9.00R2016PR全鋼載重子午線輪胎胎圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)

袁定軍

[中策橡膠（建德）有限公司，浙江 建德 311606]

目前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)90%以上的載重汽車裝配了全鋼載重子午線輪胎，我國(guó)載重輪胎的子午化率也已經(jīng)達(dá)到了65%以上。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的汽車保有量無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的物資運(yùn)輸?shù)囊?。受利益?qū)動(dòng)，載重汽車的實(shí)際載荷往往超出額定載荷的1～3倍；而車輛載荷大，導(dǎo)致輪胎胎圈部位承受的應(yīng)力大，屈撓變形增大，易造成胎圈空、胎圈裂以及胎圈爆破等問(wèn)題[1-3]。

胎圈斷面形狀對(duì)輪胎性能影響很大，提高胎圈部位強(qiáng)度、改變鋼絲圈結(jié)構(gòu)形式、調(diào)整耐磨膠和三角膠形狀以及胎圈各部位膠料配方等都是提高胎圈性能的有效方法[4-9]。但改變鋼絲圈結(jié)構(gòu)形式需要調(diào)整現(xiàn)有鋼絲圈形狀和工藝；提高胎圈部位強(qiáng)度需要增加鋼絲根數(shù)，會(huì)造成胎圈材料過(guò)多、胎圈強(qiáng)度過(guò)剩和成本過(guò)大等問(wèn)題。

考慮到市場(chǎng)退賠的9.00R2016PR全鋼載重子午線輪胎胎圈損壞部位以胎體簾布反包端點(diǎn)和鋼絲圈包布外側(cè)端點(diǎn)為主，極少數(shù)在鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)端點(diǎn)，本工作通過(guò)調(diào)整胎體簾布反包端點(diǎn)、鋼絲圈包布差級(jí)，加貼1或2層1870dtex/2V2錦綸包布對(duì)鋼絲圈包布端點(diǎn)和胎體簾布反包端點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，以期提高胎圈性能。

1 原方案

針對(duì)9.00R2016PR輪胎市場(chǎng)退賠情況，選定胎圈損壞退賠約占65%的花紋輪胎進(jìn)行試驗(yàn)。

9.00 R2016PR輪胎采用三鼓膠囊成型機(jī)成型，胎圈設(shè)計(jì)原方案如下。

原方案（正常施工工藝）為：胎體簾布寬度775 mm（外側(cè)距中定位387.5 mm），鋼絲圈包布寬度 125 mm（鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)距中定位251 mm），內(nèi)襯層上覆膠片寬度 50 mm（膠片距中定位224 mm，以保護(hù)鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)端點(diǎn)）。其半成品左側(cè)貼合示意見(jiàn)圖1。

圖1 原方案半成品左側(cè)貼合示意

原方案輪胎的胎圈部位照片見(jiàn)圖2。

圖2 原方案輪胎的胎圈部位照片

按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原方案輪胎進(jìn)行胎圈耐久性能快速測(cè)試，輪胎充氣前先磨去胎面花紋，轉(zhuǎn)鼓直徑為（1700±17） mm，充氣壓力為單胎最大負(fù)荷對(duì)應(yīng)充氣壓力×80%，試驗(yàn)負(fù)荷為單胎最大負(fù)荷×200%，試驗(yàn)速度為50 km·h-1，按試驗(yàn)負(fù)荷和速度跑至輪胎損壞為止。結(jié)果表明，原方案輪胎累計(jì)行駛了19.33 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓。

2 優(yōu)化方案

2.1 方案初選

為了在提高胎圈性能的同時(shí)兼顧材料成本，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案A和B。

方案A：胎體簾布寬度 775 mm（外側(cè)距中定位387.5 mm），鋼絲圈包布寬度 105 mm（比原方案減小20 mm，且鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)距中定位由251 mm調(diào)整為271 mm，即同步外移20 mm），內(nèi)襯層上覆膠片寬度 50 mm（膠片距中定位由224 mm調(diào)整為246 mm，即考慮不同花紋施工通用性，同步外移22 mm，以保護(hù)鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)端點(diǎn)）。胎坯胎圈外側(cè)貼2層1870dtex/V2錦綸包布，2層錦綸包布外側(cè)距中定位分別為407和397 mm，差級(jí)10 mm；胎圈外側(cè)鋼絲圈包布端點(diǎn)比胎體簾布反包端點(diǎn)低11.5 mm。其半成品左側(cè)貼合示意見(jiàn)圖3。

圖3 方案A半成品左側(cè)貼合示意

方案B：胎體簾布寬度 750 mm（外側(cè)距中定位由387.5 mm調(diào)整為375 mm，單邊減小12.5 mm），鋼絲圈包布寬度 105 mm（比原方案減小20 mm，且鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)距中定位由251 mm調(diào)整為285 mm，同步外移34 mm），內(nèi)襯層上覆膠片寬度 50 mm（膠片距中定位由224 mm調(diào)整為246 mm，即考慮不同花紋施工通用性，同步外移22 mm，以保護(hù)鋼絲圈包布內(nèi)側(cè)端點(diǎn)）。胎坯胎圈外側(cè)貼2層1870dtex/V2錦綸包布，2層錦綸包布外側(cè)距中定位分別為407和397 mm，差級(jí)10 mm；胎圈外側(cè)鋼絲圈包布端點(diǎn)比胎體簾布反包端點(diǎn)高15 mm。其半成品左側(cè)貼合示意見(jiàn)圖4。

圖4 方案B半成品左側(cè)貼合示意

方案A輪胎的胎圈部位照片見(jiàn)圖5。

圖5 方案A輪胎的胎圈部位照片

按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方案A和B輪胎進(jìn)行胎圈耐久性能快速測(cè)試。結(jié)果表明：方案A輪胎累計(jì)行駛了37.53 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓；方案B輪胎累計(jì)行駛了17.08 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓。

由此可知，方案A輪胎的胎圈耐久性能明顯優(yōu)于原方案輪胎，方案B輪胎則遜于原方案輪胎，因此方案B不適用，對(duì)方案A進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2 方案優(yōu)化

方案A的胎體簾布寬度、鋼絲圈包布寬度和內(nèi)襯層上覆膠片寬度不變，其他方面進(jìn)一步優(yōu)化得方案A1和A2。

方案A1：胎坯胎圈外側(cè)貼1層1870dtex/2V2錦綸包布（外側(cè)距中定位407 mm）；胎圈外側(cè)鋼絲圈包布端點(diǎn)比胎體簾布反包端點(diǎn)低11.5 mm。其半成品左側(cè)貼合示意見(jiàn)圖6。

圖6 方案A1半成品左側(cè)貼合示意

方案A2：胎坯胎圈外側(cè)貼1層1870dtex/2V2錦綸包布（外側(cè)距中定位407 mm）；內(nèi)側(cè)貼1層1870dtex/2V2錦綸包布（外側(cè)距中定位286 mm）；胎圈外側(cè)鋼絲圈包布端點(diǎn)比胎體簾布反包端點(diǎn)低11.5 mm。其半成品左側(cè)貼合示意見(jiàn)圖7。

圖7 試驗(yàn)方案A2半成品左側(cè)貼合示意

方案A1和A2輪胎的胎圈部位照片如圖8和9所示。

圖8 方案A1輪胎的胎圈部位照片

圖9 方案A2輪胎的胎圈部位照片

按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方案A1和A2輪胎進(jìn)行胎圈耐久性能快速測(cè)試。結(jié)果表明：方案A1輪胎累計(jì)行駛了25.47 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓；方案A2輪胎累計(jì)行駛了51.62 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，胎圈耐久性能由好到差依次為：方案A2輪胎（胎坯胎圈外側(cè)、內(nèi)側(cè)各貼1層錦綸包布），方案A輪胎（胎坯胎圈外側(cè)貼2層錦綸包布），方案A1輪胎（胎坯胎圈外側(cè)貼1層錦綸包布），原方案輪胎（胎坯胎圈外側(cè)不貼錦綸包布）。

由此可知，輪胎胎圈部位加貼1 或2 層1870dtex/2V2錦綸包布（含外側(cè)和內(nèi)側(cè)各貼1層）對(duì)鋼絲圈包布端點(diǎn)或胎體簾布反包端點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，可以大幅提高輪胎的胎圈耐久性能。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)輪胎實(shí)際負(fù)荷情況、市場(chǎng)反饋及設(shè)計(jì)成本要求，采取適宜的加貼錦綸包布形式來(lái)提高輪胎胎圈耐久性能。

3 結(jié)語(yǔ)

本工作從提高9.00R2016PR全鋼載重子午線輪胎胎圈性能入手，在現(xiàn)有輪胎斷面的基礎(chǔ)上，對(duì)胎圈設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，即胎圈部位根據(jù)具體輪胎負(fù)荷情況和設(shè)計(jì)成本要求，加貼1或2層1870dtex/2V2錦綸包布（含外側(cè)、內(nèi)側(cè)各貼1層）對(duì)鋼絲圈包布端點(diǎn)或胎體簾布反包端點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，從而大幅提高了輪胎胎圈耐久性能，有效降低了輪胎胎圈空、胎圈裂的退賠率。優(yōu)化輪胎投放全國(guó)市場(chǎng)后，受到用戶的一致好評(píng)。