9.5R17.5無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的設(shè)計(jì)

楊俊坤，曾 清，楊利偉，黃曉麗，熊永翠

（四川凱力威科技股份有限公司，四川 簡(jiǎn)陽 641400）

近年來，國(guó)外市場(chǎng)對(duì)無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的需求量越來越大，16系列產(chǎn)品逐漸被無內(nèi)胎產(chǎn)品替代。為適應(yīng)國(guó)外市場(chǎng)的需求，我公司開發(fā)了9.5R17.5無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎替代8.25R16系列出口產(chǎn)品。現(xiàn)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

參考ETRTO—2009《歐洲輪胎輪輞標(biāo)準(zhǔn)》，確定9.5R17.5無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 6.75，充氣外直徑（D′） 842（830.1～853.9） mm，充氣斷面寬（B′） 240（230.4～249.6） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 750 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷（單胎/雙胎） 1 850/1 750 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

子午線輪胎冠部具有周向箍緊胎體的帶束層，因此輪胎充氣后外直徑的膨脹較小。在設(shè)計(jì)時(shí)，D的選取與標(biāo)準(zhǔn)值相差不大，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合我公司的工藝條件，本次設(shè)計(jì)外直徑膨脹率（D′/D）取1.005，D為838 mm。

子午線輪胎充氣后的斷面寬變化比較復(fù)雜，影響因素較多，胎體鋼絲、帶束層的結(jié)構(gòu)和角度以及胎圈著合寬度均影響輪胎斷面寬膨脹率，同時(shí)還要考慮到在實(shí)際使用過程中的雙胎并裝，以避免雙胎并裝時(shí)由于負(fù)荷過大而出現(xiàn)相互摩擦造成輪胎早期損壞。綜合上述原因，并結(jié)合公司的生產(chǎn)工藝情況，本次設(shè)計(jì)斷面寬膨脹率（B′/B）為1.0，B為240 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎胎面冠部輪廓的主要參數(shù)，對(duì)輪胎的耐久性能、耐磨性能、抓著性能和滾動(dòng)阻力有很大影響。根據(jù)該系列輪胎的花紋特點(diǎn)和使用條件，為確保輪胎在行駛過程中與路面具有最大接地面積，以提高輪胎的耐磨性能，同時(shí)由于全鋼輪胎采用多層鋼絲簾線帶束層，因此應(yīng)取較小的h，如果h較大，會(huì)減小輪胎的接地面積，降低輪胎耐磨性能和抓著性能。根據(jù)無內(nèi)胎輪胎設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，b/B和h/H（H為斷面高）分別為0.70～0.85和0.03～0.05時(shí)，輪胎性能最佳。本次設(shè)計(jì)b/B取0.75，b為180 mm，h/H取0.040 4，h為8.0 mm，H為198 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d的取值應(yīng)滿足輪胎裝卸方便和與輪輞緊密配合的要求，對(duì)于無內(nèi)胎輪胎而言，與輪輞之間的配合是影響輪胎氣密性的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本次采用過盈配合設(shè)計(jì)，d取442 mm。該規(guī)格輪胎標(biāo)準(zhǔn)輪輞為6.75，考慮到胎圈受力分布情況以及輪胎與輪輞之間的裝配情況，同時(shí)結(jié)合公司以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本次著合寬度采用加大設(shè)計(jì)，取184 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于輪胎斷面最寬處，是全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)最薄、變形最大的部位。H1/H2取值對(duì)輪胎的使用性能影響較大。取值較小時(shí)，斷面水平軸向胎圈方向移動(dòng)，容易造成胎圈部位早期損壞；取值較大時(shí)，斷面水平軸向胎肩方向移動(dòng)，容易引起肩部早期脫層和異常磨損等。H1/H2一般取0.8～1.2，本次設(shè)計(jì)H1/H2取1.020 4。

2.5 胎面花紋

胎面花紋設(shè)計(jì)對(duì)輪胎耐磨性能、抗?jié)窕阅堋⑥D(zhuǎn)彎性能有較大的影響。本次設(shè)計(jì)胎面采用4條線形花紋，肩部花紋塊上均設(shè)有深度為8 mm的淺溝，可以促進(jìn)胎面散熱，減少肩空缺陷。花紋深度為14 mm，花紋飽和度為74%，花紋周節(jié)數(shù)為54。胎面花紋展開如圖1所示。

圖1 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用整塊擠出設(shè)計(jì)，為滿足耐磨性能的要求，采用雙復(fù)合擠出機(jī)擠出，胎面底部貼粘合膠片。胎面半成品胎肩寬度為160 mm，占成品輪胎行駛面寬度約89%，冠部厚度為15 mm，胎肩厚度為20 mm，胎面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 胎面結(jié)構(gòu)示意

3.2 胎體

考慮輪胎的負(fù)荷能力，本次設(shè)計(jì)胎體采用直徑較小、強(qiáng)度較高且具有外纏絲的3×0.24＋9×0.225＋0.15HT鋼絲簾線，安全倍數(shù)為8.1，滿足使用要求。胎體鋼絲簾布采用雙面覆膠法，在S型四輥壓延機(jī)上生產(chǎn)，壓延厚度為2.1 mm。

3.3 帶束層

本次設(shè)計(jì)采用0°帶束層結(jié)構(gòu)，1#和2#帶束層采用3×0.20＋6×0.35HT鋼絲簾線，3#帶束層采用鋼絲直徑較小、密度較低的5×0.30HI鋼絲簾線，1#和2#帶束層鋼絲簾線密度均為50 根·dm-1，角度分別為24°和15°，3#帶束層鋼絲簾線密度為40 根·dm-1，角度為15°，方向?yàn)樽笥易螅瑤鴮影踩稊?shù)達(dá)到6.2。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ1.65 mm鍍銅回火胎圈鋼絲，鋼絲覆膠后直徑為1.8 mm，呈斜六角形排列，排列方式為7-8-9-8-7-6，共45根，鋼絲圈直徑為449 mm，安全倍數(shù)為7.9，保證胎圈有足夠的強(qiáng)度和剛性。

3.5 成型與硫化

成型采用兩鼓一次法成型機(jī)，采用側(cè)包冠成型工藝，部件接頭按一定的角度錯(cuò)開均勻分布，接頭部位滾壓平整，可保證輪胎質(zhì)量的穩(wěn)定性。

硫化采用機(jī)械式硫化機(jī)，硫化工藝采用常規(guī)過熱水硫化，硫化條件為：外部蒸汽壓力 （0.39±0.02） MPa，外溫 （151±2）℃，內(nèi)壓 （2.5±0.05） MPa，內(nèi)溫 （170±2） ℃，總硫化時(shí)間 48 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測(cè)量方法》進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明，成品輪胎在標(biāo)準(zhǔn)輪輞、標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下的外直徑為841 mm，斷面寬為239 mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行成品輪胎強(qiáng)度性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：充氣壓力 750 kPa，壓頭直徑 19 mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎第5點(diǎn)未刺穿[第5點(diǎn)破壞能為14PR對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值（712 J）的200%]，成品輪胎強(qiáng)度性能良好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.3 耐久性能

按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行成品輪胎耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：充氣壓力 750 kPa，額定負(fù)荷 1 850 kg，試驗(yàn)速度 70 km·h-1，完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程度后，繼續(xù)每隔10 h增大10%的負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn)，負(fù)荷率達(dá)到150%后不再增大，直到輪胎損壞為止。試驗(yàn)結(jié)果表明，成品輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為118 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎胎肩脫層，成品輪胎耐久性能良好，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 結(jié)語

9.5R17.5無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能和耐久性能均符合設(shè)計(jì)要求以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。該產(chǎn)品的研制成功，擴(kuò)大了我公司產(chǎn)品覆蓋面，該產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，深受客戶的喜愛，為公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。