18.4－34 10PR農業輪胎的設計

張春林

（1.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011；2.青島科技大學 高分子科學與工程學院，山東 青島 266042）

近年來，隨著國家加大對農業的扶持，農業產業得以迅速發展，各配套廠對農業輪胎的需求量不斷增加，品種不斷增多，為更好地滿足國內外客戶的需求，我公司相繼開發了16.9－38，18.4－34和20.8－42等規格的農業輪胎，取得了良好的經濟效益。現以18.4－34 10PR農業輪胎為例將產品設計情況簡介如下。

1 技術要求

根據客戶要求及市場調研，確定18.4－34 10PR農業輪胎主要技術參數為：標準輪輞W16L，充氣外直徑（D′） 1 755（1 719～1 826）mm，充氣斷面寬（B′） 467（448～523） mm，標準充氣壓力 180 kPa，標準負荷 2 990 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

輪胎充氣尺寸關系到輪胎的使用性能，而充氣外緣尺寸主要由輪胎模具的模型尺寸決定，根據設計經驗及我廠的實際工藝，結合聚酯簾線的特點，本設計外直徑D取1 747 mm，B取436 mm，外直徑膨脹率（D′/D）為0.995（預計充氣外直徑為1 738 mm），斷面寬膨脹率（B′/B）為1.07。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

該輪胎為水田作業，因水田土壤稀疏粘重，故必須提高輪胎在泥濘地和沼澤地的通過性能和牽引性能。增大b，可增大輪胎與地面的接觸面積、減小壓強，有效提高輪胎的牽引性能。綜合考慮，本設計b取值為436 mm，h為35 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

水田輪胎在使用時，除承受額定垂直載荷外，還要牽引農具進行水田作業，切向牽引力可達額定垂直負荷的0.95倍，由于輪胎充氣壓力低，在切向牽引力作用下易導致輪胎在輪輞上滑動，導致磨壞胎圈。為防止這類問題的發生，采取過盈配合，本設計輪胎輪輞直徑為868.4 mm，d取868 mm。同時為提高胎圈與輪輞配合的緊密程度，合理設計輪緣高度等尺寸，使胎圈曲線部位與輪緣曲線吻合，起到保護輪緣作用，本次設計C取值與輪輞寬度一致，為406.5 mm，胎趾傾角為5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸處于輪胎在負荷下法向變形最大的位置，H1/H2過小即斷面水平軸位置偏低，接近下胎側，使用過程中應力應變較集中于下胎側和胎圈，易造成胎圈折斷；H1/H2過大則斷面水平軸位置較高，應力應變集中于胎肩部位，容易造成肩空和肩裂。綜合考慮，本次設計H1取146.5 mm，H2取293 mm，則H1/H2為0.5，保證了斷面水平軸上下距離和厚度基本對稱相似，使用過程中不會造成局部應力集中。

輪胎斷面示意見圖1。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

根據我國水田土壤情況，輪胎花紋采用PR-1深溝水田花紋，通過增大花紋高度，可以提高每個花紋塊與土壤的作用面積，因而可有效提高切向牽引力。本設計花紋深度取90 mm，花紋周節數為18，花紋飽和度為18%。花紋飽和度取值略小，可降低輪胎滾動阻力，節約燃料，同時減小用膠量，降低成本。花紋塊采用10°和12°兩角度設計，偏橫向以賦予輪胎較好的牽引性能和自潔性能。花紋塊兩側溝壁傾斜角度不同，前角取18°，后角取22°，為避免輪胎使用中花紋塊根部裂口，增大溝底連接弧半徑至R35。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

2.6 外觀設計

胎側商標字體上模為英文，下模為中文，包括規格、花紋、層級、充氣壓力及負荷等，以便于指導用戶規范使用。

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用套筒法，三方四塊結構，根據材料分布圖和設計經驗，冠部寬度為190 mm，胎面總寬度為1 040 mm，冠部總厚度為67 mm，胎面質量為135.3 kg。

3.2 胎體

胎體采用4層高強度2200dtex/2 4V1聚酯浸膠簾布，并增加2層高強度2200dtex/2 2V2聚酯緩沖簾布，以增強冠部抗沖擊性能。簾布裁斷角度為33.5°，安全倍數為12.7。

3.3 鋼絲圈

鋼絲圈采用Φ1.0 mm回火胎圈鋼絲，排列方式為11×11，鋼絲圈直徑為880.5 mm，安全倍數大于9。

3.4 成型

采用LCX-4B成型機成型，成型機頭為折疊式，機頭直徑為1 100 mm，機頭寬度為884 mm，簾線假定伸張值取1.035，胎面采用冠包側工藝，胎體簾布采用套筒法（4-0）成型。

3.5 硫化

采用立式硫化罐硫化，蒸汽壓力 （0.32±0.02） MPa，過熱水進口壓力 （2.6～2.7） MPa，過熱水溫度 （165±5） ℃，循環水壓力 ≥2.0 MPa，總硫化時間 160 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

安裝在W16L輪輞上，在標準充氣壓力下，成品輪胎的充氣外直徑為1 738 mm，充氣斷面寬為471 mm，符合國家標準要求。

4.2 物理性能

成品輪胎物理性能測試結果如表1所示。

表1 成品輪胎物理性能測試結果

從表1可以看出，成品輪胎物理性能達到相應國家標準要求。

5 結語

18.4－34 10PR農業輪胎的充氣外緣尺寸和物理性能均達到相應設計和國家標準要求，生產工藝穩定，成品輪胎外觀質量優良。該產品批量生產投入市場后贏得用戶好評，滿足市場需求，為企業創造了良好的經濟效益。