[发明专利]工程机械轮胎的设计方法及工程机械轮胎

说明书

(一)技术领域：

本发明属于轮胎制造领域，特别涉及一种工程机械轮胎的设计方法及工程机械轮胎。

(二)背景技术：

对于应用在如装载机、推土机、挖掘机、平整土地机、压路机和石方作业机等工程机械车辆上的轮胎，特别对于在矿山和矿井下作业等特殊轮胎来说，首先，工作环境不同于一般的车辆，其运行速度不高，因此轮胎各部分所受应力也相对于高速运作的轮胎小得多。其次，在矿山或矿井条件下工作的非公路作业轮胎，轮胎受到的外来伤害表现为极多的切割、撞击、刺穿而引起轮胎的早期损坏而失效。由此可见，轮胎设计的关键是考虑轮胎所使用环境，使用环境不同，受力不同，轮胎的结构也不同。然而现有的特殊轮胎，如工程机械轮胎在设计过程中，由于受到一般轮胎设计方案的局限，大都着重考虑轮胎在高速转动过程中所产生的应力而导致的车辆颠簸大、行走不平稳等问题，而将轮胎的胎面、胎肩、胎侧和胎圈等各部分的相交处设计成圆弧相切的形式，即胎侧的外侧轮廓曲线既要与胎肩部曲线相切，又要与胎圈部曲线不相切，如图1所示。然而，这样的相切设计需要通过大量的、复杂的计算才能将轮胎设计出来，这样不仅延长了轮胎设计周期、降低了生产效率，浪费了原材料、增加了生产成本。然而这样的复杂的设计对于运行速度低的工程机械轮胎而言是不必要的，因此如何在确保工程机械保证轮胎性能的前提下，如何降低设计的复杂度，是轮胎设计的关键。

(三)发明内容：

本发明所要解决的技术问题是在保证轮胎性能的前提下，提供一种设计简单、且节约原料的工程机械轮胎的设计方法及工程机械轮胎。

本发明的基本构思是在轮胎设计过程中只着重考虑轮胎的行驶面，而对于胎面与胎侧的胎肩部曲线、和/或胎侧与胎圈等胎圈部曲线启用大胆的非相切设计，即胎肩部曲线即不与胎面曲线相切，也不与胎侧曲线相切；和/或胎圈部曲线与胎侧曲线不相切。

本发明所一种工程机械轮胎的设计方法，在确定了轮胎断面宽度、断面高度、胎侧外轮廓、以及行驶面宽度等轮胎外部轮廓后，直接将轮胎胎侧外轮廓曲线、以及行驶面宽度所确定的轮胎胎面的外轮廓曲线相连的轮胎胎肩设计成一个向内部空间凹陷的非相切过渡曲线，即该胎肩部曲线即不与胎面曲线相切，也不与胎侧曲线相切。

上述方案中，所述胎肩部曲线的上端点可以与轮胎胎面直接相连，但最好通过一个过渡圆弧相连，且该过渡圆弧的曲率半径一般为5～30mm。胎肩部曲线的下端点在轮胎断面的水平方向上距离轮胎胎面边缘10～30mm处，下端点在轮胎断面的垂直方向上与轮胎胎侧外轮廓相交。

所述胎肩部曲线可以设计为圆弧或折线。当胎肩部曲线为折线时，该胎肩部曲线至少存在一个折点，该折点在轮胎断面水平方向上与轮胎胎面的边缘处于同一直线上。在轮胎胎面无花纹时，通过确定轮胎胎面厚度后，或在轮胎胎面有花纹时，通过确定胎面花纹深度后，来确定折点在轮胎断面垂直方向上的位置，即该折点在轮胎断面垂直方向上距离轮胎胎面0.5～1个胎面厚度或花纹深度之间。

当然，上述方案中所述的轮胎胎侧与轮胎胎圈相连处的外轮廓曲线可以设计成与胎侧曲线相切。但为了进一步简化轮胎设计，减少轮胎设计过程中的计算量，所述轮胎胎圈部曲线最好设计称内凹的非相切过渡曲线，即该曲线与轮胎胎侧曲线不相切。

上述方案中，所述胎圈部曲线与轮辋轮缘曲线相吻。

上述方案中，所述胎圈部曲线的上端点的位置最好为，当轮胎装配到轮辋轮缘上时，该上端点在轮胎断面水平方向上落在轮辋缘宽度的四分之一到五分之四的区域内，上端点在轮胎断面垂直方向上距离轮辋缘高出5～15mm。

根据上述方法所得到的工程机械轮胎，包括轮胎胎面、胎侧和胎圈。所述轮胎胎面外轮廓即轮胎胎面与轮胎胎侧外轮廓的胎肩处通过一个胎肩部曲线相连，该胎肩部曲线为一个向内部空间凹陷的非相切过渡曲线。

上述方案中，所述胎肩部曲线的上端点与轮胎胎面的边缘相连，胎肩部曲线的下端点在轮胎断面的水平方向上距离轮胎胎面边缘10～30mm处，在轮胎断面的垂直方向上与轮胎胎侧外轮廓相交。

所述胎肩部曲线可以为平滑过渡的圆弧或折线。当胎肩部曲线为折线时，在胎肩部曲线至少存在一个折点，该折点在轮胎断面水平方向上与轮胎胎面边缘处于同一直线上。在轮胎胎面无花纹时，通过确定轮胎胎面厚度后，或在轮胎胎面有花纹时，通过确定胎面花纹深度后，来确定折点在轮胎断面垂直方向上的位置，即该折点在轮胎断面垂直方向上距离轮胎胎面0.5～1个胎面厚度或花纹深度之间。

作为上述方案的进一步改进，所述轮胎胎侧与轮胎胎圈相连，该轮胎胎圈部曲线为内凹的非相切过渡曲线。

上述方案中，所述胎圈部曲线与轮辋轮缘曲线相吻。