13.6－16 8PR R-7A农业轮胎的设计

董晓斌

（徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221011）

目前我国农业正向规模化、集约化方向发展，农业机械生产厂家为应对变化的市场，持续更新或设计新型农业机械，增大了农业轮胎的需求量[1-2]。为此，我公司设计了13.6－16 8PR R-7A农业轮胎，现将有关设计情况介绍如下。

1 技术要求

通过与农业机械生产厂家沟通以及走访调研使用市场，结合客户要求和车辆参数，并参照《中国轮胎轮辋气门嘴标准年鉴2019》，确定13.6－16 8PR R-7A农业轮胎的主要技术参数为:标准轮辋 W12，充气外直径（D′） 1 000（976～1 030）mm，充气断面宽（B′） 345（331～366） mm，层级 8，标准充气压力 150 kPa，单胎负荷 1 060 kg，行驶最高速度 30 km·h-1。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

轮胎的使用性能在很大程度上取决于轮胎的充气外缘尺寸[3]，其主要是由模型尺寸决定，合理的模型尺寸取值，能够为轮胎带来良好的使用性能[4]。结合我公司生产工艺及相近规格13.6－16 8PR R-1轮胎的膨胀率，确定本设计外直径膨胀率（D′/D）为1.005，断面宽膨胀率（B′/B）为1.037，D取1 000 mm，B取335 mm。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

13.6－16 8PR R-7A农业轮胎主要用于田间作业，为减小轮胎对土壤的压力，应尽可能增大轮胎与土壤的接触面积，b宜取较大值，本设计b取300 mm，h取25 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

13.6－16 8PR R-7A农业轮胎的充气压力较小，d取值较大时，在牵引力作用下易出现与轮辋间的相对滑移，从而导致胎圈位置异常磨损及内胎气门嘴扭坏问题，而d取值较小时，又不便于轮胎的装卸。综合考虑，本设计d取405 mm。

轮胎的着合宽度主要由轮辋宽度决定，合理的C取值能有效减小胎圈部位在剪切应力作用下的法向变形，增大胎侧刚性，提高轮胎的耐磨性能。本设计C取305 mm。

轮胎胎圈弧度半径主要由轮辋的轮缘曲线确定，为保证轮胎胎圈与轮辋有较好的接触，胎踵弧度半径通常比轮辋相应部位的弧度半径大0.5～1.0 mm，胎圈弧度半径通常比轮辋相应部位的弧度半径小0.5～1.0 mm，其圆心点比轮辋轮缘的圆心点位置低1～1.5 mm，以使轮胎与轮辋紧密配合。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

轮胎的断面水平轴是其受力变形最大的位置。当断面水平轴位置设计过低，即H1/H2取值较小时，会造成轮胎下胎侧应力和应变集中，轮胎胎圈部位早期折断；反之则会导致轮胎胎肩位置应力及应变集中，造成胎肩早期脱层等问题。因此合理确定断面水平轴位置，能够避免以上问题出现。本设计H1取120 mm，H2取177.5 mm，H1/H2为0.676。

轮胎断面轮廓如图1所示。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

为确保13.6－16 8PR R-7A农业轮胎在田间作业时具有较好的通过性，胎面采用较深花纹，以增大花纹与土壤之间的接触面积，从而增大牵引力。花纹饱和度宜取较小值，以有效减小轮胎的滚动阻力[5]。花纹块前后倾角的合理取值能有效提高轮胎的牵引性能和自洁性能[2-3]。

13.6－16 8PR R-7A农业轮胎花纹较深且硫化时使用两瓣模生产，在花纹设计时还应考虑硫化结束时轮胎便于从模具中取出。胎面花纹展开如图2所示。

图2 胎面花纹展开示意

2.6 外观设计

13.6－16 8PR R-7A农业轮胎模具模腔采用镀铬处理，花纹采用电火花加工，胎侧标识采用电脑刻字，可有效提高轮胎外观质量。胎踵部位径向与周向排气线交接处设置排气孔，能有效排出半成品胎踵部位与模具间的气体，避免圈口疤的出现，以提高轮胎质量。

胎圈上方设置3条防水线，防止水浸入轮辋。胎肩下方设置防擦线，起到保护胎体的作用。

3 施工设计

3.1 胎面

胎面采用两方三块结构，胎面长度为1 880 mm，宽度为500 mm，厚度为30 mm；胎侧长度为1 900 mm，宽度为200 mm，厚度为8 mm。

胎面采用耐磨性能和抗崩花掉块性能较好的胶料，胎侧采用耐屈挠性能较好的胶料，以有效提高轮胎的使用性能。

3.2 胎体

胎体成型采用2-2方式，即2层反包和2层正包。胎体采用4层高强度1400dtex/2锦纶6浸胶帘布，即1400dtex/2V1和V2各2层，帘布层间的反包差级为10 mm，帘布反包端点在断面水平轴附近，有利于提高轮胎下胎侧刚性及支撑性能。缓冲层采用2层930dtex/2V3锦纶6浸胶帘布，帘布裁断角度及成品轮胎胎冠帘线角度分别为30°和50°，帘线假定伸张值为1.03，胎体安全倍数为11。

3.3 胎圈

胎圈采用单钢丝圈结构，钢丝圈采用Φ1.0 mm的回火胎圈钢丝。钢丝圈直径为418 mm，钢丝排列方式为7×7，三角胶尺寸为8 mm×20 mm，钢丝圈包布1层，厚度为0.8 mm，宽度为80 mm，胎圈包布1层，厚度为1.0 mm，宽度为100 mm，钢丝圈安全倍数大于9。

3.4 成型

成型采用半芯轮式成型机，成型机头直径和宽度分别为600和690 mm，胎体帘布和胎面均采用套筒法成型。

3.5 硫化

硫化采用B型硫化机，硫化条件为:外部蒸汽压力 0.31～0.35 MPa，过热水温度 161～166℃，过热水进口压力 2.5～2.8 MPa，循环水压力≥2.3 MPa，总硫化时间 85 min。

4 成品性能

4.1 充气外缘尺寸

采用W12标准轮辋进行轮胎充气外缘尺寸测试，在标准充气压力下，成品轮胎的D′为1 006 mm，B′为346 mm，符合设计要求。

4.2 物理性能

成品轮胎的物理性能测试结果见表1。

从表1可以看出，成品轮胎的物理性能满足国家标准（GB/T 1192—2017）要求。

表1 成品轮胎的物理性能

4.3 帘线性能

轮胎解剖后测量胎冠帘线角度为49.5°～51°，符合设计要求。

5 结语

从结构和施工方面对13.6－16 8PR R-7A农业轮胎进行设计，成品性能试验结果表明，轮胎的充气外缘尺寸和物理性能均满足国家标准要求，投入市场后取得了较好的经济效益，进一步提高了我公司农业轮胎的市场竞争力。