16.9-26 8PR农业无内胎轮胎的产品设计

2014-11-21李红梅张志江李伟才

世界橡胶工业 2014年7期

李红梅, 张志江, 李伟才

（桦林佳通轮胎有限责任公司, 黑龙江牡丹江 157032）

0 前言

随着农业机械水平的不断提高，国内外各种大型农机具所占比例也随之增大，对大规格农业轮胎的需求日益旺盛，尤其对农业无内胎轮胎的需求逐渐增加。本次开发的16.9-26 8PR规格人字花纹轮胎具有方向性，花纹自洁性好，具有极佳的牵引性能，适用于土壤湿度大、较泥泞的田间作业，被用于联合收割机上。本文简介了此款16.9-26 8PR规格农业无内胎轮胎的设计情况。

1 技术标准

根据国家标准要求，确定16.9-26 8PR规格轮胎技术标准如下：充气外直径D' 1430 mm（1400～1468） mm；充气断面宽B' 430 mm（413～456）mm；测量轮辋W15L；最高速度30 km/h时，充气压力为170 kPa，负荷能力为2105 kg。

2 结构设计

2.1 模型外直径（D）

参照我司相近规格推得外直径膨胀率D'/D值在1.000 6～1.002 6之间，因为此规格按国家标准计算其充气后高宽比比较小,故本次设计取1.002 1，即模型外直径D为1424 mm。

2.2 模型断面宽（B）

参照我司相近规格推得断面宽膨胀率，B'/B值在1.033 1～1.037 5之间，结合其内轮廓伸张值，本次设计取1.036 2，即模型断面宽B为414 mm。

2.3 行驶面宽度（b）及行驶面弧高（h）

式中：P￠－轮胎的切向牵引力；P￠T－轮胎与土壤接触部位的全部摩擦力的合力；P￠δ－轮胎向拖拉机运动的相反方向挤压土壤时所产生的反应力。

式中：δ*－土壤平均反应力；FB－轮胎与土壤接触部分的全部花纹垂直投影面积。

根据该公式，为增大轮胎与土壤的接触面积，减小土壤所受压强和土壤变形，降低轮胎的滚动阻力并提高轮胎的牵引性能，b/B取值为0.961 4；轮胎的行驶面弧高h与轮胎断面高H的比值取较大值0.073 6，使冠部较平坦。这样既增大了轮胎接地面积，同时提高了轮胎的通过性能。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴位置是轮胎变形、屈挠最大的部位，断面水平轴的高低直接影响到其应力分布。H1/H2取值大易引起变形区上移，使轮胎冠部应力集中，极易造成轮胎早期损坏；H1/H2取值小易引起变形区下移，使轮胎胎圈部位应力集中，亦极易造成胎圈部位早期损坏。本次设计H1/H2取0.559 4。轮胎断面示意如图1如示。

图1 轮胎断面示意

2.5 轮胎着合直径(Dz)

此规格轮辋采用W15L，其轮辋标定直径为665.2 mm，鉴于无内胎农用轮胎充气压力低，在切向牵引力的作用下易导致轮胎在轮辋上滑动，磨坏轮胎，并产生泄漏。为使轮胎与轮辋获得最佳配合，防止胎圈从轮辋胎圈座上脱落，轮胎的着合直径采取与轮辋直径过盈配合，本设计着合直径Dz取663 mm，其过盈量为2.2 mm。

2.6 轮胎胎圈

此规格为无内胎农用胎，胎圈是一个非常关键的部位，为使轮胎牢固地固定在轮辋上，并能保持无内胎农业胎不泄漏，与轮辋接触的胎圈部位设计为两个角度：6°及17°。轮胎胎圈示意如图2所示。

图2 轮胎胎圈示意

2.7 胎面花纹

根据联合收割机的作业环境及该规格轮胎的花纹深度，为防止轮胎花纹根部裂口，胎面基部胶厚度设计为19 mm。

为提高轮胎的牵引性能和自洁性能，胎冠处中部花纹沟深度参照国家标准设计为76 mm，花纹块前后角设计：前角设计为13°，后角设计为16°，人字花纹因其花纹沟较宽，在使用中变形大、支撑性小，花纹根部易撕裂，为了防止花纹块根部裂口，花纹根部采用大圆弧设计，并从冠中向胎肩位置，圆弧由小到大逐渐过度，使花纹根部强壮，轮胎在使用中花纹变形减小，同时也可增强花纹牵引性。花纹节数为13节，花纹块占整个行驶面面积的17.45%,胎面花纹展开示意如图3所示。

2.8 轮胎外观

轮胎胎侧径向排气线深1 mm、宽2 mm，沿圆周36等分，用于排气，以减少轮胎外观缺陷；装配线高2 mm、宽3 mm，有3条，不仅起到装饰性作用，同样能利于排气；防擦线高2 mm、宽20 mm，用于保护胎侧不被擦伤；胎侧排气孔直径2 mm,采用根部划窝加强，这样既利于排气，又能减少启模时胶蹴断裂，便于工艺操作。

图3 胎面花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面

根据轮胎的实际使用情况, 为使胎面胶能合理分布，胎面胶采用两种配方，分三块压出，胎面上冠采用耐磨耗及抗撕裂性能较好的配方，胎面下冠采用低生热配方，胎面总宽度为620 mm，肩部宽度为350 mm，冠部胎面总厚度为51.5 mm，胎肩总厚度为55.5 mm。胎侧胶采用抗刺扎性能及屈挠性能较好的农业胎专用配方。胎侧两块，每块宽度为230 mm，胎侧厚度为6.0 mm，胎面总质量为90.99 kg。胎面结构示意如图4所示。

图4 胎面结构示意

3.2 胎体帘布及缓冲层

根据轮胎的设计负荷，胎体帘布采用4层1260D/2 V1锦纶6帘布，2层1260D/2 V2锦纶6帘布。4层反包帘布高度均匀错开至水平轴附近，以提高胎侧的刚性。胎体强度安全系数为17.39，保证了轮胎的使用安全性。

3.3 内衬层

无内胎内衬层是个很重要的部件，尤其是靠近胎里的气密层，使无内胎轮胎不漏气，且与胎里帘线有较好的粘合力，胎里采用气密层与过渡层复合压出，胎里采用的气密层厚度为2 mm，其过渡层厚度为1 mm。

3.4 胎圈

钢丝圈采用￠0.95 mm回火钢丝，覆胶后单丝宽度为1.4 mm，单丝厚度为1.3 mm。本设计采用单钢圈，排列形式9×11，内径（Dg）676.7 mm，钢丝圈底部压缩量设计为9%，钢丝圈强度安全系数达到5.4；三角胶尺寸设计为12.5 mm×25 mm，使钢丝圈材料饱满，过渡均匀；与轮辋直接接触部位胎圈包布采用1260D/1-37E帘布及一层耐磨胶，提高胎圈的耐磨性。

3.5 胎冠帘线角度

参照我司以往设计经验及实际使用情况，农业轮胎一般选取较大胎冠帘线角度，这样可以减小轮胎外直径伸张，提高胎冠的周向刚性。本次设计胎冠帘线角度(βk)取52°～54°，取成品胎体帘线角度为52°，通过胎冠帘线角度计算公式反推帘布裁断角度(α0)取31°，公式如下:

式中：α0－半成品帘布裁断角度；δ1－帘线假定伸张；δ－第一层帘布筒至胎里的伸张。

3.6 成型

成型机鼓采用半芯轮式成型机鼓，机鼓宽度(Bs)取745 mm，机鼓直径（Dc）取835 mm，该机鼓在我司目前3＃成型机上可正常使用。胎里直径(Dk)与机头直径（Dc）之比(Dk/Dc) 为1.480, 机头直径（Dc）与钢丝圈直径（Dg）之比（Dc/Dg）为1.230，机头直径（Dc）与第一层帘布筒直径（D0）之比（Dc/D0）为1.070。

3.7 硫化

采用胶囊罐进行硫化，为保证产品质量，选用伸张适宜的胶囊，通过测温制订硫化条件：内压温度（163±5）℃，内压（2.7±0.2）MPa；外压温度（152±2）℃，外压为（0.41±0.02）MPa；胶囊拉伸高度控制在（1250±10）mm；定型压力控制在（0.18～0.20） MPa；硫化总时间为138 min。