4.00-8 6PR小型工業車輛輪胎的設計

張志江，于宗南，李紅梅

（樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032）

我公司開發的4.00-8 6PR小型工業車輛輪胎是應配套企業及市場需求而設計的，適用于鏟車、叉車等工業車輛。現將其設計情況介紹如下。

1 技術標準

根據GB/T 2981—2001，確定4.00-8 6PR小型工業車輛輪胎技術參數如下：充氣外直徑（D′）415（409～425）mm，充氣斷面寬（B′）112（109～118）mm，標準輪輞3.00D，標準充氣壓力720 kPa，行駛速度10 km·h-1時最大負荷540 kg，行駛速度25 km·h-1時最大負荷400 kg，行駛速度40 km·h-1時最大負荷355 kg，行駛速度50 km·h-1時最大負荷345 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）

參照我公司相近規格輪胎外直徑膨脹率（D′/D）為1.0068～1.0241，結合工業車輛輪胎充氣壓力高、冠部膨脹率大的特點，確定本次設計D′/D取1.0122，即D為410 mm。

2.2 斷面寬（B）

參照我公司相近規格輪胎斷面寬膨脹率（B′/B）為1.1082～1.1331，結合工業車輛輪胎內輪廓伸張情況，本次設計B′/B取1.1313，即B為99 mm。

2.3 行駛面寬度（b）及行駛面弧度高（h）

工業車輛輪胎充氣壓力高、承受的負荷大，且充氣后冠部膨脹率較大，導致冠部中心磨損較快。根據工業車輛輪胎該特點，采取增大行駛面半徑和行駛面寬度、減小行駛面高度的措施，可減小工業車輛輪胎胎肩與胎冠部位壓力差，使胎肩與胎冠部位在行駛過程中壓力均衡、磨耗均勻。為此，本次設計b取較大值，b/B為0.8687；h/斷面高（H）取較小值0.0480，這既增大了輪胎接地面積，又提高了輪胎通過性能。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

工業車輛輪胎承受的負荷較大，下沉量大，斷面水平軸位置是輪胎變形和屈撓最大的部位，斷面水平軸的高低直接影響輪胎應力分布。H1/H2取大值易引起變形區上移，使輪胎冠部應力集中，極易造成輪胎早期損壞；H1/H2取小值易引起變形區下移，使輪胎胎圈部位應力集中，極易造成胎圈部位早期損壞。本次設計H1/H2取0.8616。

2.5 胎圈著合直徑（d）

鑒于工業車輛輪胎充氣壓力高，同時該輪胎應用于從動輪上，不易在輪輞上滑動，因此胎圈與輪輞配合的過盈量應較小。根據標準輪輞3.00D的標定直徑202.4 mm，本次設計d取201.5 mm，過盈量為0.9 mm。

2.6 胎圈著合寬度（C）

C一般等于或略小于標準輪輞寬度，本次設計C取標準輪輞寬度，為76 mm。

2.7 胎面花紋

根據輪胎的作業環境，為提高輪胎的牽引性能和自潔性能，本次設計胎面花紋采用橫向花紋，胎冠橫向1/4處花紋溝深取6.32 mm，花紋塊前、后角均為15°；由于輪胎較小，胎面花紋溝底弧采用自由弧，以加強花紋根部，減小輪胎使用時花紋變形，同時提高花紋牽引性；花紋節數取48，花紋溝面積占整個行駛面面積的24.6%。胎面花紋展開示意如圖1所示。

圖1 胎面花紋展開示意

2.8 輪胎外觀

輪胎胎側徑向排氣線在裝配線處上、下交叉排列，深1 mm、寬2 mm，沿圓周12等分，不僅美觀，而且在輪胎硫化時排氣效果好，減少了輪胎外觀質量缺陷；裝配線高1 mm、寬2 mm，共2條，不僅起到裝飾性作用，而且利于輪胎硫化時排氣；防擦線高1 mm、寬12 mm，用于保護胎側不被擦傷；胎側、防擦線及裝配線的排氣孔直徑為1.8 mm，沿圓周12等分，避開商標字體，上、下均勻錯開，胎側排氣孔及其分布分別如圖2和3所示。胎側排氣孔根部劃窩加強，這樣既利于輪胎硫化時排氣，又能減少啟模時膠蹴斷裂，便于工藝操作。

圖2 胎側排氣孔示意

3 施工設計

3.1 胎面

由于輪胎較小，胎面較窄，因此胎面采用一方一塊結構。胎面膠及胎側膠采用耐磨及抗撕裂性能較好的相同配方膠料，以提高擠出胎面和胎側的尺寸穩定性，胎面結構如圖4所示。其中，胎面總寬度為280 mm，肩部寬度為78 mm，冠部厚度為8 mm，胎肩厚度為13. 5mm，胎側厚度為2.8 mm，胎面總質量為1.57 kg。

圖3 胎側排氣孔分布示意

圖4 胎面結構示意

3.2 胎體簾布

根據輪胎設計負荷，胎體簾布采用1 層1260D/2V1錦綸6簾布和3層1260D/2V2錦綸6簾布。2層反包簾布高度均勻錯開至水平軸附近，以提高胎側的剛性。胎體強度安全倍數為7.98，保證輪胎的使用安全性能。

3.3 胎圈

鋼絲圈采用Φ0.95 mm回火鋼絲，覆膠后單絲寬1.4 mm、厚1.3 mm。本次設計采用單鋼絲圈，鋼絲排列形式為4×4，鋼絲圈斷面為正方形，鋼絲圈內徑（Dg）為211mm，鋼絲圈底部壓縮量設計為7%，鋼絲圈強度安全倍數達到3.94；三角膠寬為6 mm、高為9 mm，可保證胎圈材料飽滿、過渡均勻；與輪輞直接接觸部位胎圈包布采用1260D/1-37E簾布，以提高胎圈部位的耐磨性能。

3.4 胎冠簾線角度

我公司工業車輛輪胎胎冠簾線角度一般為49～58°，這樣可以減小輪胎外直徑膨脹率，提高胎冠的周向剛性。本次設計胎冠簾線角度取50°，根據胎冠簾線角度計算公式反推的簾布裁斷角度為30°。

3.5 成型

采用半鼓式成型機成型，機頭寬（Bs）為238 mm，機頭直徑（Dc）為260 mm。胎里直徑（Dk）/Dc為1.4846，Dc/Dg為1.2414，Dc/第1層簾布筒直徑（D0）為1.0608。

3.6 硫化

采用914.4 mm（36英寸）硫化機進行氮氣硫化，為保證產品質量，選用伸張值適宜的膠囊。通過測溫確定的硫化條件為：內壓蒸汽溫度（187±2） ℃，內壓蒸汽壓力（1.1±0.05）MPa；內壓氮氣溫度（30±20） ℃，內壓氮氣壓力（2.1±0.15） MPa；熱板蒸汽溫度（151±1）℃；膠囊拉伸高度（250±5） mm；定型壓力0.05～0.10 MPa；總硫化時間25 min。

4 成品輪胎性能

4.1 外緣尺寸

安裝在標準輪輞3.00D上的成品輪胎在標準充氣壓力下，按GB/T 521—2012進行測量，成品輪胎的D′和B′分別為416 mm和110 mm，符合設計要求。

4.2 物理性能

成品輪胎物理性能如表1所示。從表1可以看出，成品輪胎的物理性能達到國家標準要求。

表1 成品輪胎物理性能

4.3 簾線性能

成品輪胎簾線性能如表2所示。從表2可以看出，成品輪胎的簾線性能達到企業標準要求。

表2 成品輪胎簾線性能

4.4 輪胎水壓爆破試驗

安裝在標準輪輞3.00D上的成品輪胎在標準充氣壓力下，按HG/T 2186—2012進行試驗。試驗結果為：輪胎爆破壓力為279 kPa，輪胎爆破安全倍數為3.88（企業標準值為3），輪胎下模鋼圈斷。成品輪胎的抗水壓爆破性能達到企業標準要求。

5 結語

本設計4.00-8 6PR小型工業車輛輪胎充氣后外緣尺寸、物理性能、簾線性能和抗水壓爆破性能達到設計或標準要求。批量生產輪胎的工藝穩定，外觀質量好，牽引力大，使用性能優，銷售量大，經濟效益顯著。