4.50-12 10PR叉车轮胎的设计

寇 景，王 虎，徐云慧

（1.徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140；2.青岛科技大学，山东 青岛 266042；3.徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221011）

叉车是用于成件托盘货物装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运工业车辆。轮胎为叉车的主要组成部分，其主要作用是：承载货物和车体；吸收车辆外部的振动和冲击，使车辆运行平稳；与地面接触，驱动车辆行驶和转向。为了满足用户要求，我公司研制了4.50-12 10PR叉车轮胎（工业车辆轮胎），现将轮胎结构和施工设计情况简介如下。

1 技术要求

根据国家标准和客户要求，确定4.50-12 10PR叉车轮胎技术参数为：胎面花纹型号PLT328，标准轮辋3.00D，设计轮辋宽度76 mm，充气外直径（D′）（579±5.8） mm，充气断面宽（B′）（135±4.7） mm，最大充气压力700 kPa，最大负荷1050 kg，轮胎质量（7.8±0.5） kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽度（B）

轮胎的模型尺寸决定其充气尺寸，合理设计模型尺寸是保证成品轮胎使用性能和充气尺寸达到国家标准的关键，参考公司相近规格6.00-15 10PR工业车辆轮胎的外直径膨胀率（D′/D）和断面宽膨胀率（B′/B），本设计D′/D取1.06，B′/B取1.16，D为546 mm，B为116 mm。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

b和h是决定胎冠形状的主要参数，对轮胎的牵引性能、接地面积和通过性能影响较大。增大b和减小h可提高胎面的耐磨性能，但是导致胎肩部位厚度增大、生热高，轮胎容易出现胎肩脱层等质量问题。综合考虑，b/B取0.9，b为104 mm，h设计为5.5 mm[1]。

2.3 断面水平轴位置（H1/H2）

根据材料分布情况以及使用特点，本设计轮胎受力主要在冠部，H1/H2取值较大易引起轮胎变形区域上移，使冠部应力集中，极易造成轮胎早期损坏。为此，断面高宽比（H/B）取1.0431，断面高度（H）为121 mm，H1/H2取0.8615，H1为56 mm，这样使断面水平轴稍接近下胎侧，轮胎不易出现胎肩脱空问题，胎圈部位的使用安全性提高[2]。

2.4 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

为避免本设计轮胎装胎困难和使用时胎圈滑等问题，结合成熟的产品经验，d设计为304 mm，根据经验C/B取0.66，C取76 mm。

2.5 胎面花纹

本设计轮胎采用的PLT328型胎面花纹具有抓着力大、耐磨性能和操纵性能好等特点，胎面花纹深度取11 mm，花纹周节数为38，基部胶厚度为5 mm，花纹饱和度为75%，这既有利于延长轮胎使用寿命，又不会大幅提高轮胎滚动阻力，并避免了应力集中造成的花纹根裂问题[3]。轮胎胎面花纹如图1所示。

图1 胎面花纹示意

2.6 外观

为提高轮胎外观质量及平衡性能，模具花纹采用电火花加工，胎侧采用电脑刻字，模具内表面采用镀铬处理，胎圈部位沿圆周16等分设置排气线，排气线延伸到防水线，这有利于胎圈部位的排气，以减少该部位形成疤痕[4]。

3 施工设计

3.1 胎面

胎面胶和胎侧胶分别采用叉车轮胎专用胎面胶和胎侧胶。挤出胎面为一方一块结构，胎冠厚17 mm，胎冠宽85 mm，胎侧厚3.0 mm，胎面总宽320 mm。

3.2 胎体

胎体帘布采用4层1680V1锦纶帘布，2-2结构。帘布假定伸张值取1.034，成品轮胎对应的胎冠帘线角度取（54±0.5）°，帘布裁断角度为35°，胎体安全倍数达12，这有利于增强成品轮胎胎冠的周向刚性，减小胎冠的应力、应变和行驶面形变，改善轮胎的耐磨性能和抗刺扎性能，提高车辆的行驶稳定性[1]。

3.3 钢丝圈

采用单钢丝圈结构，钢丝为直径 1.0 mm 的19#回火钢丝，钢丝排列形式为5×5，钢丝圈直径为317 mm；钢丝圈包布1层，厚度为1.0 mm。胎圈包布1层，厚度为1.3 mm，胎圈安全倍数为7。

3.4 成型

成型采用半鼓式成型机，胎体帘布和胎面均采用套筒法成型。成型机头直径为380 mm，成型机头宽度为250 mm，成型过程中要求各半成品部件上正、压实，保证成型质量。

3.5 硫化

硫化采用四立柱液压双层硫化机，硫化总时间为60 min，内温为（165±3） ℃，内压为2.16 MPa，外温为（145±2） ℃。

4 成品轮胎性能

4.1 外缘尺寸和质量

安装在标准轮辋3.00D上的成品轮胎在标准充气压力700 kPa下，D′为579.0 mm，B′为135.0 mm，质量为7.8 kg，符合设计要求。

4.2 物理性能

成品轮胎物理性能测试结果见表1。

表1 成品轮胎物理性能

4.3 胎冠帘线角度

成品轮胎胎冠帘线角度为53.5°，满足设计要求。

5 结语

本设计4.50-12叉车轮胎充气外缘尺寸、物理性能和胎冠帘线角度均达到设计要求，外型美观。该轮胎在批量生产过程中工艺稳定、外观缺陷少，投入市场后为公司创造了较好的社会和经济效益。