8.25-16 14PR工程機(jī)械輪胎的設(shè)計(jì)

余文剛，姜新民，焦世新

（新疆昆侖工程輪胎有限責(zé)任公司，新疆 庫爾勒 841011）

小型工程機(jī)械車輛主要用于城鎮(zhèn)窄小街區(qū)的各種管道和電路等維修作業(yè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)用小型工程機(jī)械車輛市場空間越來越大。我公司為擴(kuò)大產(chǎn)品的市場占有率，在對小型工程機(jī)械車輛市場調(diào)查的基礎(chǔ)上，開發(fā)了小型工程機(jī)械車輛用8.25-16 14PR工程機(jī)械輪胎。現(xiàn)將該輪胎的設(shè)計(jì)情況簡介如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2980—2009《工程機(jī)械輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》，確定8.25-16 14PR工程機(jī)械輪胎的技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 800 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 2 300 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析以及公司相近規(guī)格輪胎參數(shù)，本次設(shè)計(jì)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(shù)，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(dǎo)致胎肩部位厚度增大、生熱提高，輪胎易發(fā)生胎肩脫層等問題。結(jié)合公司相近規(guī)格輪胎的使用情況，本次設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，弧半徑取較大值，以提高胎面耐磨性能。下胎側(cè)連接弧半徑取較大值，以使下胎側(cè)向胎圈平緩過渡，解決防水線部位易發(fā)生缺膠、裂口等外觀質(zhì)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(fā)生打滑和易于裝卸，本設(shè)計(jì)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(shí)際使用過程中承受較大的負(fù)荷，斷面水平軸向胎圈部位移動，胎圈部位應(yīng)力增大，易出現(xiàn)早期損壞；斷面水平軸向胎肩部位移動，胎肩部位易出現(xiàn)應(yīng)力集中，造成肩空脫層等質(zhì)量問題，因此H1/H2應(yīng)取適當(dāng)?shù)闹怠１敬卧O(shè)計(jì)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(yīng)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(diǎn)。花紋深度為14 mm，花紋飽和度為32.22%，花紋周節(jié)數(shù)為24。胎肩側(cè)部采用切線形設(shè)計(jì)，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(yīng)力集中而使花紋裂口，同時提高輪胎自潔性；花紋中間設(shè)置加強(qiáng)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(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面膠采用工業(yè)車輛輪胎胎面膠配方，胎面采用兩方三塊復(fù)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)輪胎材料分布并參考相近規(guī)格輪胎參數(shù)，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(cè)厚度為3.0 mm，胎面質(zhì)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(qiáng)下胎側(cè)的強(qiáng)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(xiàn)象發(fā)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(jié)構(gòu)，寬度最大的邊端達(dá)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(shù)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(qiáng)胎冠部位的周向強(qiáng)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(xiàn)象。

3.4 胎圈

胎圈采用雙鋼絲圈結(jié)構(gòu)，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(shù)為6.8。

3.5 成型工藝

采用2B成型機(jī)成型，成型機(jī)頭直徑為540 mm,成型機(jī)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(shí)，保證胎坯成型質(zhì)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(nèi)壓過熱水壓力為2.5～3.0 MPa，內(nèi)冷水出口壓力不小于1.0 MPa；過熱水進(jìn)口溫度不高于175 ℃，每罐硫化的過熱水進(jìn)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(fēng)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(nèi)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)輪輞上的成品輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下，D′和B′分別為867和238 mm，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎的物理性能

5 結(jié)語

本設(shè)計(jì)8.25-16 14PR工程機(jī)械輪胎充氣外緣尺寸符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品外觀質(zhì)量優(yōu)良。該輪胎批量生產(chǎn)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(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。