距可以在外部絞線14的直徑的4. 0至8. 0倍之間變化。但是，優(yōu)選的是，在扭絞結(jié)構(gòu)中，彎皺節(jié)距中的至少一個并且優(yōu)選兩個小于鋼繩10的鋼繩扭絞節(jié)距。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的7X7SSS鋼繩10如下構(gòu)造出芯部絞線12包括一根直徑為0. 365mm的芯部線以及沿著S方向以18mm的扭絞節(jié)距圍繞著芯部線扭絞的六根直徑為0. 35m的周邊線。外部絞線14包括一根直徑為0. 34mm的芯部線以及沿著S方向以18mm的扭絞節(jié)距圍繞著芯部線扭絞的六根直徑為0. 34m的周邊線，并且外部絞線的直徑為1. 02mm。另外，通過一對帶齒的輪將外部絞線14彎皺成波形，同時幅度為1.5mm，并且節(jié)距為 5. 3mm ；以^mm的扭絞節(jié)距沿著S方向?qū)⒘獠拷g線14扭絞在芯部絞線12周圍。該7X7SSS鋼繩直徑大約為3. 2_。將根據(jù)本發(fā)明的這種7X7SSS鋼繩與其中外部絞線沒有按照波形方式彎皺的參考鋼繩進行比較。圖7顯示出兩種鋼繩的機械特性。曲線42為根據(jù)本發(fā)明的7X7SSS鋼繩的負載-拉伸率曲線，而曲線40為參考的7X7鋼繩的負載-拉伸率曲線。與參考鋼繩相比，根據(jù)本發(fā)明的鋼繩在斷裂時的拉伸率方面提高30%。此外，根據(jù)本發(fā)明的鋼繩在抗沖擊性方面得到提高。圖8顯示出根據(jù)本發(fā)明的鋼繩的抗沖擊性的改進。豎軸Em表示在沖擊測試中在首次接觸和最大減速之間的時間期間的消耗能量。對于沒有波狀形式的7X7SSS鋼繩而言，Em為7.2J/mm2，而對于根據(jù)本發(fā)明的7X7SSS鋼繩而言，Em為7. 8J/mm2。與參考鋼繩相比，對于吸收沖擊能量而言，根據(jù)本發(fā)明的7 X 7SSS鋼繩其抗沖擊性能提高了 8.3%。對于沒有波狀形式的7 X 7SSZ鋼繩而言，Em 為5. 2J/mm2，而對于根據(jù)本發(fā)明的7X7SSZ鋼繩而言，Em為5. 8J/mm2。與參考鋼繩相比，對于吸收沖擊能量而言，根據(jù)本發(fā)明的7X7SSZ鋼繩其抗沖擊性能提高了 11.5%。從上面的比較測試中可以看出，根據(jù)本發(fā)明的7X 7SSS鋼繩具有最高的抗沖擊性能。
權(quán)利要求
1.一種用于加強橡膠制品的鋼繩，所述鋼繩包括芯部，所述鋼繩還包括有沿著鋼繩扭絞方向繞著所述芯部扭絞的三根或更多根外部絞線，所述三根或更多根外部絞線中的每一根包括位于所述三根或更多根外部絞線的徑向外側(cè)上的多根外部絞線絲，鋼的所述外部絞線絲沿著與所述鋼繩的扭絞方向相同的絞線扭絞方向扭絞，所述三根或更多根外部絞線具有波狀形式。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼繩，其中所述波狀形式為通過至少一對帶齒的輪獲得的彎皺形式。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋼繩，其中所述波狀形式的幅度為所述外部絞線的直徑的 1. 10 至 2. 0 倍。
4.如前面權(quán)利要求中任一項所述的鋼繩，其中所述波狀形式的節(jié)距為所述外部絞線的直徑的4. 0至8. 0倍。
5.如權(quán)利要求1所述的鋼繩，其中所述波狀形式為雙重彎皺。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼繩，其中所述波狀形式為旋轉(zhuǎn)型彎皺。
7.如前面權(quán)利要求中任一項所述的鋼繩，其中所述芯部為一根芯部絲絞線，所述芯部絲絞線沿著所述芯部扭絞方向扭絞。
8.如前面權(quán)利要求中任一項所述的鋼繩作為工程機械輪胎的加強件的使用。
全文摘要
一種適用于加強橡膠制品的鋼繩(10)，該鋼繩(10)包括芯部(12)和沿著芯部扭絞方向扭絞在芯部(12)周圍的三根或多根外部絞線(14)。外部絞線(14)包括沿著與芯部扭絞方向相同的絞線扭絞方向扭絞的外部絲(16)。外部絞線(14)具有波狀形式，這在芯部(12)和外部絞線之間形成空間。鋼繩(10)在斷裂時的拉伸率和抗沖擊性能方面實現(xiàn)了提高。
文檔編號D07B1/06GK102224292SQ200980146913
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者R·穆勒布羅克, Z·程 申請人:貝卡爾特公司