13.6－16 8PR R-7A農業輪胎的設計

董曉斌

（徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

目前我國農業正向規模化、集約化方向發展，農業機械生產廠家為應對變化的市場，持續更新或設計新型農業機械，增大了農業輪胎的需求量[1-2]。為此，我公司設計了13.6－16 8PR R-7A農業輪胎，現將有關設計情況介紹如下。

1 技術要求

通過與農業機械生產廠家溝通以及走訪調研使用市場，結合客戶要求和車輛參數，并參照《中國輪胎輪輞氣門嘴標準年鑒2019》，確定13.6－16 8PR R-7A農業輪胎的主要技術參數為:標準輪輞 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 8，標準充氣壓力 150 kPa，單胎負荷 1 060 kg，行駛最高速度 30 km·h-1。

2 結構設計

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，能夠為輪胎帶來良好的使用性能[4]。結合我公司生產工藝及相近規格13.6－16 8PR R-1輪胎的膨脹率，確定本設計外直徑膨脹率（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農業輪胎主要用于田間作業，為減小輪胎對土壤的壓力，應盡可能增大輪胎與土壤的接觸面積，b宜取較大值，本設計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農業輪胎的充氣壓力較小，d取值較大時，在牽引力作用下易出現與輪輞間的相對滑移，從而導致胎圈位置異常磨損及內胎氣門嘴扭壞問題，而d取值較小時，又不便于輪胎的裝卸。綜合考慮，本設計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力作用下的法向變形，增大胎側剛性，提高輪胎的耐磨性能。本設計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部位的弧度半徑小0.5～1.0 mm，其圓心點比輪輞輪緣的圓心點位置低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。當斷面水平軸位置設計過低，即H1/H2取值較小時，會造成輪胎下胎側應力和應變集中，輪胎胎圈部位早期折斷；反之則會導致輪胎胎肩位置應力及應變集中，造成胎肩早期脫層等問題。因此合理確定斷面水平軸位置，能夠避免以上問題出現。本設計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農業輪胎在田間作業時具有較好的通過性，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阻力[5]。花紋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農業輪胎花紋較深且硫化時使用兩瓣模生產，在花紋設計時還應考慮硫化結束時輪胎便于從模具中取出。胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

2.6 外觀設計

13.6－16 8PR R-7A農業輪胎模具模腔采用鍍鉻處理，花紋采用電火花加工，胎側標識采用電腦刻字，可有效提高輪胎外觀質量。胎踵部位徑向與周向排氣線交接處設置排氣孔，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，以提高輪胎質量。

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

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用兩方三塊結構，胎面長度為1 880 mm，寬度為500 mm，厚度為30 mm；胎側長度為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為10 mm，簾布反包端點在斷面水平軸附近，有利于提高輪胎下胎側剛性及支撐性能。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，胎體安全倍數為11。

3.3 胎圈

胎圈采用單鋼絲圈結構，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，鋼絲圈安全倍數大于9。

3.4 成型

成型采用半芯輪式成型機，成型機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，硫化條件為:外部蒸汽壓力 0.31～0.35 MPa，過熱水溫度 161～166℃，過熱水進口壓力 2.5～2.8 MPa，循環水壓力≥2.3 MPa，總硫化時間 85 min。

4 成品性能

4.1 充氣外緣尺寸

采用W12標準輪輞進行輪胎充氣外緣尺寸測試，在標準充氣壓力下，成品輪胎的D′為1 006 mm，B′為346 mm，符合設計要求。

4.2 物理性能

成品輪胎的物理性能測試結果見表1。

從表1可以看出，成品輪胎的物理性能滿足國家標準（GB/T 1192—2017）要求。

表1 成品輪胎的物理性能

4.3 簾線性能

輪胎解剖后測量胎冠簾線角度為49.5°～51°，符合設計要求。

5 結語

從結構和施工方面對13.6－16 8PR R-7A農業輪胎進行設計，成品性能試驗結果表明，輪胎的充氣外緣尺寸和物理性能均滿足國家標準要求，投入市場后取得了較好的經濟效益，進一步提高了我公司農業輪胎的市場競爭力。