13.6－24 6PR R-1（VG）农业轮胎的设计

张春林

（1.徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221005；2.青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042）

随着我公司轮胎外销市场不断拓展，客户对农业轮胎需求品种不断增多。为更好地满足国外客户需求，我公司相继开发了14.9-24 R-1（VG），13.6-24 R-1（VG）和11.2-24 R-1（VG）等规格农业轮胎。现将13.6-24 6PR R-1（VG）农业轮胎的设计情况介绍如下。

1 技术要求

通过市场调研和与客户沟通，同时查阅《美国轮胎轮辋协会标准年鉴（2010）》，确定13.6-24 6PR R-1（VG）农业轮胎主要技术参数为：标准轮辋规格 W12，胎面花纹 R-1，充气外直径（D′） 1 210（1 192～1 234） mm，充气断面宽（B′） 345（335～365） mm，层级 6PR，标准充气压力 150 kPa，额定负荷 1 215 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽度（B）

轮胎充气尺寸关系到轮胎的使用性能，而充气外缘尺寸主要由轮胎模具尺寸决定，根据设计经验及我公司实际工艺，结合锦纶帘布的特点，本设计D取1 210 mm，B取332 mm，外直径膨胀率（D′/D）为0.998，断面宽膨胀率（B′/B）为1.04。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

该轮胎为农业灌溉车辆使用，为了增加轮胎与土壤的接触面积，减小土壤单位面积所受压力和土壤变形，可增大轮胎与地面接触面积，有效提高轮胎牵引性能。综合考虑，本次设计b取302.5 mm，h取34 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

农业灌溉车辆轮胎在使用时，除承受额定的垂直载荷外，还要牵引农具进行田间作业，切向牵引力可达额定垂直负荷的0.95，由于轮胎气压低，在切向牵引力的作用下易导致轮胎在轮辋上滑动，造成胎圈磨坏。为防止这类问题的发生，可采取过盈配合，本设计轮辋直径为614.4 mm，d取611 mm。同时为提高胎圈与轮辋配合的紧密程度，合理设计轮缘高度和胎圈半径，使胎圈曲线部位与轮缘曲线吻合，起到保护轮缘的作用，本次设计C的取值小于轮辋宽度，为292 mm，胎趾倾角为6°。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴是轮胎在负荷下法向变形最大的位置。H1/H2过小，即断面水平线位置偏低，接近下胎侧，使用过程中应力和应变较集中，易造成胎侧胎圈折断；H1/H2过大，则断面水平线位置较高，应力和应变集中于胎肩，容易造成肩空和肩裂。综合考虑，本设计H1取118 mm，H2取181.5 mm，H1/H2为0.65。此取值保证了断面水平轴上、下距离和厚度基本对称相似，使用过程中不会造成局部应力集中。轮胎断面轮廓示意见图1。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

根据灌溉车辆实际作业情况，本设计花纹深度取38 mm，花纹周节数为18，花纹饱和度为20.6%。花纹块采用半径分别为560和460 mm的两圆弧结构，偏横向花纹赋予轮胎较好的牵引性能和自洁性能。花纹块两侧沟倾斜角度不同，前倾斜角取20°，后倾斜角取15°，为避免轮胎使用中花纹块根部裂口，增大沟底连接弧半径至35 mm。胎面花纹展开示意见图2。

图2 胎面花纹展开示意

2.6 外观设计

上下模胎侧部位标识轮胎的规格、花纹、层级、充气压力和负荷等，以便指导用户规范使用轮胎。

2.7 负荷能力

充气轮胎负荷（G）依据《美国轮胎轮辋协会工程设计手册（2014）》计算：

式中V—体积因数；

SN—轮胎名义断面宽度，mm；

H′—轮胎充气断面高度，mm；

DR—轮辋名义直径，mm；

K—负荷系数，取1.75；

P—标准充气压力，kPa；

P0—气压修正值，取60 kPa。

本设计轮胎的标准负荷为1 215 kg，负荷能力能够满足设计要求。

3 施工设计

3.1 胎面

胎面采用套筒法成型，两方两块结构，根据材料分布图和设计经验，确定胎冠宽度为245 mm，胎面总宽度为780 mm，胎冠总厚度为31.5 mm。本次设计胎面尺寸见图3。

图3 胎面尺寸

3.2 胎体和缓冲层

胎体采用2层高强度1400dtex/2V1锦纶6浸胶帘布，缓冲层采用3层1400dtex/3V2锦纶6浸胶帘布，胎体帘布裁断角度为30°，缓冲层帘布裁断角度为37°，胎体和缓冲层安全倍数为16.5。

3.3 胎圈

钢丝圈采用直径为1.0 mm的回火钢丝，排列方式为8×8，钢丝圈直径为621.5 mm，胎圈安全倍数大于9。

3.4 成型

成型采用LCX-4B成型机，机头为折叠式，机头直径为750 mm。胎体帘布假定伸张值为1.03，成型机头宽度为695 mm。胎面成型采用胎冠包胎侧的工艺；胎体帘布为套筒式，成型方式为2-0。

3.5 硫化

采用立式硫化罐硫化，包括内压过热水硫化、外压蒸汽硫化和后冷却硫化3个阶段。过热水温度为（165±5） ℃，总硫化时间为115 min。硫化工艺如表1所示。

表1 硫化工艺

4 成品轮胎性能

4.1 外缘尺寸

安装在W12标准轮辋上的成品轮胎在标准充气压力下放置24 h，测得的轮胎充气外直径为1 207 mm，充气断面宽度为347 mm，符合设计要求。

4.2 断面尺寸

成品轮胎断面尺寸如表2所示。从表2可以看出，成品轮胎断面尺寸均满足设计要求。

表2 成品轮胎断面尺寸

4.3 物理性能

成品轮胎物理性能测试结果如表3所示。从表3可以看出，成品轮胎物理性能均达到国家标准要求。

表3 成品轮胎物理性能

5 结语

本设计的13.6-24 6PR R-1（VG）农业轮胎充气外缘尺寸和物理性能达到设计或国家标准要求。该轮胎批量生产投入市场后赢得用户好评，满足农业车辆需求，经济效益良好。