4.00-8 6PR小型工业车辆轮胎的设计

2015-07-31张志江于宗南李红梅

橡胶科技 2015年6期

张志江，于宗南，李红梅

（桦林佳通轮胎有限公司，黑龙江牡丹江 157032）

我公司开发的4.00-8 6PR小型工业车辆轮胎是应配套企业及市场需求而设计的，适用于铲车、叉车等工业车辆。现将其设计情况介绍如下。

1 技术标准

根据GB/T 2981—2001，确定4.00-8 6PR小型工业车辆轮胎技术参数如下：充气外直径（D′）415（409～425）mm，充气断面宽（B′）112（109～118）mm，标准轮辋3.00D，标准充气压力720 kPa，行驶速度10 km·h-1时最大负荷540 kg，行驶速度25 km·h-1时最大负荷400 kg，行驶速度40 km·h-1时最大负荷355 kg，行驶速度50 km·h-1时最大负荷345 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）

参照我公司相近规格轮胎外直径膨胀率（D′/D）为1.0068～1.0241，结合工业车辆轮胎充气压力高、冠部膨胀率大的特点，确定本次设计D′/D取1.0122，即D为410 mm。

2.2 断面宽（B）

参照我公司相近规格轮胎断面宽膨胀率（B′/B）为1.1082～1.1331，结合工业车辆轮胎内轮廓伸张情况，本次设计B′/B取1.1313，即B为99 mm。

2.3 行驶面宽度（b）及行驶面弧度高（h）

工业车辆轮胎充气压力高、承受的负荷大，且充气后冠部膨胀率较大，导致冠部中心磨损较快。根据工业车辆轮胎该特点，采取增大行驶面半径和行驶面宽度、减小行驶面高度的措施，可减小工业车辆轮胎胎肩与胎冠部位压力差，使胎肩与胎冠部位在行驶过程中压力均衡、磨耗均匀。为此，本次设计b取较大值，b/B为0.8687；h/断面高（H）取较小值0.0480，这既增大了轮胎接地面积，又提高了轮胎通过性能。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

工业车辆轮胎承受的负荷较大，下沉量大，断面水平轴位置是轮胎变形和屈挠最大的部位，断面水平轴的高低直接影响轮胎应力分布。H1/H2取大值易引起变形区上移，使轮胎冠部应力集中，极易造成轮胎早期损坏；H1/H2取小值易引起变形区下移，使轮胎胎圈部位应力集中，极易造成胎圈部位早期损坏。本次设计H1/H2取0.8616。

2.5 胎圈着合直径（d）

鉴于工业车辆轮胎充气压力高，同时该轮胎应用于从动轮上，不易在轮辋上滑动，因此胎圈与轮辋配合的过盈量应较小。根据标准轮辋3.00D的标定直径202.4 mm，本次设计d取201.5 mm，过盈量为0.9 mm。

2.6 胎圈着合宽度（C）

C一般等于或略小于标准轮辋宽度，本次设计C取标准轮辋宽度，为76 mm。

2.7 胎面花纹

根据轮胎的作业环境，为提高轮胎的牵引性能和自洁性能，本次设计胎面花纹采用横向花纹，胎冠横向1/4处花纹沟深取6.32 mm，花纹块前、后角均为15°；由于轮胎较小，胎面花纹沟底弧采用自由弧，以加强花纹根部，减小轮胎使用时花纹变形，同时提高花纹牵引性；花纹节数取48，花纹沟面积占整个行驶面面积的24.6%。胎面花纹展开示意如图1所示。

图1 胎面花纹展开示意

2.8 轮胎外观

轮胎胎侧径向排气线在装配线处上、下交叉排列，深1 mm、宽2 mm，沿圆周12等分，不仅美观，而且在轮胎硫化时排气效果好，减少了轮胎外观质量缺陷；装配线高1 mm、宽2 mm，共2条，不仅起到装饰性作用，而且利于轮胎硫化时排气；防擦线高1 mm、宽12 mm，用于保护胎侧不被擦伤；胎侧、防擦线及装配线的排气孔直径为1.8 mm，沿圆周12等分，避开商标字体，上、下均匀错开，胎侧排气孔及其分布分别如图2和3所示。胎侧排气孔根部划窝加强，这样既利于轮胎硫化时排气，又能减少启模时胶蹴断裂，便于工艺操作。

图2 胎侧排气孔示意

3 施工设计

3.1 胎面

由于轮胎较小，胎面较窄，因此胎面采用一方一块结构。胎面胶及胎侧胶采用耐磨及抗撕裂性能较好的相同配方胶料，以提高挤出胎面和胎侧的尺寸稳定性，胎面结构如图4所示。其中，胎面总宽度为280 mm，肩部宽度为78 mm，冠部厚度为8 mm，胎肩厚度为13. 5mm，胎侧厚度为2.8 mm，胎面总质量为1.57 kg。

图3 胎侧排气孔分布示意

图4 胎面结构示意

3.2 胎体帘布

根据轮胎设计负荷，胎体帘布采用1 层1260D/2V1锦纶6帘布和3层1260D/2V2锦纶6帘布。2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。胎体强度安全倍数为7.98，保证轮胎的使用安全性能。

3.3 胎圈

钢丝圈采用Φ0.95 mm回火钢丝，覆胶后单丝宽1.4 mm、厚1.3 mm。本次设计采用单钢丝圈，钢丝排列形式为4×4，钢丝圈断面为正方形，钢丝圈内径（Dg）为211mm，钢丝圈底部压缩量设计为7%，钢丝圈强度安全倍数达到3.94；三角胶宽为6 mm、高为9 mm，可保证胎圈材料饱满、过渡均匀；与轮辋直接接触部位胎圈包布采用1260D/1-37E帘布，以提高胎圈部位的耐磨性能。

3.4 胎冠帘线角度

我公司工业车辆轮胎胎冠帘线角度一般为49～58°，这样可以减小轮胎外直径膨胀率，提高胎冠的周向刚性。本次设计胎冠帘线角度取50°，根据胎冠帘线角度计算公式反推的帘布裁断角度为30°。

3.5 成型

采用半鼓式成型机成型，机头宽（Bs）为238 mm，机头直径（Dc）为260 mm。胎里直径（Dk）/Dc为1.4846，Dc/Dg为1.2414，Dc/第1层帘布筒直径（D0）为1.0608。

3.6 硫化

采用914.4 mm（36英寸）硫化机进行氮气硫化，为保证产品质量，选用伸张值适宜的胶囊。通过测温确定的硫化条件为：内压蒸汽温度（187±2） ℃，内压蒸汽压力（1.1±0.05）MPa；内压氮气温度（30±20） ℃，内压氮气压力（2.1±0.15） MPa；热板蒸汽温度（151±1）℃；胶囊拉伸高度（250±5） mm；定型压力0.05～0.10 MPa；总硫化时间25 min。