120/90－26 6PR R2農業輪胎的設計

睢安全

（徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇 徐州 221011）

隨著我國農村產業化進程的推進，農業機械產業快速發展。新型打藥機是一種高效植物保護機械（以下簡稱植保機），采用水、旱兩用輪，適用于水、旱田作業，適合矮稈作物幼苗期、生長期農藥噴灑，具有噴幅寬、容量大等特點，是理想的乘座式高效田間管理機械[1-2]。為滿足打藥機需求，我公司開發了120/90－26 6PR R2農業輪胎，適宜在植保機上使用，現將其設計情況簡介如下。

1 技術要求

根據客戶提出的要求，植保機主要在田壟間作業，作業時不能損壞田間作物，這就要求輪胎的外直徑（D）大，斷面寬（B）小；作為驅動輪使用，輪胎的抓著力要大，因此確定120/90－26 6PR R2農業輪胎的主要技術參數為:標準輪輞 4J，充氣外直徑（D′）940（930～955）mm，充氣斷面寬（B′）123（113～133）mm，層級 6，花紋類型 R2，標準充氣壓力 320 kPa，額定負荷 680 kg，最高行駛速度 15 km·h-1。

2 結構設計

2.1 外直徑和斷面寬

外直徑和斷面寬膨脹率（B′/B）的選取直接關系到成品輪胎能否達到植保機的使用和性能要求。借鑒R2農業輪胎的設計經驗以及我廠的生產工藝情況，并根據聚酯簾線的特點，本設計輪胎的外直徑膨脹率（D′/D）為0.993，B′/B為1.02，由此計算出輪胎的D為952 mm，B為122 mm，并根據所確定的模型尺寸驗算其負荷能力可達到客戶車輛使用要求。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎胎冠形狀的主要參數，本設計輪胎主要用于田壟上的驅動作業，因此需要較大的接地面積，才能保證輪胎的支撐能力和操縱性能以及車輛的平穩行駛[3-4]。綜合考慮輪胎的肩部厚度，b/B取0.97，b為118 mm，h為9 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

本設計輪胎為有內胎輪胎，裝于5°斜底輪輞，d取664 mm。根據經驗C/B取0.84，C設計為102 mm，胎圈角度為5°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎在負荷下法向變形最大的位置。在保證輪胎內輪廓平衡的前提下，避免應力集中在上胎側或下胎側，造成胎肩脫空或胎圈部位折斷，本設計由于花紋較深，H1取46 mm，H2取98 mm，則H1/H2為0.47。輪胎斷面輪廓見圖1。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

根據植保機作業環境和驅動輪使用要求，本設計輪胎采用R2花紋，花紋深度為44.5 mm，花紋周節數為18，花紋飽和度為16.9%。花紋前角為15°，后角為22°～25°，前后角相差7°～10°。前角小，可提高花紋塊對土壤的抓著力；后角大，可提高花紋塊的支撐性能和離地時的自潔性能。胎面基部膠厚度為6 mm，花紋塊根部倒半徑為10～20 mm圓弧，避免冠部花紋根部應力集中造成根裂現象。輪胎胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 輪胎胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面和胎側

胎面采用冠側一體結構，胎面膠采用水田專用膠配方，以提高胎面膠的耐磨性能，避免花紋掉塊現象[5-6]。根據材料分布圖設計，胎面總寬度為265 mm，胎冠寬度為50 mm，胎冠厚度為28.5 mm，胎側厚度為4 mm。

3.2 胎體和胎圈

胎體采用2層高強度1670dtex/2聚酯簾布，安全倍數達到12，成型方式為2-0結構，即第1個布筒有2層簾布，第2個布筒為0層簾布。簾布裁斷角為40°。

胎圈采用單鋼絲圈設計，采用Φ1.0 mm的回火胎圈鋼絲，5×5排列，鋼絲圈直徑為673 mm。胎圈安全倍數大于8。

3.3 成型

采用半鼓式成型機，成型鼓直徑為705 mm，寬度為225 mm。按照現有的成型鼓內部連桿結構設計，在保證成型鼓強度及使用壽命的情況下，各連桿的厚度均有相應的要求（搭子厚度為23 mm，主連桿盤厚度為20 mm，副連桿盤厚度為30 mm，彎連桿厚度為38 mm，小連桿厚度為38 mm，碰塊厚度為40 mm），據此設計的成型鼓機芯寬度最小為262 mm，已超出該成型鼓寬度[7-8]。因此，需要重新設計成型鼓內部連桿結構。新設計的成型鼓結構如圖3所示。

圖3 新設計的成型鼓結構示意

成型鼓設計為三瓦塊，一塊固定瓦，兩塊活動瓦，折疊后的成型鼓形狀類似于半圓。固定瓦相對于成型鼓機芯中心的圓心角為130°，固定瓦兩側端點的最大距離為640 mm，固定瓦的尺寸決定了成型鼓的最大折疊直徑；兩塊活動瓦的圓心角為115°，折疊后活動瓦被包含在固定瓦內，活動瓦保證了成型鼓的撐、合兩種工作狀態。

成型鼓撐開后，關閉活動檔撥，成型鼓達到工作狀態，外直徑達到705 mm；成型鼓折疊時，打開活動檔撥，兩塊活動瓦向內折疊，折疊后最大徑向距離為640 mm，半成品圈口內直徑約為668 mm，可以順利完成卸胎。

按照成型鼓直徑和鋼圈直徑可在3#壓輥包邊成型機上成型。胎體簾布和胎面均為套筒式。由于3#成型機后壓輥有一定的使用范圍，無法輥壓正包，因此需要采用手動壓輥的方式。

3.4 硫化

本設計輪胎采用水胎定型，水胎斷面寬為103 mm，2#空氣定型機的最小定型高度為165 mm，定型盤落到最低位置時胎坯無法定型。因此制作一種簡易撐胎機，通過氣缸控制撐胎直徑為710～830 mm，并通過與水胎外形相似的半圓環將半成品撐起。將水胎對折，兩頭塞入撐胎后的半成品中，再將另外兩側壓入半成品，水胎充氣后定型完成。

采用200T四立柱硫化機硫化，由于本設計輪胎模具厚度為210 mm，將四立柱硫化機兩層改為3層，每次可使用3副模具硫化[9-10]。硫化條件為:外壓蒸汽壓力（0.5±0.02）MPa，過熱水進口壓力2.6～2.7 MPa，過熱水溫度（168±3）℃，循環水壓力 ≥2.2 MPa，硫化時間 75～80 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

使用標準輪輞，在標準充氣壓力下，本設計輪胎的D′為945 mm，B′為125 mm，充氣外緣尺寸滿足設計要求。

4.2 物理性能

成品輪胎胎面膠的物理性能見表1。

從表1可以看出，成品輪胎胎面膠的物理性能滿足國家標準要求。

表1 成品輪胎胎面膠的物理性能

5 結論

120/90－26 6PR R2農業輪胎的制造工藝穩定、外觀質量良好，充氣外緣尺寸和物理性能均達到相應的設計和標準要求。該產品的研發填補了植保機市場輪胎產品的空白，為公司在養護農業機械輪胎方面的開發奠定了基礎。