13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎的設(shè)計(jì)

董曉斌

（徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

目前我國(guó)農(nóng)業(yè)正向規(guī)?；?、集約化方向發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)廠家為應(yīng)對(duì)變化的市場(chǎng)，持續(xù)更新或設(shè)計(jì)新型農(nóng)業(yè)機(jī)械，增大了農(nóng)業(yè)輪胎的需求量[1-2]。為此，我公司設(shè)計(jì)了13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎，現(xiàn)將有關(guān)設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

通過(guò)與農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)廠家溝通以及走訪調(diào)研使用市場(chǎng)，結(jié)合客戶(hù)要求和車(chē)輛參數(shù)，并參照《中國(guó)輪胎輪輞氣門(mén)嘴標(biāo)準(zhǔn)年鑒2019》，確定13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎的主要技術(shù)參數(shù)為:標(biāo)準(zhǔn)輪輞 W12，充氣外直徑（D′） 1 000（976～1 030）mm，充氣斷面寬（B′） 345（331～366） mm，層級(jí) 8，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 150 kPa，單胎負(fù)荷 1 060 kg，行駛最高速度 30 km·h-1。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

輪胎的使用性能在很大程度上取決于輪胎的充氣外緣尺寸[3]，其主要是由模型尺寸決定，合理的模型尺寸取值，能夠?yàn)檩喬?lái)良好的使用性能[4]。結(jié)合我公司生產(chǎn)工藝及相近規(guī)格13.6－16 8PR R-1輪胎的膨脹率，確定本設(shè)計(jì)外直徑膨脹率（D′/D）為1.005，斷面寬膨脹率（B′/B）為1.037，D取1 000 mm，B取335 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎主要用于田間作業(yè)，為減小輪胎對(duì)土壤的壓力，應(yīng)盡可能增大輪胎與土壤的接觸面積，b宜取較大值，本設(shè)計(jì)b取300 mm，h取25 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎的充氣壓力較小，d取值較大時(shí)，在牽引力作用下易出現(xiàn)與輪輞間的相對(duì)滑移，從而導(dǎo)致胎圈位置異常磨損及內(nèi)胎氣門(mén)嘴扭壞問(wèn)題，而d取值較小時(shí)，又不便于輪胎的裝卸。綜合考慮，本設(shè)計(jì)d取405 mm。

輪胎的著合寬度主要由輪輞寬度決定，合理的C取值能有效減小胎圈部位在剪切應(yīng)力作用下的法向變形，增大胎側(cè)剛性，提高輪胎的耐磨性能。本設(shè)計(jì)C取305 mm。

輪胎胎圈弧度半徑主要由輪輞的輪緣曲線確定，為保證輪胎胎圈與輪輞有較好的接觸，胎踵弧度半徑通常比輪輞相應(yīng)部位的弧度半徑大0.5～1.0 mm，胎圈弧度半徑通常比輪輞相應(yīng)部位的弧度半徑小0.5～1.0 mm，其圓心點(diǎn)比輪輞輪緣的圓心點(diǎn)位置低1～1.5 mm，以使輪胎與輪輞緊密配合。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

輪胎的斷面水平軸是其受力變形最大的位置。當(dāng)斷面水平軸位置設(shè)計(jì)過(guò)低，即H1/H2取值較小時(shí)，會(huì)造成輪胎下胎側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變集中，輪胎胎圈部位早期折斷；反之則會(huì)導(dǎo)致輪胎胎肩位置應(yīng)力及應(yīng)變集中，造成胎肩早期脫層等問(wèn)題。因此合理確定斷面水平軸位置，能夠避免以上問(wèn)題出現(xiàn)。本設(shè)計(jì)H1取120 mm，H2取177.5 mm，H1/H2為0.676。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

為確保13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎在田間作業(yè)時(shí)具有較好的通過(guò)性，胎面采用較深花紋，以增大花紋與土壤之間的接觸面積，從而增大牽引力。花紋飽和度宜取較小值，以有效減小輪胎的滾動(dòng)阻力[5]?；y塊前后傾角的合理取值能有效提高輪胎的牽引性能和自潔性能[2-3]。

13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎花紋較深且硫化時(shí)使用兩瓣模生產(chǎn)，在花紋設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮硫化結(jié)束時(shí)輪胎便于從模具中取出。胎面花紋展開(kāi)如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開(kāi)示意

2.6 外觀設(shè)計(jì)

13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎模具模腔采用鍍鉻處理，花紋采用電火花加工，胎側(cè)標(biāo)識(shí)采用電腦刻字，可有效提高輪胎外觀質(zhì)量。胎踵部位徑向與周向排氣線交接處設(shè)置排氣孔，能有效排出半成品胎踵部位與模具間的氣體，避免圈口疤的出現(xiàn)，以提高輪胎質(zhì)量。

胎圈上方設(shè)置3條防水線，防止水浸入輪輞。胎肩下方設(shè)置防擦線，起到保護(hù)胎體的作用。

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用兩方三塊結(jié)構(gòu)，胎面長(zhǎng)度為1 880 mm，寬度為500 mm，厚度為30 mm；胎側(cè)長(zhǎng)度為1 900 mm，寬度為200 mm，厚度為8 mm。

胎面采用耐磨性能和抗崩花掉塊性能較好的膠料，胎側(cè)采用耐屈撓性能較好的膠料，以有效提高輪胎的使用性能。

3.2 胎體

胎體成型采用2-2方式，即2層反包和2層正包。胎體采用4層高強(qiáng)度1400dtex/2錦綸6浸膠簾布，即1400dtex/2V1和V2各2層，簾布層間的反包差級(jí)為10 mm，簾布反包端點(diǎn)在斷面水平軸附近，有利于提高輪胎下胎側(cè)剛性及支撐性能。緩沖層采用2層930dtex/2V3錦綸6浸膠簾布，簾布裁斷角度及成品輪胎胎冠簾線角度分別為30°和50°，簾線假定伸張值為1.03，胎體安全倍數(shù)為11。

3.3 胎圈

胎圈采用單鋼絲圈結(jié)構(gòu)，鋼絲圈采用Φ1.0 mm的回火胎圈鋼絲。鋼絲圈直徑為418 mm，鋼絲排列方式為7×7，三角膠尺寸為8 mm×20 mm，鋼絲圈包布1層，厚度為0.8 mm，寬度為80 mm，胎圈包布1層，厚度為1.0 mm，寬度為100 mm，鋼絲圈安全倍數(shù)大于9。

3.4 成型

成型采用半芯輪式成型機(jī)，成型機(jī)頭直徑和寬度分別為600和690 mm，胎體簾布和胎面均采用套筒法成型。

3.5 硫化

硫化采用B型硫化機(jī)，硫化條件為:外部蒸汽壓力 0.31～0.35 MPa，過(guò)熱水溫度 161～166℃，過(guò)熱水進(jìn)口壓力 2.5～2.8 MPa，循環(huán)水壓力≥2.3 MPa，總硫化時(shí)間 85 min。

4 成品性能

4.1 充氣外緣尺寸

采用W12標(biāo)準(zhǔn)輪輞進(jìn)行輪胎充氣外緣尺寸測(cè)試，在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下，成品輪胎的D′為1 006 mm，B′為346 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 物理性能

成品輪胎的物理性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出，成品輪胎的物理性能滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1192—2017）要求。

表1 成品輪胎的物理性能

4.3 簾線性能

輪胎解剖后測(cè)量胎冠簾線角度為49.5°～51°，符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

從結(jié)構(gòu)和施工方面對(duì)13.6－16 8PR R-7A農(nóng)業(yè)輪胎進(jìn)行設(shè)計(jì)，成品性能試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎的充氣外緣尺寸和物理性能均滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，投入市場(chǎng)后取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提高了我公司農(nóng)業(yè)輪胎的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。