AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形无内胎轮胎的设计

代方文

（贵州轮胎股份有限公司，贵州 贵阳 550008）

当前，各类特种轮胎的应用越来越广泛，用于沙地、沼泽地等各种环境的低气压轮胎需求量不断增大。我公司为了发展国内外业务，细化产品结构，满足国内外市场的需求，根据用户需求与技术协议，参照TRA及相关国家标准，成功设计开发了AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形无内胎轮胎，现将产品设计情况介绍如下。

1 技术要求

根据相关标准及要求，确定AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形无内胎轮胎的技术参数为：轮辋 9.50，充气外直径（D′） 686（675.5～696.5）mm，充气断面宽（B′） 304（292.4～318.6） mm，标准充气压力 45 kPa，单胎标准负荷 440 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

合理设计轮胎模具尺寸不仅能保证成品轮胎的充气外缘尺寸符合要求，而且是使轮胎获得最佳使用性能的重要环节。通过收集大量数据，参考部分产品设计经验，本次设计D取655 mm，B取330 mm，则外直径膨胀率（D′/D）为1.047 4，断面宽膨胀率（B′/B）为0.921 3。

2.2 行驶面宽度（b）

b和冠弧的设计直接决定了轮胎的使用性能，对轮胎的耐磨性能、牵引性能、接地面积和对地面抓着力影响较大。由于该轮胎的行驶速度较快，而气压低，为延长轮胎的使用寿命，最大限度地增大轮胎与地面的接触面积，以减小单位面积上的压力，b取值应尽量大。本次设计b/B取0.787 8，则b取260 mm。

考虑轮胎的舒适性、耐磨性能与负荷能力，减小轮胎充气后的变形，同时兼顾轮胎生热，以减少肩空等质量问题的发生，胎冠采取反弧形设计。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

在通常情况下，无内胎轮胎的d需要根据轮辋类型来确定，应使胎圈部位的曲线弧度与轮辋边缘很好地吻合。胎圈与轮辋采取过盈配合设计，若过盈量较大，轮胎装卸困难，而且影响胎圈的安全性能；反之，过盈量较小，轮胎与轮辋不能紧密配合，轮胎在行驶过程中胎圈和轮辋之间易发生相对位移，导致胎圈磨损等质量问题。综合考虑，本次设计d取355 mm，C取256 mm，趾口倾角取8°。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴位置是轮胎胎侧最大屈挠变形的位置，选取不当会导致轮胎早期损坏。断面水平轴若向胎肩部位移动，会使胎肩应力集中，造成胎肩脱层质量缺陷；断面水平轴若向胎圈部位移动，会使胎圈部位应力增大，由于胎圈刚性较大，会加速胎圈早期损坏。结合该系列产品的设计经验，本次设计H1/H2取0.922 9。

轮胎断面轮廓如图1所示。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

胎面花纹的设计对轮胎性能和使用寿命有很大的影响，同时对车辆的操纵稳定性和对地面的抓着力起到关键作用。综合分析在各种特殊路面行驶的轮胎花纹特点，本次设计采用人字形花纹，花纹深度为15.5 mm，花纹饱和度为42.5%，花纹周节数为50。为防止花纹块出现崩裂现象，在花纹块底部采用圆弧过渡，以分散应力，使花纹既有很好的抓着性能和牵引性能，又具有良好的自洁性和舒适性，整体布局合理。

胎面花纹展开如图2所示。

图2 胎面花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面

胎面采用两方三块结构，即由一块胎冠胶、两块胎侧胶组成。从轮胎的使用特点来看，胎面整体设计较薄，散热性较好。胎面冠部总厚度为20 mm，胎面肩部总厚度为25 mm，胎面总宽度为600 mm。

3.2 缓冲层和胎体

缓冲层采用2层1400dtex/2V3锦纶6浸胶帘布，胎体采用4层高强度的1400dtex/3锦纶6浸胶帘布。胎体帘布裁断角度取31.0°，成品轮胎胎冠角为60°；帘线假定伸张值取1.028，以减小轮胎充气后的径向变形。胎体安全倍数为16.5。

3.3 胎圈

钢丝圈直径为360 mm，钢丝排列方式为6×6，采用单钢丝圈结构，安全倍数为14.9。

3.4 成型

采用胶囊反包、指形正包成型机成型，成型机头直径为450 mm，机头宽度为430 mm。胎体成型方式为2-2，帘布筒采用扩布器扩张后夹往成型机头，再用胶囊反包进行成型，采用人工缠绕的方式将胎面贴在胎体上。成型胎坯质量满足硫化工艺要求。

3.5 硫化

采用液压式B型胶囊硫化机硫化，硫化工艺采用蒸汽/氮气组合形式，硫化条件为：蒸汽温度200 ℃，外温 175 ℃，氮气内压 2.8 MPa，总硫化时间 28 min。硫化轮胎无外观质量缺陷，满足要求。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

成品轮胎外缘尺寸按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》进行测量。结果表明，安装于轮辋上的成品轮胎在标准充气压力下充气外直径和充气断面宽分别为680.6和306 mm，满足设计要求，外观质量满足HG/T 2177—2011《轮胎外观质量》要求。

4.2 静负荷性能

根据设计要求对轮胎进行静负荷性能测试，测得不同负荷下轮胎的下沉量和静态半径，如图3所示。下沉量是影响轮胎径向变形重要因素，也关系到轮胎的使用质量。

图3 下沉量和静态半径与负荷的关系曲线

从图3可以看出：在标准充气压力、不同负荷下轮胎的下沉量与静半径都是呈比例的；下沉量比同类系列轮胎产品小，说明轮胎径向变形小，冠弧小，轮胎冠部接地面积增大，单位面积的接地压力减小，可以适应各种地形的使用，满足设计要求。

4.3 物理性能

成品轮胎的物理性能测试结果见表1。从表1可以看出，成品轮胎的各项物理性能均符合国家标准要求。

表1 成品轮胎的物理性能测试结果

5 结语

AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形无内胎轮胎开发成功，成品外观质量合格，外缘尺寸和物理性能均符合相关设计和国家标准要求。该产品已经大批量投入生产并且投放相关市场进行验证，使用效果良好，得到了国内外用户的一致好评。