12R22.5 18PR子午線輪胎的設計

鄭 濤，孫艷明，李海艷，杜大兵，潘存孝

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

近年來隨著汽車輪胎的需求量越來越大，輪胎花紋種類增多。為滿足國內外市場需要，提高產品競爭力，我公司在進行廣泛的市場調研后，新開發了一系列子午線輪胎產品。其中12R22.5 18PR BY701子午線輪胎客戶反饋較好，得到市場廣泛認可。現將12R22.5 18PR BY701子午線輪胎設計情況簡介如下。

1 技術要求

參照GB/T 2977—2008《載重汽車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》、歐洲ETRTO—2012《歐洲輪胎輪輞技術組織標準手冊》和美國TRA—2012《美國輪胎輪輞協會標準年鑒》，確定12R22.5 18PR BY701輪胎的技術參數為：標準輪輞 9.00，充氣外直徑（D′） 1 070（1 070～1 100） mm，充氣斷面寬（B′） 310（288～310） mm，標準充氣壓力930 kPa，標準負荷（單胎/雙胎） 3 550/3 250 kg，速度等級 K。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

在子午線輪胎冠部，帶束層周向箍緊胎體，防止胎冠部位胎體伸張，因此輪胎的外直徑膨脹率（D′/D）非常小，充氣后還可能略微減小，根據設計經驗，本設計D′為1 082 mm，D為1 070 mm，D′/D取1.011 2。

子午線輪胎胎體采用高強度鋼絲簾線，胎側雖然柔軟但膨脹率小，輪胎充氣后受90°高強度低伸長率鋼絲簾線的約束，斷面變化很小。本設計斷面膨脹率（B′/B）取0.958 1，B′為297 mm，B為310 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

根據中長途汽車輪胎具有實際使用路況優良、速度快及超載的特點，b取較大值，以提高輪胎的耐磨性能和承載能力；根據經驗，h的取值與b的取值有關，b取較大值時，h取較大值。適當調整b與h可以優化輪胎接地印痕形狀與大小，均衡胎冠接地壓力，提高輪胎的牽引性與耐磨性能。綜合考慮，本設計b取235 mm，h取7.5 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

為使胎圈與輪輞緊密配合，胎圈與輪輞的間隙越小越好，但考慮到輪胎的裝卸，輪胎與輪輞的間隙不應過小，本設計d取550 mm；C較輪輞標準寬度加大25.4 mm（1英寸），以使胎側剛性降低、彈性增大，改善輪胎的乘坐舒適性，C取250 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位置，也是子午線輪胎胎體最薄處。水平軸位置對輪胎的使用性能和使用壽命有很大影響，由于子午線輪胎胎體簾線呈徑向排列，胎圈鋼絲圈受力較大，因此斷面水平軸上移可以減小下胎側區域的應力和胎圈應力。本設計H1/H2取0.840。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面外輪廓示意

2.5 胎面花紋

胎面采用BY701型中長途輪胎花紋，該花紋為變節距花紋，分為長型花紋L和短型花紋S，L和S型花紋周節數均為40，共80個花紋周節數。該花紋設計四道花紋溝槽，摩擦因數低、耐磨性好、利于散熱，且具有優異的操控性能。肩部膠料使用低生熱配方，能夠滿足中長途高速行駛需要。本設計花紋深度為17 mm，花紋飽和度為73.58%。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面和胎側

根據輪胎實際使用工況，本設計胎面采用全分層設計，胎面膠采用高耐磨性膠料配方，保證冠部具有良好的耐磨、高速性能；胎側采用三復合結構（胎側膠/耐磨膠/型膠），在胎圈反包處增設胎側型膠，以提高胎圈的耐久性能。

3.2 胎體

本設計的胎體骨架材料選擇傳統規格的0.25＋6＋12×0.225HT鋼絲簾線，壓延密度為60 根·dm-1，胎體安全倍數為8.4。胎體鋼絲拉伸強度高，滲膠性能好，可為輪胎提供較強的支撐能力。

3.3 帶束層

采用4層帶束層結構，1#、2#與3#帶束層采用4＋6×0.30HT鋼絲簾線，4#帶束層為保護層，使用5×0.35HI高伸長鋼簾線，有較強的抗撞擊性能，能夠防止胎面與帶束層脫空，提高輪胎的使用壽命及翻新率。本設計優點為高速、耐磨性能優異，適用于中長途產品。

3.4 胎圈

本設計鋼絲圈采用直徑為1.55 mm鍍鋅銅回火高強度胎圈鋼絲，呈斜六角形排列，覆膠后鋼絲直徑為1.7 mm。鋼絲圈安全倍數為8。

3.5 成型

采用一次法三鼓成型機成型，設備工藝參數穩定，定位精度高，成型部件貼合密實。

3.6 硫化

硫化采用雙模硫化機氮氣硫化工藝，一次定型氮氣壓力為50～60 kPa，二次定型氮氣壓力為70～80 kPa，高壓蒸汽壓力為（1.6±0.1）MPa，高壓氮氣壓力為（2.5±0.1） MPa，硫化時間為50 min。氮氣硫化工藝比傳統循環過熱水硫化工藝節省約80%的蒸汽，節能效果顯著。

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》測試安裝于標準輪輞上的標準氣壓下的成品輪胎外緣尺寸。輪胎的D′和B′分別為1 082和297 mm，符合設計要求。

4.2 強度性能

成品輪胎強度性能按GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行測試。結果表明，第1～4點破壞能均達到標準值，第5點破壞能為6 397 J，為標準值的290%。成品輪胎強度性能達到國家標準的要求。

4.3 耐久性能

成品輪胎耐久性能按GB/T 4501—2008測試，試驗輪胎充氣壓力為930 kPa，試驗結果如表1所示。從表1可以看出，輪胎累計行駛時間為83.13 h。成品輪胎耐久性能達到國家標準要求。

表1 成品輪胎耐久性能試驗結果

5 結語

本設計12R22.5 18PR BY701子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強度性能和耐久性能均達到設計和國家標準要求。該產品自投產以來，得到了廣大用戶的認可，為公司創造了較好的社會效益和經濟效益。