8.25-16 14PR工程機械輪胎的設計

余文剛，姜新民，焦世新

（新疆昆侖工程輪胎有限責任公司，新疆 庫爾勒 841011）

小型工程機械車輛主要用于城鎮窄小街區的各種管道和電路等維修作業。隨著我國經濟的快速發展，城鎮用小型工程機械車輛市場空間越來越大。我公司為擴大產品的市場占有率，在對小型工程機械車輛市場調查的基礎上，開發了小型工程機械車輛用8.25-16 14PR工程機械輪胎。現將該輪胎的設計情況簡介如下。

1 技術要求

根據GB/T 2980—2009《工程機械輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》，確定8.25-16 14PR工程機械輪胎的技術參數為：標準輪輞 6.5H，花紋類型水波花紋，氣門嘴型號 DG50C，充氣外直徑（D′）865（847.218～878.781） mm，充氣斷面寬（B′）235（227.95～249.10） mm，標準充氣壓力 800 kPa，標準負荷 2 300 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

輪胎的充氣外緣尺寸直接影響其使用性能，而輪胎的充氣外緣尺寸主要由模具尺寸決定。根據設計經驗、數據分析以及公司相近規格輪胎參數，本次設計外直徑膨脹率（D′/D）和斷面寬膨脹率（B′/B）分別取1.017 6和1.078 0，則D和B分別為850和218 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高(h)

b和h是決定胎冠形狀的主要參數，對輪胎的牽引性能、接地面積和通過性能影響較大。增大b和減小h能提高胎面耐磨性能，但導致胎肩部位厚度增大、生熱提高，輪胎易發生胎肩脫層等問題。結合公司相近規格輪胎的使用情況，本次設計b取215 mm，h取12 mm，斷面高（H）取222 mm，則h/H為0.054 1，b/B為0.986 2。

胎面采用一段弧結構，弧半徑取較大值，以提高胎面耐磨性能。下胎側連接弧半徑取較大值，以使下胎側向胎圈平緩過渡，解決防水線部位易發生缺膠、裂口等外觀質量缺陷問題。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

為保證輪胎在使用過程中胎圈與輪輞著合緊密，不發生打滑和易于裝卸，本設計d取406 mm，C取165 mm，胎趾傾角取5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

輪胎在實際使用過程中承受較大的負荷，斷面水平軸向胎圈部位移動，胎圈部位應力增大，易出現早期損壞；斷面水平軸向胎肩部位移動，胎肩部位易出現應力集中，造成肩空脫層等質量問題，因此H1/H2應取適當的值。本次設計H1/H2取0.905 6，H1為105.5 mm，H2為116.5 mm，以使斷面水平軸上移，平衡胎肩部位與胎圈部位的應力分布。輪胎斷面如圖1所示。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

胎面采用水波花紋，該類型花紋具有自潔性以及抗切割性能、抗刺扎性能好的特點。花紋深度為14 mm，花紋飽和度為32.22%，花紋周節數為24。胎肩側部采用切線形設計，以提高胎肩部位的支撐能力；花紋拐角處倒圓角過渡，花紋溝壁與花紋塊底部倒圓弧連接，以避免應力集中而使花紋裂口，同時提高輪胎自潔性；花紋中間設置加強筋，以提高花紋塊的耐磨性能。展開的胎面花紋如圖2所示。

圖2 輪胎花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面膠采用工業車輛輪胎胎面膠配方，胎面采用兩方三塊復合結構。根據輪胎材料分布并參考相近規格輪胎參數，確定胎面長度為1 580 mm，胎面寬度為660 mm，胎冠厚度為25.5 mm，胎肩厚度為3.5 mm，胎側厚度為3.0 mm，胎面質量為15.7 kg。

3.2 胎體和緩沖層

胎體采用6層1870dtex/2V1錦綸66簾布，壓延簾布厚度為（1.10±0.03） mm。胎體簾布反包，接近斷面水平軸，以增強下胎側的強度和剛性，避免胎圈部位早期損壞，防止防水線處簾線折斷、斷裂現象發生。緩沖層采用2層930dtex/2V3錦綸66簾線，壓延簾布厚度為（1.30±0.03） mm。緩沖層采用一寬一窄的緩沖結構，寬度最大的邊端達到防擦線處，目的是減少肩部變形造成的肩空和脫層問題。胎體安全倍數為12.4。

3.3 胎冠簾線角度和假定伸張值

胎冠簾線角度取30.5°，成品輪胎胎冠簾線角度較大，為53.354°，同時簾線假定伸張值取較大值1.033，以增強胎冠部位的周向強度，控制輪胎充氣后的變形，減少因外直徑膨脹過大造成的胎冠不耐磨現象。

3.4 胎圈

胎圈采用雙鋼絲圈結構，鋼絲圈采用直徑為0.96 mm的19#回火鋼絲制備，鋼絲排列方式為6×6；鋼絲圈直徑為415 mm，安全倍數為6.8。

3.5 成型工藝

采用2B成型機成型，成型機頭直徑為540 mm,成型機頭寬度為480 mm，胎體采用2-2-2方式成型，胎面采用套筒法成型。成型時各半成品部件上正、壓實，保證胎坯成型質量。

3.6 硫化工藝

采用A450/1600×4400型硫化罐硫化。硫化時硫化罐的低壓水壓力不小于2.15 MPa，高壓水壓力為7.5～9.5 MPa，防止高壓水壓力過大將模具頂變形；內壓過熱水壓力為2.5～3.0 MPa，內冷水出口壓力不小于1.0 MPa；過熱水進口溫度不高于175 ℃，每罐硫化的過熱水進口溫度波動為±5℃；過熱水出口溫度為158 ℃，出口溫度低于150℃不允許裝罐硫化；風壓不小于0.4 MPa；模具冷卻水壓力不小于0.4 MPa，水溫不高于45 ℃。胎坯裝罐后先在內壓2.5 MPa下加熱8 min，然后升溫15 min至硫化溫度；輪胎正硫化條件為145℃×55 min，硫化后在罐內降溫30 min，總硫化時間為108 min。

4 成品輪胎性能

4.1 充氣外緣尺寸

安裝在標準輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下，D′和B′分別為867和238 mm，均符合國家標準要求。

4.2 物理性能

成品輪胎的物理性能如表1所示。從表1可以看出，成品輪胎的物理性能良好，符合企業標準要求。

表1 成品輪胎的物理性能

5 結語

本設計8.25-16 14PR工程機械輪胎充氣外緣尺寸符合國家標準要求，產品外觀質量優良。該輪胎批量生產后投入市場，很好地滿足了市場需要，受到用戶的一致好評，為企業創造了良好的經濟效益。