265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎的設計

鄭 濤，陳 強，孔東東，劉 偉，孔 芬，李民軍

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

隨著私家車所有者群體的日趨年輕化，越來越多鐘愛自駕游的年輕人給自己的愛車裝配品質優良的越野輪胎。越野輪胎適用于山路、泥路等條件苛刻的路面，越野性能和操控性能優良。

為了進一步細分市場，擴大市場份額，同時滿足日益擴大的自駕游客戶群體的不同需求，我公司經過市場調研和技術攻關，向市場推出了MUD HUNTER花紋系列泥地專用輪胎，受到客戶一致好評。現以265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎為例，將產品的設計情況簡介如下。

1 技術要求

參照歐洲ETRTO 2018、美國TRAEDI 2018、《中國輪胎輪輞氣門嘴標準年鑒2019》和GB/T 2978—2018《轎車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》要求，確定265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎的技術參數如下：標準輪輞 7.5J，充氣外直徑（D′）805（804～810）mm，充氣斷面寬（B′）265（264～268）mm，標準充氣壓力（550±10）kPa，標準負荷 1 550 kg，速度級別 Q。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

由于泥地輪胎使用冠帶層周向箍緊胎體，以防止胎體伸張，因此輪胎外直徑膨脹率（D′/D）設計值非常小，輪胎充氣后外直徑無太大變化。參考以往經驗，本設計D取804 mm，D′/D為1.001 2。泥地輪胎的胎體采用了高模量低收縮聚酯簾線，胎側膠料柔軟且具有較小的膨脹率，輪胎充氣后斷面整體被90°低伸長高強度帶束層鋼絲簾線束縛，變化較小。本設計B取266 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）為0.996 24。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

根據泥地輪胎產品的實際使用區間路段情況、設計的速度級別、載客情況等使用特點，b取值較大時，可以提高輪胎成品整體的驅動性能和承載性能。以往設計經驗表明，h的設計值與b的設計值有關，b設計值較大時，相應的h設計值也較大，反之b設計值較小時，相應的h設計值也較小。通過調整b與h的取值，優化輪胎接地面形狀與大小，用以均衡胎冠接地壓力，提高輪胎的牽引性能和耐磨性能[1-2]。綜合考慮上述因素，本設計b取220 mm，h取10 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

通常，輪胎胎圈與輪輞之間的間隙越小對于汽車整體的運行效果越好；同時也要考慮輪胎裝卸難易程度。綜合考慮，本設計d取400 mm，C取220 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

通常輪胎外輪廓的斷面水平軸位于整個輪胎斷面的最寬處，是輪胎充氣后法向變形最大的位置，同時也是半鋼子午線輪胎胎體薄弱的地方，因此斷面水平軸位置對輪胎的使用性能有很大的影響。由于泥地輪胎胎體簾線整體設計為徑向排列，故在胎圈處的應力比較大，可以通過上移斷面水平軸來減小輪胎在下胎側區域和胎圈部位的應力。綜合考慮，本設計H1/H2取0.957 74。

圖1示出了輪胎斷面輪廓。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

胎面采用MUD HUNTER型輪胎花紋，為變節距花紋，包含長型花紋S型9節、長型花紋L型8節，總計17個花紋周節，花紋深度為13.2 mm，整體花紋海陸比均衡，花紋飽和度為67.21%。胎面花紋整體為3條溝槽設計，具備驅動性能、散熱性能、耐磨性能和操控性能好等多種優點。胎肩部位膠料采用低生熱膠料配方。

胎面斷面及花紋展開示意見圖2。

圖2 胎面斷面及花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面和胎側

胎面上層膠采用抓著性能好的膠料配方，基部膠采用高緩沖膠料，可很好地釋放來自胎面的應力。胎側采用雙復合結構，即胎側膠和耐磨膠結構。胎面和胎側半部件均使用三復合擠出機生產，設備精度高，部件擠出尺寸穩定。

3.2 帶束層和冠帶層

采用2層帶束層加1層錦綸66冠帶層結構，符合泥地輪胎系列產品要求。當輪胎在泥地行駛時，帶束層可以很好地箍緊胎體，減小胎面部位的周向變形，輪胎整體尺寸的穩定性得到保持，同時對抗濕滑和操縱性能等有著積極影響。冠帶層為保護層，使用單根寬度為15 mm的冠帶條帶張力纏繞而成，有較強的箍緊作用和抗撞擊性能，能夠防止胎面與帶束層之間發生脫層，同時又可以緩沖輪胎胎面受到的沖擊力，起到很好的保護作用，延長成品輪胎的使用壽命。1#和2#帶束層均采用高膠料滲透性3×0.30HT鋼絲簾線。

3.3 胎體

胎體使用高模量低收縮聚酯簾線，胎體采用2層簾布層設計，1#胎體簾布層寬度為810 mm，2#胎體簾布層寬度為610 mm，胎體簾布的壓延密度為105根·dm-1，胎體安全倍數為9.0。胎體簾線的滲膠性能好，輪胎硫化后胎體整體變形率低，因此成品輪胎胎圈部位的變形率小，不會輕易出現并胎圈的現象；胎圈部位的支撐能力好，有利于輪胎的裝卸操作。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ1.295 mm的鍍鋅銅回火高強度鋼絲，單根胎圈鋼絲覆膠后直徑為1.60 mm。鋼絲圈安全倍數為9.2。

3.5 成型

采用二次法成型機成型，成型機頭直徑為445 mm，機頭寬度為512 mm，胎坯成型時的預定型寬度為490 mm。二次法成型機工藝參數穩定性良好，設備程序和機械定位精度高，胎坯成型質量良好。

3.6 硫化

采用液壓硫化機和氮氣硫化工藝硫化，一次定型時氮氣壓力為（0.06±0.01）MPa，二次定型時氮氣壓力為（0.10±0.01）MPa，高壓蒸汽壓力為（1.5～1.7）MPa，高壓氮氣壓力為（2.1～2.3）MPa，硫化溫度為178 ℃[3-5]，總硫化時間為15.5 min。與傳統循環過熱水硫化工藝相比，該規格輪胎采用的氮氣硫化工藝可節約80%左右的蒸汽，具有顯著的節能效果[2]。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》測量成品輪胎外緣尺寸。安裝在標準輪輞上的輪胎在標準充氣壓力下的D′和B′分別為805和265 mm，均符合設計要求。

4.2 強度性能

強度性能按照Q/B QP 01—2017《轎車子午線輪胎強度試驗方法》進行測試，輪胎的充氣壓力為180 kPa。結果表明，輪胎第1—4點破壞能均達到標準值，第5點破壞能為602.5 J，為標準值的204%，強度性能優異。

4.3 耐久性能

耐久性能按照Q/B NP 01—2017《轎車子午線輪胎耐久性能試驗方法》進行測試，試驗條件和結果如表1所示。

從表1可以看出，輪胎累計行駛44 h后停止試驗，試驗結束時輪胎目測未發生損壞，成品輪胎耐久性能好，滿足企業標準要求。

表1 成品輪胎耐久性能

4.4 高速性能

高速性能按照Q/B GP 04—2017《轎車子午線輪胎高速性能試驗方法》進行測試，試驗結果如表2所示。

表2 成品輪胎高速性能

從表2可以看出，輪胎累計行駛1.5 h后停止試驗，試驗結束時輪胎目測未發生損壞，高速性能好，滿足企業標準要求。

5 結語

265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎的充氣外緣尺寸、強度性能、耐久性能和高速性能均達到設計和企業標準要求。該MUD HUNTER系列泥地輪胎產品進入市場后，得到客戶的認可與好評，在提升公司知名度的同時創造了較好的經濟效益。