12.4-54中耕農業輪胎的設計

李 強

（山東泰山輪胎有限公司，山東 肥城 271600）

近年來，隨著農業機械化的迅速發展，超大型中耕拖拉機使用量越來越多，對大型中耕拖拉機輪胎的需求也逐年增加。為了更好地滿足客戶要求，我公司研發了12.4-54和12.4-48等多個規格中耕輪胎，投放國內外市場，得到客戶好評。現將12.4-54中耕農業輪胎設計情況介紹如下。

1 技術要求

根據客戶要求并參照《美國輪胎輪輞協會標準年鑒》（2014），確定12.4-54中耕農業輪胎的技術參數為：測量輪輞 W11，充氣外直徑（D′） 1921（1869～1987） mm，充氣斷面寬（B′） 315（303～333） mm，層級 12，標準充氣壓力 320 kPa，標準負荷 4000 kg，最高行駛速度 30 km·h-1。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

輪胎充氣后外緣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尺寸決定。根據我公司的工藝規范和類似大規格拖拉機輪胎的設計經驗，并結合錦綸簾線的特點，本次設計D取1903 mm，B取300 mm，外直徑膨脹率（D′/D）取1.0094，斷面寬膨脹率（B′/B）取1.05。

2.2 行駛面寬度（b）和弧高度（h）

b和h是決定胎面冠部形狀的主要參數，對輪胎的牽引性能、接地面積和路面抓著力影響較大，b取較大值可有效增大輪胎和路面的接觸面積，降低單位接地面積的壓力，從而提高輪胎的牽引性能、耐磨性能和抗切割性能。本設計b取285 mm，h取20 mm，h與斷面高（H）之比為0.085。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d和C取值過大或過小會造成胎圈與輪輞配合不當，取值過大會造成胎圈部位早期損壞等缺陷，取值過小會造成裝配困難。為保證輪胎在工作過程中胎圈與輪輞著合緊密，不發生打滑現象，同時易于輪輞裝卸，輪輞與胎圈采取過盈配合。d取1374 mm，過盈量為2.5 mm，C取279 mm，同時胎圈底部傾斜角取5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎屈撓最大的部位，H1/H2取值對輪胎的使用性能影響較大，取值過大容易引起變形區上移，造成胎肩部位生熱過大而出現脫層現象；取值過小應力下移，造成胎圈部位早期損壞。根據中耕輪胎特點和設計經驗，本次設計H1/H2取0.678。

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

根據客戶實際使用情況，對輪胎胎面花紋進行優化設計。花紋深度為38 mm，花紋飽和度為30%，花紋周節數為36，保證花紋間距取值合理?；y塊飽和度取值略大，可以提高花紋和耐磨性能，延長使用壽命。花紋塊兩側溝壁傾斜角度較大，且采用較大的連接弧過渡，以有效緩解花紋根部裂口。

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

胎面采用兩方四塊結構，由兩塊冠部胎面膠（胎面膠配方）和兩塊胎側膠（胎側膠配方）組成。胎面冠部總厚度為37 mm，寬度為780 mm，長度為4450 mm，胎面總質量為70 kg。胎面形狀設計合理，密實性提高，能夠有效地防止崩花掉快現象。

3.2 緩沖層和胎體

緩沖層采用2層1400dtex/2V2錦綸6浸膠簾布，采用兩寬結構，增強冠部抗沖擊性能。

胎體采用6層高強度2100dtex/2V1錦綸6浸膠簾布，胎體安全倍數達到9.1。為保證浸膠簾布內外伸張的一致性，簾布裁斷采用32°等角度施工。加大胎體簾布反包高度，增強下胎側強度和剛性，避免胎圈早期損壞。

3.3 胎圈

鋼絲圈采用Φ0.96 mm回火胎圈鋼絲，排列方式為12×11，增加了單層鋼絲根數，使胎圈部位與輪輞接觸面得到加強，以有效減少胎圈部位早期磨損現象。采用單鋼絲圈結構，安全倍數達到9。

3.4 成型

采用4#半自動成型機、半鼓式成型鼓，成型鼓直徑為1485 mm，寬度為615 mm。胎體簾布采用套筒法，成型方式為4-2。

3.5 硫化

為避免成品輪胎出現氣泡和脫層等質量缺陷，增大胎坯扎眼密度，并確保烘胎時間不短于8 h。

采用立式硫化罐硫化，內壓循環過熱水壓力 （2.7±0.2） MPa，過熱水溫度 （165±2） ℃，硫化外溫 （147±2） ℃，內壓冷卻水壓力 2.0～2.5 MPa，總硫化時間 160 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

安裝在測量輪輞W11上的成品輪胎，在標準充氣壓力下，充氣外直徑為1920 mm，充氣斷面寬為317 mm，符合設計要求。

4.2 物理性能

成品輪胎物理性能試驗結果如表1所示。從表1可以看出，成品輪胎的物理性能符合國家標準要求。

表1 成品輪胎物理性能

5 結語

12.4-54中耕農業輪胎的外緣尺寸和物理性能均符合相應設計和國家標準要求。該規格輪胎自投產以來，生產工藝穩定，質量可靠。產品投放市場后經受住了國內外市場的使用檢驗，得到用戶好評，滿足了市場需求，取得了較好的經濟效益和社會效益。