張春林
(1.徐州徐輪橡膠有限公司,江蘇 徐州 221011;2.青島科技大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266042)
近年來,隨著國(guó)家加大對(duì)農(nóng)業(yè)的扶持,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展,各配套廠對(duì)農(nóng)業(yè)輪胎的需求量不斷增加,品種不斷增多,為更好地滿足國(guó)內(nèi)外客戶的需求,我公司相繼開發(fā)了16.9-38,18.4-34和20.8-42等規(guī)格的農(nóng)業(yè)輪胎,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)以18.4-34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎為例將產(chǎn)品設(shè)計(jì)情況簡(jiǎn)介如下。
根據(jù)客戶要求及市場(chǎng)調(diào)研,確定18.4-34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎主要技術(shù)參數(shù)為:標(biāo)準(zhǔn)輪輞W16L,充氣外直徑(D′) 1 755(1 719~1 826)mm,充氣斷面寬(B′) 467(448~523) mm,標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 180 kPa,標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 2 990 kg。
輪胎充氣尺寸關(guān)系到輪胎的使用性能,而充氣外緣尺寸主要由輪胎模具的模型尺寸決定,根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及我廠的實(shí)際工藝,結(jié)合聚酯簾線的特點(diǎn),本設(shè)計(jì)外直徑D取1 747 mm,B取436 mm,外直徑膨脹率(D′/D)為0.995(預(yù)計(jì)充氣外直徑為1 738 mm),斷面寬膨脹率(B′/B)為1.07。
該輪胎為水田作業(yè),因水田土壤稀疏粘重,故必須提高輪胎在泥濘地和沼澤地的通過性能和牽引性能。增大b,可增大輪胎與地面的接觸面積、減小壓強(qiáng),有效提高輪胎的牽引性能。綜合考慮,本設(shè)計(jì)b取值為436 mm,h為35 mm。
水田輪胎在使用時(shí),除承受額定垂直載荷外,還要牽引農(nóng)具進(jìn)行水田作業(yè),切向牽引力可達(dá)額定垂直負(fù)荷的0.95倍,由于輪胎充氣壓力低,在切向牽引力作用下易導(dǎo)致輪胎在輪輞上滑動(dòng),導(dǎo)致磨壞胎圈。為防止這類問題的發(fā)生,采取過盈配合,本設(shè)計(jì)輪胎輪輞直徑為868.4 mm,d取868 mm。同時(shí)為提高胎圈與輪輞配合的緊密程度,合理設(shè)計(jì)輪緣高度等尺寸,使胎圈曲線部位與輪緣曲線吻合,起到保護(hù)輪緣作用,本次設(shè)計(jì)C取值與輪輞寬度一致,為406.5 mm,胎趾傾角為5°。
斷面水平軸處于輪胎在負(fù)荷下法向變形最大的位置,H1/H2過小即斷面水平軸位置偏低,接近下胎側(cè),使用過程中應(yīng)力應(yīng)變較集中于下胎側(cè)和胎圈,易造成胎圈折斷;H1/H2過大則斷面水平軸位置較高,應(yīng)力應(yīng)變集中于胎肩部位,容易造成肩空和肩裂。綜合考慮,本次設(shè)計(jì)H1取146.5 mm,H2取293 mm,則H1/H2為0.5,保證了斷面水平軸上下距離和厚度基本對(duì)稱相似,使用過程中不會(huì)造成局部應(yīng)力集中。
輪胎斷面示意見圖1。
圖1 輪胎斷面示意
根據(jù)我國(guó)水田土壤情況,輪胎花紋采用PR-1深溝水田花紋,通過增大花紋高度,可以提高每個(gè)花紋塊與土壤的作用面積,因而可有效提高切向牽引力。本設(shè)計(jì)花紋深度取90 mm,花紋周節(jié)數(shù)為18,花紋飽和度為18%?;y飽和度取值略小,可降低輪胎滾動(dòng)阻力,節(jié)約燃料,同時(shí)減小用膠量,降低成本。花紋塊采用10°和12°兩角度設(shè)計(jì),偏橫向以賦予輪胎較好的牽引性能和自潔性能?;y塊兩側(cè)溝壁傾斜角度不同,前角取18°,后角取22°,為避免輪胎使用中花紋塊根部裂口,增大溝底連接弧半徑至R35。
胎面花紋展開如圖2所示。
圖2 胎面花紋展開示意
胎側(cè)商標(biāo)字體上模為英文,下模為中文,包括規(guī)格、花紋、層級(jí)、充氣壓力及負(fù)荷等,以便于指導(dǎo)用戶規(guī)范使用。
胎面采用套筒法,三方四塊結(jié)構(gòu),根據(jù)材料分布圖和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),冠部寬度為190 mm,胎面總寬度為1 040 mm,冠部總厚度為67 mm,胎面質(zhì)量為135.3 kg。
胎體采用4層高強(qiáng)度2200dtex/2 4V1聚酯浸膠簾布,并增加2層高強(qiáng)度2200dtex/2 2V2聚酯緩沖簾布,以增強(qiáng)冠部抗沖擊性能。簾布裁斷角度為33.5°,安全倍數(shù)為12.7。
鋼絲圈采用Φ1.0 mm回火胎圈鋼絲,排列方式為11×11,鋼絲圈直徑為880.5 mm,安全倍數(shù)大于9。
采用LCX-4B成型機(jī)成型,成型機(jī)頭為折疊式,機(jī)頭直徑為1 100 mm,機(jī)頭寬度為884 mm,簾線假定伸張值取1.035,胎面采用冠包側(cè)工藝,胎體簾布采用套筒法(4-0)成型。
采用立式硫化罐硫化,蒸汽壓力 (0.32±0.02) MPa,過熱水進(jìn)口壓力 (2.6~2.7) MPa,過熱水溫度 (165±5) ℃,循環(huán)水壓力 ≥2.0 MPa,總硫化時(shí)間 160 min。
安裝在W16L輪輞上,在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下,成品輪胎的充氣外直徑為1 738 mm,充氣斷面寬為471 mm,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
成品輪胎物理性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。
表1 成品輪胎物理性能測(cè)試結(jié)果
從表1可以看出,成品輪胎物理性能達(dá)到相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
18.4-34 10PR農(nóng)業(yè)輪胎的充氣外緣尺寸和物理性能均達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,生產(chǎn)工藝穩(wěn)定,成品輪胎外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良。該產(chǎn)品批量生產(chǎn)投入市場(chǎng)后贏得用戶好評(píng),滿足市場(chǎng)需求,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。