360/70R28 R-1W農業子午線輪胎的設計

李清亮

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

國外輪胎企業，如米其林公司、固特異公司和普利司通公司等已經普遍生產農業子午線輪胎，而國內農業子午線輪胎的發展較為落后。隨著子午線輪胎的優勢逐漸深入人心，傳統農業斜交輪胎已經不能滿足人們對高效、節能、環保以及保護耕地的作業需求[1-4]。為此，我公司開發了一系列農業子午線輪胎，現將360/70R28 R-1W農業子午線輪胎的設計情況介紹如下。

1 技術要求

由于360/70R28 R-1W農業子午線輪胎主要面向國外市場，為滿足客戶需求，因此設計標準參照歐洲輪胎輪輞技術組織標準手冊（ETRTO）2018，確定其主要技術參數如下：標準輪輞W11，標準充氣壓力 240 kPa，充氣外直徑（D′）

1 251（1 230～1 273） mm，充氣斷面寬（B′）357（343～375） mm，輪胎最大安全行駛速度 65 km·h-1（D級），負荷指數 130，額定負荷 1 900 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

360/70R28 R-1W農業子午線輪胎的骨架材料除胎圈鋼絲外均采用纖維簾線，考慮到低斷面輪胎的特性，根據以往設計經驗，確定D取1 235 mm，外直徑膨脹率（D′/D）為1.013；確定B取358 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）為0.997[B′/B小于1是因為設計時胎圈著合寬度（C）的取值有所增大]。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b直接影響成品輪胎的接地面積，也會影響拖拉機的牽引力以及對土壤的壓實程度，因此b取較大值對輪胎綜合性能的提升有益。但是b也不能過大，需要兼顧胎肩部位的厚度，防止胎肩部位過厚，在輪胎使用過程中肩部生熱大，導致肩部脫層問題。因此，b取330 mm，b/B為0.922。

h/斷面高（H）的取值決定了輪胎行駛面的平整度，h/H取值過大，行駛面接地面積減小，胎冠容易過度磨損；h/H取值過小，肩部受力加大，易導致肩部生熱，同時車輛轉向困難。根據該規格輪胎低斷面的特點，h/H取0.057較合適，h為15 mm。整個行駛面采用一段弧設計，在行駛面端點與胎側的交匯處用半徑為20 mm的倒圓過渡。

2.3 胎圈著合直徑（d）和C

為了不影響輪胎的正常使用，確保輪胎與輪輞裝配后，在正常行駛過程中胎圈與輪輞不發生位移，d取712 mm，比輪輞直徑小4 mm，胎圈與輪輞為過盈配合。W11輪輞的著合面傾角為5°，該規格輪胎胎圈底部采用分段式設計，分為7°和9°兩段，均大于輪輞著合面的傾角，使輪胎與輪輞之間裝配更緊密，如圖1所示。

圖1 胎圈底部傾角示意

該規格為無內胎輪胎，安裝好輪胎充氣時內部沒有內胎支撐，輪胎需要有足夠大的C才能順利完成充氣。輪胎在儲存和運輸過程中下胎側容易被擠壓變形，導致胎圈內收縮變窄，造成裝胎后輪胎充氣困難。因此C的取值比標準輪輞寬度大30.5 mm，C取310 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

H1/H2取值會影響胎肩和胎圈處的應力分布。H1/H2取值過大會時肩部受力增大，造成肩部損壞；取值過小時會造成胎圈部位脫層或裂口等問題。結合輪胎花紋深度，選取使胎肩和胎圈受力均衡的位置，本次設計H1/H2取0.749。

輪胎斷面輪廓如圖2所示。

圖2 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

該規格輪胎主要用于農業拖拉機驅動輪，對輪胎的牽引性能、脫泥性能、抗刺扎性能等要求比較高。本設計采用人字形花紋，花紋塊傾角約為40°，弧形結構，以保證輪胎具有足夠的牽引力；花紋塊端部位置較大，以提高胎冠中央的耐磨性能；兩塊花紋對接處采用全倒圓過渡，以避免花紋溝底裂口[5-7]。花紋深度為普通R-1花紋深度的1.2倍，取42 mm，花紋周節數為20，花紋飽和度為23%。

胎面花紋形狀如圖3所示。輪胎立體花紋效果如圖4所示。

圖3 胎面花紋形狀示意

圖4 輪胎立體花紋效果

3 施工設計

3.1 胎面

為了延長輪胎的使用壽命，研發了農業子午線輪胎專用胎面膠配方，以天然橡膠為主體材料，膠料具有較強的抗刺扎、耐磨和抗撕裂性能[8]。胎面基部膠最薄處的厚度為8.5 mm。胎面膠采用冷喂料擠出、纏繞法成型，避免了胎面接頭處壓不實造成胎面脫層的問題。胎面膠采用三維建模分段計算各部分用量，可以精確計算出各部位尺寸，減少輪胎試制次數，同時提高輪胎材料分布的均勻性，如圖5所示。

圖5 胎面尺寸建模計算示意

3.2 帶束層和胎體

帶束層采用4層1400dtex/3錦綸66浸膠簾布，簾布密度為88根·dm-1，帶束層安全倍數約為8.5。根據簾線密度和成型工藝，帶束層簾布的裁斷角度選擇20°。

胎體骨架材料采用2層1670dtex/2尺寸穩定型聚酯浸膠簾布，簾布經線密度為100根·dm-1。經過理論計算，胎體安全倍數約為10。覆膠后的胎體簾布在成型前略微帶點角度，以5°進行裁斷。輪胎成型時，兩層胎體簾布交錯貼合，形成一定的交叉，以有效避免以往用0°簾布層貼合容易引起的胎體簾線劈縫問題，以及成品輪胎充氣后胎側凹凸不平現象。

3.3 胎圈

胎圈采用長方形結構，選用單絲直徑為0.96 mm的高強度鋼絲，以增強胎圈的穩定性。鋼絲圈鋼絲總根數為63根，排列方式為7×9，經計算，鋼絲圈安全倍數大于8。針對子午線輪胎胎圈部位受力較大的特點，三角膠高度取40 mm，較高的三角膠可以增加胎圈部位的結構強度，提高支撐性能。

3.4 成型

采用二次法成型方式。成型鼓采用自動折疊式，鼓寬為596 mm，鼓直徑為795 mm[9-10]。氣密層厚度為2.0 mm，貼在第1層簾布下，兩層胎體簾布采用層貼法成型，并反包。帶束層在二段成型機上用層貼法成型。

3.5 硫化

根據輪胎的尺寸大小，采用雙模硫化機硫化。過熱水壓力為2.4～2.8 MPa，過熱水溫度為173 ℃，模具外溫為145 ℃，單胎硫化周期為105 min，無需進行后充氣。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》測量。將成品輪胎安裝在W11標準輪輞上，充氣至240 kPa，停放24 h并校準充氣壓力后，測得輪胎B′為351 mm，D′為1 258 mm，符合ETRTO標準要求，同時也能滿足GB/T 2979—2017《農業輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》要求。

4.2 耐久性能

按照ECEl06標準要求進行輪胎耐久性能測試。結果表明，輪胎連續行駛超過100 h未損壞，超過ECEl06標準要求（≥47 h）。

4.3 物理性能

按照GB/T 1192—2017《農業輪胎技術條件》對成品輪胎的物理性能進行測試，結果如表1所示。從表1可以看出，成品輪胎的物理性能良好，滿足國家標準要求。

表1 成品輪胎的物理性能試驗結果

5 結語

360/70R28 R-1W農業子午線輪胎的充氣外緣尺寸滿足ETRTO標準和國家標準要求，耐久性能滿足ECEl06標準要求，物理性能滿足國家標準要求。該規格輪胎可同時滿足國內外客戶的需求，具有較好的經濟價值。目前該產品已經投入市場使用，得到了用戶好評。