AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內胎輪胎的設計

代方文

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

當前，各類特種輪胎的應用越來越廣泛，用于沙地、沼澤地等各種環境的低氣壓輪胎需求量不斷增大。我公司為了發展國內外業務，細化產品結構，滿足國內外市場的需求，根據用戶需求與技術協議，參照TRA及相關國家標準，成功設計開發了AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內胎輪胎，現將產品設計情況介紹如下。

1 技術要求

根據相關標準及要求，確定AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內胎輪胎的技術參數為：輪輞 9.50，充氣外直徑（D′） 686（675.5～696.5）mm，充氣斷面寬（B′） 304（292.4～318.6） mm，標準充氣壓力 45 kPa，單胎標準負荷 440 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

合理設計輪胎模具尺寸不僅能保證成品輪胎的充氣外緣尺寸符合要求，而且是使輪胎獲得最佳使用性能的重要環節。通過收集大量數據，參考部分產品設計經驗，本次設計D取655 mm，B取330 mm，則外直徑膨脹率（D′/D）為1.047 4，斷面寬膨脹率（B′/B）為0.921 3。

2.2 行駛面寬度（b）

b和冠弧的設計直接決定了輪胎的使用性能，對輪胎的耐磨性能、牽引性能、接地面積和對地面抓著力影響較大。由于該輪胎的行駛速度較快，而氣壓低，為延長輪胎的使用壽命，最大限度地增大輪胎與地面的接觸面積，以減小單位面積上的壓力，b取值應盡量大。本次設計b/B取0.787 8，則b取260 mm。

考慮輪胎的舒適性、耐磨性能與負荷能力，減小輪胎充氣后的變形，同時兼顧輪胎生熱，以減少肩空等質量問題的發生，胎冠采取反弧形設計。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

在通常情況下，無內胎輪胎的d需要根據輪輞類型來確定，應使胎圈部位的曲線弧度與輪輞邊緣很好地吻合。胎圈與輪輞采取過盈配合設計，若過盈量較大，輪胎裝卸困難，而且影響胎圈的安全性能；反之，過盈量較小，輪胎與輪輞不能緊密配合，輪胎在行駛過程中胎圈和輪輞之間易發生相對位移，導致胎圈磨損等質量問題。綜合考慮，本次設計d取355 mm，C取256 mm，趾口傾角取8°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位置是輪胎胎側最大屈撓變形的位置，選取不當會導致輪胎早期損壞。斷面水平軸若向胎肩部位移動，會使胎肩應力集中，造成胎肩脫層質量缺陷；斷面水平軸若向胎圈部位移動，會使胎圈部位應力增大，由于胎圈剛性較大，會加速胎圈早期損壞。結合該系列產品的設計經驗，本次設計H1/H2取0.922 9。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

胎面花紋的設計對輪胎性能和使用壽命有很大的影響，同時對車輛的操縱穩定性和對地面的抓著力起到關鍵作用。綜合分析在各種特殊路面行駛的輪胎花紋特點，本次設計采用人字形花紋，花紋深度為15.5 mm，花紋飽和度為42.5%，花紋周節數為50。為防止花紋塊出現崩裂現象，在花紋塊底部采用圓弧過渡，以分散應力，使花紋既有很好的抓著性能和牽引性能，又具有良好的自潔性和舒適性，整體布局合理。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用兩方三塊結構，即由一塊胎冠膠、兩塊胎側膠組成。從輪胎的使用特點來看，胎面整體設計較薄，散熱性較好。胎面冠部總厚度為20 mm，胎面肩部總厚度為25 mm，胎面總寬度為600 mm。

3.2 緩沖層和胎體

緩沖層采用2層1400dtex/2V3錦綸6浸膠簾布，胎體采用4層高強度的1400dtex/3錦綸6浸膠簾布。胎體簾布裁斷角度取31.0°，成品輪胎胎冠角為60°；簾線假定伸張值取1.028，以減小輪胎充氣后的徑向變形。胎體安全倍數為16.5。

3.3 胎圈

鋼絲圈直徑為360 mm，鋼絲排列方式為6×6，采用單鋼絲圈結構，安全倍數為14.9。

3.4 成型

采用膠囊反包、指形正包成型機成型，成型機頭直徑為450 mm，機頭寬度為430 mm。胎體成型方式為2-2，簾布筒采用擴布器擴張后夾往成型機頭，再用膠囊反包進行成型，采用人工纏繞的方式將胎面貼在胎體上。成型胎坯質量滿足硫化工藝要求。

3.5 硫化

采用液壓式B型膠囊硫化機硫化，硫化工藝采用蒸汽/氮氣組合形式，硫化條件為：蒸汽溫度200 ℃，外溫 175 ℃，氮氣內壓 2.8 MPa，總硫化時間 28 min。硫化輪胎無外觀質量缺陷，滿足要求。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》進行測量。結果表明，安裝于輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下充氣外直徑和充氣斷面寬分別為680.6和306 mm，滿足設計要求，外觀質量滿足HG/T 2177—2011《輪胎外觀質量》要求。

4.2 靜負荷性能

根據設計要求對輪胎進行靜負荷性能測試，測得不同負荷下輪胎的下沉量和靜態半徑，如圖3所示。下沉量是影響輪胎徑向變形重要因素，也關系到輪胎的使用質量。

圖3 下沉量和靜態半徑與負荷的關系曲線

從圖3可以看出：在標準充氣壓力、不同負荷下輪胎的下沉量與靜半徑都是呈比例的；下沉量比同類系列輪胎產品小，說明輪胎徑向變形小，冠弧小，輪胎冠部接地面積增大，單位面積的接地壓力減小，可以適應各種地形的使用，滿足設計要求。

4.3 物理性能

成品輪胎的物理性能測試結果見表1。從表1可以看出，成品輪胎的各項物理性能均符合國家標準要求。

表1 成品輪胎的物理性能測試結果

5 結語

AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內胎輪胎開發成功，成品外觀質量合格，外緣尺寸和物理性能均符合相關設計和國家標準要求。該產品已經大批量投入生產并且投放相關市場進行驗證，使用效果良好，得到了國內外用戶的一致好評。