26.5－25 20PR R-1工程機械輪胎的設(shè)計

薛 源

（徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

經(jīng)過多年發(fā)展，到2018年我國基礎(chǔ)設(shè)施存量已居世界首位，在交通、能源、通信、水利等領(lǐng)域取得諸多世人矚目的成績。隨著基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展，大型基礎(chǔ)建設(shè)中工程車輛的使用量也急速增大，對不同種類的工程機械輪胎的需求量也不斷增大，工程機械輪胎市場前景廣闊[1-4]。

為了滿足市場需求，我公司開發(fā)了26.5－25 20PR R-1工程機械輪胎，現(xiàn)將該規(guī)格輪胎的設(shè)計情況進行簡要介紹。

1 主要技術(shù)參數(shù)

通過與客戶溝通，最終確定26.5－25 20PR R-1工程機械輪胎的主要技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)輪輞22.00/3.0，充氣外直徑（D′） 1 675（1 643～1 706） mm，充氣斷面寬（B′） 675（654～715）mm，層級 20，花紋代碼 R-1，推薦使用充氣壓力 350 kPa，額定負(fù)荷 13 200 kg，行駛速度10 km·h-1。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

合理地設(shè)計輪胎充氣外直徑以及充氣斷面寬能夠保證輪胎具有優(yōu)異的使用性能，同時也是達到國家標(biāo)準(zhǔn)和滿足客戶使用要求的關(guān)鍵。根據(jù)我公司的實際工藝情況以及近似規(guī)格產(chǎn)品的成功經(jīng)驗，同時根據(jù)錦綸簾線的特點，本設(shè)計輪胎的外直徑膨脹率（D′/D）為1.004，斷面寬膨脹率（B′/B）為1.08，D為1 668 mm，B為625 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

為了保證輪胎的操縱平穩(wěn)性以及耐磨性能，b應(yīng)取較大值，參照我公司近似產(chǎn)品設(shè)計，綜合考慮本設(shè)計輪胎的b/B取1.072，b為670 mm，h為50 mm。輪胎冠部采用兩段弧設(shè)計，可以提高冠部的耐磨性能，同時避免輪胎肩部位置過厚，延長輪胎的使用壽命。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

本規(guī)格輪胎為無內(nèi)胎產(chǎn)品，為了確保輪胎的氣密性能，一般要求輪胎與輪輞有適當(dāng)?shù)倪^盈量，同時考慮到輪胎裝卸等問題，d取630 mm；胎圈過盈量為3.1 mm[5-7]。參照我公司的設(shè)計經(jīng)驗，本設(shè)計C取559 mm，因此C/B為0.89。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

在輪胎承載過程中，輪胎斷面水平軸位置的變形最大[8-10]。H1/H2的選取對輪胎使用性能的影響很大。當(dāng)H1較大時，斷面水平軸位置上移，胎肩部位的剪切應(yīng)力相應(yīng)增大，容易造成胎肩磨損、脫空或脫層等問題；H1較小時則效果相反。綜合考慮，本設(shè)計輪胎的H1取215 mm，H2取304 mm，H1/H2為0.71。

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)車輛作業(yè)環(huán)境以及客戶要求，胎面花紋采用操縱性能好和抓著力強的R-1花紋，花紋深度取57 mm，花紋周節(jié)數(shù)取16對，花紋飽和度為30%，花紋前傾角為20°，后傾角為25°。花紋塊根部采用大圓弧與花紋溝底連接，可以很好地減小輪胎花紋根部的應(yīng)力集中，防止花紋根部出現(xiàn)早期裂口現(xiàn)象。

輪胎胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 輪胎胎面花紋展開示意

2.6 輪胎外觀

為保證輪胎花紋的均一性以及輪胎的外觀質(zhì)量，加工模具時先使用五軸加工中心進行粗加工，再使用電火花進行精加工，最后在模具內(nèi)表面采用電鍍工藝進行處理。為提高輪胎圈口質(zhì)量，圈口圓周方向上排氣線19等分，從圈口延伸到胎側(cè)，有效地排出了氣體，減少了圈口出疤現(xiàn)象。

3 施工設(shè)計

3.1 胎面

輪胎胎面膠采用工程機械輪胎專用膠料，胎面選取三方四塊結(jié)構(gòu)，胎面冠部膠總厚度為47 mm，胎側(cè)膠厚度為10 mm。

3.2 胎體

3.2.1 緩沖層

緩沖層采用4層930dtex/2錦綸6浸膠簾布，兩寬兩窄設(shè)計，寬度分別為1 000，960，750和710 mm。

3.2.2 胎體簾布層

輪胎胎體采用12層高強度1400dtex/3錦綸6浸膠簾布，簾布裁斷角為31.5°。簾布的成型方式為5-5-2結(jié)構(gòu)，胎體的安全倍數(shù)為10。

3.3 胎圈

胎圈采用雙鋼圈設(shè)計，回火胎圈鋼絲直徑為1.0 mm，鋼絲圈直徑為640 mm，排列形式為16×15。胎圈的安全倍數(shù)大于9。

3.4 成型

采用半芯輪式成型鼓成型胎坯，胎體簾布以及胎面采用套筒式。成型鼓采用全折疊設(shè)計，尺寸為970 mm×1 260 mm。

3．5 硫化

輪胎硫化采用平移式硫化機，內(nèi)壓過熱水入口壓力為（2.6～2.8） MPa，外壓蒸汽壓力為（0.36±0.02） MPa，過熱水溫度為（165±3） ℃，循環(huán)水壓力不小于2.6 MPa，輪胎總硫化時間為250 min。

4 成品性能

4.1 充氣外緣尺寸

采用標(biāo)準(zhǔn)輪輞，在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下，成品輪胎的D′為1 678 mm，B′為679 mm，D′/D確定為1.006，B′/B確定為1.086，符合預(yù)測膨脹比，滿足了客戶要求。

4.2 物理性能

成品輪胎的物理性能測試結(jié)果如表1所示。

表1 成品輪胎的物理性能

從表1可以看出，成品輪胎的物理性能達到國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 2980—2018）要求。

4.3 簾線性能

成品輪胎的胎冠簾線角度為58°，達到了預(yù)期設(shè)計要求（57°～60°）。

4.4 實際道路試驗

隨機抽取4條輪胎進行實際道路試驗。結(jié)果表明，成品輪胎的支撐性能、操縱性能、牽引性能、耐磨性能以及油耗均滿足客戶需求。

5 結(jié)語

26.5－25 20PR R-1工程機械輪胎的充氣外緣尺寸滿足客戶需求，物理性能達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。輪胎在進行批量生產(chǎn)時，輪胎的工藝性能良好，外觀質(zhì)量合格率達到了公司標(biāo)準(zhǔn)要求。投放市場后，客戶反映使用效果良好。