295/75R22.5 14PR無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的設(shè)計

梁 華，韓曉霞

（銀川佳通輪胎有限公司，寧夏 銀川 750011）

近年來，國內(nèi)宏觀經(jīng)濟增速放緩，輪胎市場需求總體偏弱。為適應(yīng)國內(nèi)外高速公路的急劇增長及運輸環(huán)境的變化，我公司積極調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，重視無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的研發(fā)。現(xiàn)將我公司開發(fā)的295/75R22.5 14PR無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎設(shè)計情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2977—2008《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負荷》和《歐洲輪胎輪輞技術(shù)組織標準手冊（2012）》，確定295/75R22.5 14PR無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標準輪輞直徑 228.6 mm（9英寸），充氣外直 徑（D′） [1 014（1 001～1 027）] mm，充氣斷面寬度（B′） [298（290～309）] mm，標準充氣壓力 760 kPa，單胎額定負荷 2 800 kg，速度級別 L。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬度（B）

全鋼子午線輪胎充氣后外直徑變化不大，因此外直徑膨脹率（D′/D）較小；B的變化較大，影響其變化的因素較多，尤其是簾線伸張越大，斷面寬膨脹率（B′/B）越大。綜合考慮，本設(shè)計D′/D取1.004，B′/B取0.967 5，D為1 010 mm，B為 308 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎胎冠輪廓的主要參數(shù)，合理確定b和h，可以優(yōu)化輪胎接地面的形狀和大小，均衡胎冠接地面各部位的壓力，起到提高輪胎牽引性能和耐磨性能的作用。一般輪胎設(shè)計中，采用b與輪輞寬度接近的原則，根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，b/B為0.70～0.85，h/H為0.03～0.05。綜合考慮，本設(shè)計b取220 mm，h取9 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

胎圈主要根據(jù)標準輪輞曲線設(shè)計。d的取值應(yīng)同時滿足輪胎裝卸方便和著合緊密的要求。胎圈與輪輞裝配過盈量過大時，輪胎裝卸困難，且影響胎圈安全性能；過盈量過小時，輪胎不能與輪輞緊密配合。根據(jù)輪胎與輪輞的配合使用情況，本設(shè)計d取571 mm。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，C比輪輞寬度大25.4 mm（1英寸），C取254 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于斷面最寬處，是輪胎充氣后法向變形最大的部位，也是子午線輪胎胎體變形最大的部位。水平軸位置太低，容易造成胎圈部位應(yīng)力集中，導致胎圈部位早期損壞；水平軸位置太高，容易造成胎肩部位應(yīng)力集中，導致早期肩空。根據(jù)子午線輪胎特點及以往設(shè)計經(jīng)驗，本設(shè)計H1/H2取0.84。輪胎斷面如圖1所示。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

本設(shè)計輪胎用于客車及貨車全輪位的長途運輸，胎面花紋采用4條縱向溝槽結(jié)構(gòu)。為防止高速行駛時輪胎側(cè)滑，在縱向花紋上橫向切割花紋條并設(shè)刀槽花紋，以增大抓著力和分散接地壓力。肩部設(shè)計小而窄的橫向溝槽，以進一步增大輪胎抓著力，同時也有利于散熱和胎面排水。4條花紋溝底加設(shè)凸臺，可以有效防止夾石子和冠部花紋溝裂。本設(shè)計花紋深度為17.2 mm，花紋周節(jié)數(shù)為84，花紋飽和度為73.4%。胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計

3.1 胎面

胎面采用兩方兩塊結(jié)構(gòu)，采用四復合擠出機擠出。胎面半成品肩部寬度為成品輪胎行駛面寬度的91.8%，胎肩厚度為冠部厚度的1.3倍。胎冠膠采用耐磨膠料配方，以保證輪胎行駛里程；基部膠采用低生熱膠料配方，以有效延長輪胎使用壽命。

3.2 胎體

胎體的主要作用是使輪胎保持原設(shè)計的尺寸形狀，并賦予輪胎優(yōu)異的舒適性和牽引性。全鋼子午線輪胎要求胎體簾線具有強度和模量高、尺寸穩(wěn)定性好、收縮率小和耐疲勞性能優(yōu)等特點。本設(shè)計胎體選擇3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線，壓延簾布厚度為2.2 mm。胎體安全倍數(shù)為8，滿足設(shè)計要求。

3.3 帶束層

帶束層是子午線輪胎主要受力部件，帶束層剛性對子午線輪胎使用性能有很大影響，簾線性能直接影響帶束層剛性。本設(shè)計1#和2#帶束層采用3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，3#帶束層采用3×4×0.22HE鋼絲簾線，0°帶束層采用3×7×0.20HE鋼絲簾線。帶束層安全倍數(shù)為7，滿足設(shè)計要求。

3.4 鋼絲圈

鋼絲圈采用直徑為1.65 mm鍍銅回火胎圈鋼絲，覆膠鋼絲直徑為1.8 mm，鋼絲排列方式為8-9-10-11-10-9-8，鋼絲圈為斜六角結(jié)構(gòu)，纏繞直徑為573.8 mm，安全倍數(shù)為5。

3.5 成型

采用飛邁公司一次法成型機成型，設(shè)備工藝參數(shù)穩(wěn)定，定位精度高，成型部件貼合密實。成型機頭直徑為528 mm，機頭寬度為640 mm。

3.6 硫化

采用1 651 mm（65英寸）蒸鍋式硫化機硫化。硫化條件為：外部蒸汽壓力 （0.39±0.03） MPa，溫度 （151±2） ℃；過熱水壓力 （2.6±0.2） MPa，溫度 （173±3） ℃；總硫化時間 48 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

按GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》進行測試。安裝于標準輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下測得的D′為1 013 mm，B′為298 mm，均符合國家標準和設(shè)計要求。

4.2 強度性能

強度性能按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗方法》進行測試，試驗條件為：充氣壓力 760 kPa，壓頭直徑 38 mm。結(jié)果表明，輪胎破壞能為3 795.4 J，為國家標準規(guī)定 值（2 090 J）的181.6%，試驗結(jié)束時第5點壓穿。輪胎強度性能良好，滿足國家標準要求。

4.3 耐久性能

成品輪胎耐久性能按照企業(yè)標準進行測試，試驗條件和測試結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，輪胎累計行駛時間達到87.25 h，符合企業(yè)標準要求（＞70 h），且試驗結(jié)束時輪胎完好。

表1 成品輪胎耐久性能試驗條件和測試結(jié)果

4.4 高速性能

成品輪胎高速性能按照企業(yè)標準進行測試，試驗條件和測試結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，輪胎最高行駛速度達到150 km·h-1，在此速度下行駛時間為30 min，達到企業(yè)標準要求（＞130 km·h-1×30 min），且試驗結(jié)束時輪胎完好。

表2 成品輪胎高速性能試驗條件和測試結(jié)果

5 結(jié)語

本設(shè)計295/75R22.5 14PR無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，成品輪胎外緣尺寸和強度性能達到設(shè)計和國家標準要求，耐久性能和高速性能符合企業(yè)標準要求。該產(chǎn)品投放市場后深受國內(nèi)外用戶青睞，社會和經(jīng)濟效益良好。