LT325/50R22 122S全路況半鋼輕型載重子午線輪胎的設(shè)計(jì)

蔡習(xí)舟，張艷青，楊和濤，劉 勇，程 龍

（中策橡膠集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018）

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查及銷售商反饋美國(guó)市場(chǎng)的消費(fèi)者對(duì)高性能全路況輪胎的需求量日益增大，全路況半鋼輕型載重子午線輪胎對(duì)不同路況均有優(yōu)良的通過(guò)性能，可以滿足客戶和市場(chǎng)的需求。為了適用復(fù)雜多樣的市場(chǎng)，我公司開發(fā)了LT325/50R22 122S全路況半鋼輕型載重子午線輪胎[1-10]，現(xiàn)將設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)《美國(guó)輪胎和輪輞協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)年鑒（TRA）2022》，確定LT325/50R22 122S輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 1 500 kg，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 450 kPa，標(biāo)準(zhǔn)輪輞 10J，充氣外直徑（D′） 877～893 mm，充氣斷面寬（B′） 325～347 mm。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

全路況半鋼輕型載重子午線輪胎所使用帶束層與冠帶層材料強(qiáng)度高，并且胎面厚度比一般的輪胎要大，這樣會(huì)對(duì)胎冠膨脹有比較大的抑制作用，參考公司類似輕型載重輪胎的設(shè)計(jì)，即D略小于D′，確定外直徑膨脹率為1.003 4，因此本次設(shè)計(jì)D取882 mm。

B′過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響輪胎的實(shí)際使用壽命。在充氣狀態(tài)下胎側(cè)變形較大，則其有被拉伸的趨勢(shì)。由于本次設(shè)計(jì)的是低斷面50系列輕型載重輪胎，B取值主要受斷面高寬比的影響，本次設(shè)計(jì)B取346 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

為了適應(yīng)不同的路況，b取值比一般輪胎更大，為車輛提供更強(qiáng)的抓著和行駛穩(wěn)定性，輪胎接地印痕形狀要方正且壓力分布均勻。h直接影響輪胎的接地形狀和磨耗性能等。本次設(shè)計(jì)b取284 mm，h取13 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d和胎圈與輪輞的配合密切相關(guān)，d和令模角度同時(shí)影響車輛行駛安全性。參考公司同尺寸輕型載重輪胎的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)d取562.8 mm。為了方便輪胎裝卸，C比所用的輪輞寬度大，本次設(shè)計(jì)C取274 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面高（H）被水平軸分為下側(cè)高（H1）和上側(cè)高（H2）。當(dāng)H1小于H2，水平軸位置與胎圈接近，胎肩部位變形小，應(yīng)力會(huì)集中于胎圈部位，造成胎圈空早期損壞；當(dāng)H1大于H2，水平軸位置與胎冠接近，胎圈部位變形小，應(yīng)力會(huì)上移集中在胎肩部位，導(dǎo)致胎肩部位快速磨損。綜合分析，本次設(shè)計(jì)H1/H2取1.033。

輪胎斷面如圖1所示。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

為適應(yīng)全路況使用條件，胎面花紋設(shè)計(jì)采用對(duì)稱形式的粗獷型大塊狀花紋，花紋主/橫溝深度為12.7 mm，花紋飽和度為58.66%，花紋周節(jié)數(shù)為28，能有效提升胎冠的剛性，滿足不同路況對(duì)輪胎的苛刻要求。

結(jié)合銷售市場(chǎng)的主要路況和用戶需求，胎面花紋設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 胎面花紋示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用三復(fù)合膠料設(shè)計(jì)，胎面肩寬參考行駛面寬度設(shè)計(jì)為285 mm，胎面總寬度根據(jù)其與行駛面寬度的比例設(shè)計(jì)為345 mm。為了防止花紋溝底橡膠厚度太小引起早起龜裂，胎面中心厚度設(shè)計(jì)要保證成品輪胎花紋溝底橡膠厚度在3.5 mm以上，半成品胎面中心厚度設(shè)計(jì)為11.5 mm，胎面肩部變形比較大，參考現(xiàn)有規(guī)格產(chǎn)品胎面肩部厚度設(shè)計(jì)為15.5 mm。胎面結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 胎面結(jié)構(gòu)示意

3.2 帶束層和胎體

子午線輪胎的帶束層增強(qiáng)胎面區(qū)域，使其保持平坦（減少接地印痕移動(dòng)），本次設(shè)計(jì)帶束層采用雙層3＋8×0.23ST超高強(qiáng)度鋼絲簾布。

冠帶層材質(zhì)應(yīng)具有熱縮冷漲的特點(diǎn)，使輪胎的高速及耐久性能更加穩(wěn)定，冠帶層骨架材料使用錦綸66可滿足要求。

胎體控制內(nèi)部壓力并保持輪胎形狀，考慮到本次設(shè)計(jì)的是低斷面高負(fù)荷輪胎，因此胎體采用3層（2高1低）設(shè)計(jì)，以增大胎側(cè)強(qiáng)度，胎體使用1440dtex/2聚酯簾布可滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 胎圈

胎圈支撐胎體層、增強(qiáng)胎側(cè)下部，并緊密與車輪配合，本次設(shè)計(jì)鋼絲圈采用六角形單鋼絲纏繞排列，總根數(shù)為33根，三角膠采用雙復(fù)合膠料設(shè)計(jì)，以保證胎圈部位的強(qiáng)度要求。

3.4 成型

輪胎采用二段成型機(jī)成型，一段成型鼓直徑為620 mm。根據(jù)材料分布圖中簾布的長(zhǎng)度，同時(shí)考慮簾布的伸張因數(shù)來(lái)確定一段成型鼓寬度，本次設(shè)計(jì)一段成型鼓寬度為500 mm。二段貼合鼓周長(zhǎng)為2 530 mm，胎坯周長(zhǎng)為2 635 mm。

3.5 硫化

硫化采用B型雙模輪胎定型硫化機(jī)，硫化條件為：外部蒸汽溫度 180～186 ℃，內(nèi)部高溫蒸汽溫度 202～208 ℃，內(nèi)部低溫蒸汽溫度 180～186℃，充氣壓力 0.2 MPa，總硫化時(shí)間 19.0 min。

4 成品性能測(cè)試

4.1 充氣外緣尺寸

輪胎充氣外緣尺寸測(cè)試方法參照TRA標(biāo)準(zhǔn)，使用10J輪輞，充氣壓力為450 kPa，測(cè)量結(jié)果為：D′884 mm，B′ 334 mm，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

輪胎強(qiáng)度性能測(cè)試方法參照FMVSS 119標(biāo)準(zhǔn)，使用10J輪輞，充氣壓力為450 kPa，壓頭直徑為19 mm，測(cè)試后計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的破壞能，均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并且最后一點(diǎn)的破壞能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍，輪胎未刺穿，強(qiáng)度性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求并通過(guò)公司測(cè)試規(guī)范。

4.3 高速性能

輪胎高速性能測(cè)試方法參照FMVSS119標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)速度140 km·h-1下行駛3.5 h；達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后每延長(zhǎng)30 min，速度提高10 km·h-1，達(dá)到170 km·h-1（時(shí)間5 h）輪胎未破壞，停止試驗(yàn)。使用輪輞為10J，充氣壓力為450 kPa，負(fù)荷為1 320 kg。試驗(yàn)結(jié)束將輪胎拆卸后檢查輪胎內(nèi)外完好，符合標(biāo)準(zhǔn)要求并通過(guò)公司測(cè)試規(guī)范。

4.4 耐久性能

輪胎耐久性能測(cè)試參照FMVSS 119標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（47 h）后，每延長(zhǎng)10 h，負(fù)荷增大10%，輪胎跑至100 h未破壞，停止試驗(yàn)。使用輪輞為10J，充氣壓力為450 kPa，試驗(yàn)速度為65 km·h-1。試驗(yàn)結(jié)束輪胎拆卸后檢查內(nèi)外完好，符合標(biāo)準(zhǔn)要求并通過(guò)公司測(cè)試規(guī)范。

5 結(jié)語(yǔ)

LT325/50R22 122S全路況半鋼輕型載重子午線輪胎各項(xiàng)性能均通過(guò)目標(biāo)市場(chǎng)的相關(guān)法規(guī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到較高水平，為我公司后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)該產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)口碑，豐富了公司的產(chǎn)品線，能夠較好地滿足客戶和市場(chǎng)需求。