12.4-54中耕农业轮胎的设计

李 强

（山东泰山轮胎有限公司，山东 肥城 271600）

近年来，随着农业机械化的迅速发展，超大型中耕拖拉机使用量越来越多，对大型中耕拖拉机轮胎的需求也逐年增加。为了更好地满足客户要求，我公司研发了12.4-54和12.4-48等多个规格中耕轮胎，投放国内外市场，得到客户好评。现将12.4-54中耕农业轮胎设计情况介绍如下。

1 技术要求

根据客户要求并参照《美国轮胎轮辋协会标准年鉴》（2014），确定12.4-54中耕农业轮胎的技术参数为：测量轮辋 W11，充气外直径（D′） 1921（1869～1987） mm，充气断面宽（B′） 315（303～333） mm，层级 12，标准充气压力 320 kPa，标准负荷 4000 kg，最高行驶速度 30 km·h-1。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

轮胎充气后外缘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。根据我公司的工艺规范和类似大规格拖拉机轮胎的设计经验，并结合锦纶帘线的特点，本次设计D取1903 mm，B取300 mm，外直径膨胀率（D′/D）取1.0094，断面宽膨胀率（B′/B）取1.05。

2.2 行驶面宽度（b）和弧高度（h）

b和h是决定胎面冠部形状的主要参数，对轮胎的牵引性能、接地面积和路面抓着力影响较大，b取较大值可有效增大轮胎和路面的接触面积，降低单位接地面积的压力，从而提高轮胎的牵引性能、耐磨性能和抗切割性能。本设计b取285 mm，h取20 mm，h与断面高（H）之比为0.085。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

d和C取值过大或过小会造成胎圈与轮辋配合不当，取值过大会造成胎圈部位早期损坏等缺陷，取值过小会造成装配困难。为保证轮胎在工作过程中胎圈与轮辋着合紧密，不发生打滑现象，同时易于轮辋装卸，轮辋与胎圈采取过盈配合。d取1374 mm，过盈量为2.5 mm，C取279 mm，同时胎圈底部倾斜角取5°。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴是轮胎屈挠最大的部位，H1/H2取值对轮胎的使用性能影响较大，取值过大容易引起变形区上移，造成胎肩部位生热过大而出现脱层现象；取值过小应力下移，造成胎圈部位早期损坏。根据中耕轮胎特点和设计经验，本次设计H1/H2取0.678。

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

根据客户实际使用情况，对轮胎胎面花纹进行优化设计。花纹深度为38 mm，花纹饱和度为30%，花纹周节数为36，保证花纹间距取值合理。花纹块饱和度取值略大，可以提高花纹和耐磨性能，延长使用寿命。花纹块两侧沟壁倾斜角度较大，且采用较大的连接弧过渡，以有效缓解花纹根部裂口。

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

胎面采用两方四块结构，由两块冠部胎面胶（胎面胶配方）和两块胎侧胶（胎侧胶配方）组成。胎面冠部总厚度为37 mm，宽度为780 mm，长度为4450 mm，胎面总质量为70 kg。胎面形状设计合理，密实性提高，能够有效地防止崩花掉快现象。

3.2 缓冲层和胎体

缓冲层采用2层1400dtex/2V2锦纶6浸胶帘布，采用两宽结构，增强冠部抗冲击性能。

胎体采用6层高强度2100dtex/2V1锦纶6浸胶帘布，胎体安全倍数达到9.1。为保证浸胶帘布内外伸张的一致性，帘布裁断采用32°等角度施工。加大胎体帘布反包高度，增强下胎侧强度和刚性，避免胎圈早期损坏。

3.3 胎圈

钢丝圈采用Φ0.96 mm回火胎圈钢丝，排列方式为12×11，增加了单层钢丝根数，使胎圈部位与轮辋接触面得到加强，以有效减少胎圈部位早期磨损现象。采用单钢丝圈结构，安全倍数达到9。

3.4 成型

采用4#半自动成型机、半鼓式成型鼓，成型鼓直径为1485 mm，宽度为615 mm。胎体帘布采用套筒法，成型方式为4-2。

3.5 硫化

为避免成品轮胎出现气泡和脱层等质量缺陷，增大胎坯扎眼密度，并确保烘胎时间不短于8 h。

采用立式硫化罐硫化，内压循环过热水压力 （2.7±0.2） MPa，过热水温度 （165±2） ℃，硫化外温 （147±2） ℃，内压冷却水压力 2.0～2.5 MPa，总硫化时间 160 min。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

安装在测量轮辋W11上的成品轮胎，在标准充气压力下，充气外直径为1920 mm，充气断面宽为317 mm，符合设计要求。

4.2 物理性能

成品轮胎物理性能试验结果如表1所示。从表1可以看出，成品轮胎的物理性能符合国家标准要求。

表1 成品轮胎物理性能

5 结语

12.4-54中耕农业轮胎的外缘尺寸和物理性能均符合相应设计和国家标准要求。该规格轮胎自投产以来，生产工艺稳定，质量可靠。产品投放市场后经受住了国内外市场的使用检验，得到用户好评，满足了市场需求，取得了较好的经济效益和社会效益。