18.4－34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎的設(shè)計(jì)

張春林

（1.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011；2.青島科技大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266042）

近年來，隨著國家加大對農(nóng)業(yè)的扶持，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展，各配套廠對農(nóng)業(yè)輪胎的需求量不斷增加，品種不斷增多，為更好地滿足國內(nèi)外客戶的需求，我公司相繼開發(fā)了16.9－38，18.4－34和20.8－42等規(guī)格的農(nóng)業(yè)輪胎，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)以18.4－34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎為例將產(chǎn)品設(shè)計(jì)情況簡介如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)客戶要求及市場調(diào)研，確定18.4－34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎主要技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞W16L，充氣外直徑（D′） 1 755（1 719～1 826）mm，充氣斷面寬（B′） 467（448～523） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 180 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 2 990 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

輪胎充氣尺寸關(guān)系到輪胎的使用性能，而充氣外緣尺寸主要由輪胎模具的模型尺寸決定，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及我廠的實(shí)際工藝，結(jié)合聚酯簾線的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)外直徑D取1 747 mm，B取436 mm，外直徑膨脹率（D′/D）為0.995（預(yù)計(jì)充氣外直徑為1 738 mm），斷面寬膨脹率（B′/B）為1.07。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

該輪胎為水田作業(yè)，因水田土壤稀疏粘重，故必須提高輪胎在泥濘地和沼澤地的通過性能和牽引性能。增大b，可增大輪胎與地面的接觸面積、減小壓強(qiáng)，有效提高輪胎的牽引性能。綜合考慮，本設(shè)計(jì)b取值為436 mm，h為35 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

水田輪胎在使用時，除承受額定垂直載荷外，還要牽引農(nóng)具進(jìn)行水田作業(yè)，切向牽引力可達(dá)額定垂直負(fù)荷的0.95倍，由于輪胎充氣壓力低，在切向牽引力作用下易導(dǎo)致輪胎在輪輞上滑動，導(dǎo)致磨壞胎圈。為防止這類問題的發(fā)生，采取過盈配合，本設(shè)計(jì)輪胎輪輞直徑為868.4 mm，d取868 mm。同時為提高胎圈與輪輞配合的緊密程度，合理設(shè)計(jì)輪緣高度等尺寸，使胎圈曲線部位與輪緣曲線吻合，起到保護(hù)輪緣作用，本次設(shè)計(jì)C取值與輪輞寬度一致，為406.5 mm，胎趾傾角為5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸處于輪胎在負(fù)荷下法向變形最大的位置，H1/H2過小即斷面水平軸位置偏低，接近下胎側(cè)，使用過程中應(yīng)力應(yīng)變較集中于下胎側(cè)和胎圈，易造成胎圈折斷；H1/H2過大則斷面水平軸位置較高，應(yīng)力應(yīng)變集中于胎肩部位，容易造成肩空和肩裂。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)H1取146.5 mm，H2取293 mm，則H1/H2為0.5，保證了斷面水平軸上下距離和厚度基本對稱相似，使用過程中不會造成局部應(yīng)力集中。

輪胎斷面示意見圖1。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

根據(jù)我國水田土壤情況，輪胎花紋采用PR-1深溝水田花紋，通過增大花紋高度，可以提高每個花紋塊與土壤的作用面積，因而可有效提高切向牽引力。本設(shè)計(jì)花紋深度取90 mm，花紋周節(jié)數(shù)為18，花紋飽和度為18%?；y飽和度取值略小，可降低輪胎滾動阻力，節(jié)約燃料，同時減小用膠量，降低成本?；y塊采用10°和12°兩角度設(shè)計(jì)，偏橫向以賦予輪胎較好的牽引性能和自潔性能?；y塊兩側(cè)溝壁傾斜角度不同，前角取18°，后角取22°，為避免輪胎使用中花紋塊根部裂口，增大溝底連接弧半徑至R35。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

2.6 外觀設(shè)計(jì)

胎側(cè)商標(biāo)字體上模為英文，下模為中文，包括規(guī)格、花紋、層級、充氣壓力及負(fù)荷等，以便于指導(dǎo)用戶規(guī)范使用。

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用套筒法，三方四塊結(jié)構(gòu)，根據(jù)材料分布圖和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，冠部寬度為190 mm，胎面總寬度為1 040 mm，冠部總厚度為67 mm，胎面質(zhì)量為135.3 kg。

3.2 胎體

胎體采用4層高強(qiáng)度2200dtex/2 4V1聚酯浸膠簾布，并增加2層高強(qiáng)度2200dtex/2 2V2聚酯緩沖簾布，以增強(qiáng)冠部抗沖擊性能。簾布裁斷角度為33.5°，安全倍數(shù)為12.7。

3.3 鋼絲圈

鋼絲圈采用Φ1.0 mm回火胎圈鋼絲，排列方式為11×11，鋼絲圈直徑為880.5 mm，安全倍數(shù)大于9。

3.4 成型

采用LCX-4B成型機(jī)成型，成型機(jī)頭為折疊式，機(jī)頭直徑為1 100 mm，機(jī)頭寬度為884 mm，簾線假定伸張值取1.035，胎面采用冠包側(cè)工藝，胎體簾布采用套筒法（4-0）成型。

3.5 硫化

采用立式硫化罐硫化，蒸汽壓力 （0.32±0.02） MPa，過熱水進(jìn)口壓力 （2.6～2.7） MPa，過熱水溫度 （165±5） ℃，循環(huán)水壓力 ≥2.0 MPa，總硫化時間 160 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

安裝在W16L輪輞上，在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下，成品輪胎的充氣外直徑為1 738 mm，充氣斷面寬為471 mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 物理性能

成品輪胎物理性能測試結(jié)果如表1所示。

表1 成品輪胎物理性能測試結(jié)果

從表1可以看出，成品輪胎物理性能達(dá)到相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語

18.4－34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎的充氣外緣尺寸和物理性能均達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)和國家標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，成品輪胎外觀質(zhì)量優(yōu)良。該產(chǎn)品批量生產(chǎn)投入市場后贏得用戶好評，滿足市場需求，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。