12.4-54中耕農(nóng)業(yè)輪胎的設(shè)計(jì)

李 強(qiáng)

（山東泰山輪胎有限公司，山東 肥城 271600）

近年來，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的迅速發(fā)展，超大型中耕拖拉機(jī)使用量越來越多，對大型中耕拖拉機(jī)輪胎的需求也逐年增加。為了更好地滿足客戶要求，我公司研發(fā)了12.4-54和12.4-48等多個(gè)規(guī)格中耕輪胎，投放國內(nèi)外市場，得到客戶好評。現(xiàn)將12.4-54中耕農(nóng)業(yè)輪胎設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)客戶要求并參照《美國輪胎輪輞協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)年鑒》（2014），確定12.4-54中耕農(nóng)業(yè)輪胎的技術(shù)參數(shù)為：測量輪輞 W11，充氣外直徑（D′） 1921（1869～1987） mm，充氣斷面寬（B′） 315（303～333） mm，層級 12，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 320 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 4000 kg，最高行駛速度 30 km·h-1。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

輪胎充氣后外緣尺寸關(guān)系到輪胎的使用性能，而充氣外緣尺寸主要由輪胎模具尺寸決定。根據(jù)我公司的工藝規(guī)范和類似大規(guī)格拖拉機(jī)輪胎的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合錦綸簾線的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)D取1903 mm，B取300 mm，外直徑膨脹率（D′/D）取1.0094，斷面寬膨脹率（B′/B）取1.05。

2.2 行駛面寬度（b）和弧高度（h）

b和h是決定胎面冠部形狀的主要參數(shù)，對輪胎的牽引性能、接地面積和路面抓著力影響較大，b取較大值可有效增大輪胎和路面的接觸面積，降低單位接地面積的壓力，從而提高輪胎的牽引性能、耐磨性能和抗切割性能。本設(shè)計(jì)b取285 mm，h取20 mm，h與斷面高（H）之比為0.085。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d和C取值過大或過小會造成胎圈與輪輞配合不當(dāng)，取值過大會造成胎圈部位早期損壞等缺陷，取值過小會造成裝配困難。為保證輪胎在工作過程中胎圈與輪輞著合緊密，不發(fā)生打滑現(xiàn)象，同時(shí)易于輪輞裝卸，輪輞與胎圈采取過盈配合。d取1374 mm，過盈量為2.5 mm，C取279 mm，同時(shí)胎圈底部傾斜角取5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎屈撓最大的部位，H1/H2取值對輪胎的使用性能影響較大，取值過大容易引起變形區(qū)上移，造成胎肩部位生熱過大而出現(xiàn)脫層現(xiàn)象；取值過小應(yīng)力下移，造成胎圈部位早期損壞。根據(jù)中耕輪胎特點(diǎn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)H1/H2取0.678。

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

根據(jù)客戶實(shí)際使用情況，對輪胎胎面花紋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。花紋深度為38 mm，花紋飽和度為30%，花紋周節(jié)數(shù)為36，保證花紋間距取值合理。花紋塊飽和度取值略大，可以提高花紋和耐磨性能，延長使用壽命。花紋塊兩側(cè)溝壁傾斜角度較大，且采用較大的連接弧過渡，以有效緩解花紋根部裂口。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用兩方四塊結(jié)構(gòu)，由兩塊冠部胎面膠（胎面膠配方）和兩塊胎側(cè)膠（胎側(cè)膠配方）組成。胎面冠部總厚度為37 mm，寬度為780 mm，長度為4450 mm，胎面總質(zhì)量為70 kg。胎面形狀設(shè)計(jì)合理，密實(shí)性提高，能夠有效地防止崩花掉快現(xiàn)象。

3.2 緩沖層和胎體

緩沖層采用2層1400dtex/2V2錦綸6浸膠簾布，采用兩寬結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)冠部抗沖擊性能。

胎體采用6層高強(qiáng)度2100dtex/2V1錦綸6浸膠簾布，胎體安全倍數(shù)達(dá)到9.1。為保證浸膠簾布內(nèi)外伸張的一致性，簾布裁斷采用32°等角度施工。加大胎體簾布反包高度，增強(qiáng)下胎側(cè)強(qiáng)度和剛性，避免胎圈早期損壞。

3.3 胎圈

鋼絲圈采用Φ0.96 mm回火胎圈鋼絲，排列方式為12×11，增加了單層鋼絲根數(shù)，使胎圈部位與輪輞接觸面得到加強(qiáng)，以有效減少胎圈部位早期磨損現(xiàn)象。采用單鋼絲圈結(jié)構(gòu)，安全倍數(shù)達(dá)到9。

3.4 成型

采用4#半自動成型機(jī)、半鼓式成型鼓，成型鼓直徑為1485 mm，寬度為615 mm。胎體簾布采用套筒法，成型方式為4-2。

3.5 硫化

為避免成品輪胎出現(xiàn)氣泡和脫層等質(zhì)量缺陷，增大胎坯扎眼密度，并確保烘胎時(shí)間不短于8 h。

采用立式硫化罐硫化，內(nèi)壓循環(huán)過熱水壓力 （2.7±0.2） MPa，過熱水溫度 （165±2） ℃，硫化外溫 （147±2） ℃，內(nèi)壓冷卻水壓力 2.0～2.5 MPa，總硫化時(shí)間 160 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

安裝在測量輪輞W11上的成品輪胎，在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下，充氣外直徑為1920 mm，充氣斷面寬為317 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 物理性能

成品輪胎物理性能試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，成品輪胎的物理性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎物理性能

5 結(jié)語

12.4-54中耕農(nóng)業(yè)輪胎的外緣尺寸和物理性能均符合相應(yīng)設(shè)計(jì)和國家標(biāo)準(zhǔn)要求。該規(guī)格輪胎自投產(chǎn)以來，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。產(chǎn)品投放市場后經(jīng)受住了國內(nèi)外市場的使用檢驗(yàn)，得到用戶好評，滿足了市場需求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。