魏曉辰+張新峰+張一塵

摘 要：隨著社會工業(yè)的進步，汽車行業(yè)也在不斷的蓬勃發(fā)展，汽車輪胎是支撐整個汽車總成核心的載體，直接涉及到乘員的生命安全，也是更換最頻繁的易損件，進而涌現(xiàn)出一大批的汽車輪胎企業(yè)，填充輪胎的后市場。本文針對市場中不同輪胎品牌，不同輪胎類別，以及不同輪胎型號，依據(jù)國家標準對汽車輪胎的強度性能進行對比試驗，總結出輪胎在不同條件下破壞能大小的規(guī)律，并制定CATARC輪胎強度等級劃分，對了解汽車輪胎質(zhì)量品質(zhì)有著指導性的意義。

關鍵詞：汽車輪胎 強度性能 強度指數(shù) 等級劃分

中圖分類號：U491.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0109-03

汽車工業(yè)的高速發(fā)展，帶動了輪胎行業(yè)的快速發(fā)展，在“十二五”期間，輪胎行業(yè)隨著整個中國經(jīng)濟的高速發(fā)展而迅速發(fā)展，2005年我國輪胎產(chǎn)量達到2.5億條，超過美國的2.28億條，此后，一直保持這一優(yōu)勢，連續(xù)12年世界第一位。輪胎作為汽車上極為重要的零件，也是最頻繁更換的易耗件，關乎車輛使用人員的安全，下面我們通過強度性能試驗對不同的輪胎進行比對，直觀地展現(xiàn)出其中的規(guī)律。

輪胎強度是輪胎重要的安全性能評價指標之一，2001年輪胎成為工信部整車強檢上公告的試驗項目，也就是說給整車企業(yè)做配套的輪胎企業(yè)需要拿到工信部認可的強檢報告才可以上公告，這是國家針對輪胎安全又提高了重視度。通常人們對于輪胎概念認識得比較淺，輪胎也可以說是汽車的4只鞋子，但是鞋子也有被釘子扎破的時候。市場上銷售的輪胎大小不一，品牌影響度也大有不同，但是輪胎的強度與這些影響因素有什么樣的關系，應該也是消費者比較關注的話題。首先輪胎種類有很多，分為汽車輪胎，摩托車輪胎，工程機械輪胎等，按照《機動車輛輪胎強制性產(chǎn)品認證實施規(guī)則》[1]將每一類輪胎中高寬比相同的輪胎規(guī)格，視為一個系列，此系列中滿足一個規(guī)格的輪胎通過國家標準，其他規(guī)格同樣視為通過，但國家標準僅僅是一條標準線，想要知道每種輪胎本身的最終破壞能，需要做大量的試驗才可以得出。

1 輪胎爆破形式

1.1 爆胎形式

經(jīng)過大量室內(nèi)試驗證明，輪胎被破壞時大致分為3種形式。

（1）穿刺物被輪胎胎冠的橡膠所包裹，輪胎內(nèi)的氣體會逐漸排出。

（2）與穿刺物相接觸的胎冠部分會被瞬間刺破，整塊輪胎橡膠掉入輪胎與輪輞中間。

（3）與穿刺物相接觸的輪胎斷面會發(fā)生橫向斷裂，大量氣體瞬間迸出，沖擊力很大。

1.2 危險性影響

以上3種輪胎爆破的形式是發(fā)生事故時輪胎胎冠表面相對沖擊物發(fā)生的物理變化，但最終對車輛行駛的危險性影響是一樣的。

2 試驗方法與限值

2.1 試驗方法

針對強度的試驗方法也有明確的標準規(guī)定，如我國的GB/T4503，GB/T6327和GB/T13203，美國的FMVSS 109，119，139，標準化組織的ISO 10191和10454[2]。以中國的試驗標準來講，計算公式就是輪胎受到標準的半圓頭柱塞對其做功，破壞能計算公式如下：

2.2 限值要求

2.2.1 轎車輪胎

乘用車輪胎可以說是市場占有率非常高的產(chǎn)品，國家強制性標準GB 9743中對轎車輪胎制定了強度標準限值要求，以斷面寬度160mm為分界線分為標準型和增強型兩種，其輪胎破壞能分為220J、295J、439J、585J這4個標準值[3]。

2.2.2 載重輪胎

載重輪胎多數(shù)應用在商用卡客車上，由于真空胎被廣泛使用，目前載重輪胎也由原來的帶內(nèi)胎輪胎過度到使用無內(nèi)胎輪胎，載重輪胎根據(jù)其輪胎規(guī)格中斷面寬度是用公制還是英制來表示，分為公制載重輪胎和英制載重輪胎兩種，國標GB 9744中對公制載重輪胎和英制載重輪胎設定了兩種限值[4]。

3 強度比對分析

（1）選取14～18寸不同規(guī)格不同品牌乘用車標準型輪胎，14～18寸5個尺寸，每種6條輪胎，對其輪胎的破壞能進行對比，從整理出的數(shù)據(jù)和圖表（由于篇幅限制暫不贅述）可以看出輪胎的破壞能不會隨著直徑尺寸的增加而變大。

（2）選取20條不同規(guī)格不同品牌的破壞能標準值為295的標準型轎車輪胎，從整理出的數(shù)據(jù)和圖表（由于篇幅限制暫不贅述）可以看出絕大多數(shù)的輪胎被刺破時的破壞能為標準值的200%～400%之間。

（3）選取10條不同規(guī)格不同品牌的破壞能標準值為585的增強型轎車輪胎，從整理出的數(shù)據(jù)和圖表（由于篇幅限制暫不贅述）可以看出絕大多數(shù)的輪胎被刺破時的破壞能為標準值的100%～150%之間。

（4）選取15種不同規(guī)格不同品牌輕型載重輪胎進行標準值與破壞能值進行比對，從整理出的數(shù)據(jù)和圖表（由于篇幅限制暫不贅述）可以看出絕大多數(shù)的輪胎被刺破時的破壞能為標準值的100%～300%之間，有個別輪胎可以甚至達到500%。

（5）選取15條不同規(guī)格不同品牌破壞能標準值為2090J的載重輪胎，從整理出的數(shù)據(jù)和圖表（由于篇幅限制暫不贅述）可以看出絕大多數(shù)的輪胎被刺破時的破壞能為標準值的150%～300%之間，有個別輪胎可以甚至達到400%。

（6）選取前面（1）所述前15條輪胎數(shù)據(jù)、（2）和（4）所述的全部輪胎數(shù)據(jù)，進行轎車輪胎，輕型載重汽車輪胎，載重汽車輪胎的破壞能進行對比，得出的圖形圖1，可以看出轎車輪胎和輕載輪胎大致在同一區(qū)間，有個別輕載輪胎破壞能相對比較高，載重輪胎相對轎車輪胎的破壞能在3500～8400J區(qū)間。

綜上所述得出以下結論。

輪胎的強度破壞能不會隨著輪胎尺寸大小成比例增長。

根據(jù)20條標準型轎車輪胎樣品試驗，90%的輪胎刺破時的破壞能為標準值的200%～400%之間。endprint

根據(jù)10條增強型轎車輪胎樣品試驗，90%的輪胎刺破時的破壞能為標準值的100%～150%之間。

根據(jù)15條輕型載重汽車輪胎樣品試驗，87%的輪胎刺破時的破壞能為標準值的100%～300%之間，有個別輪胎可以甚至達到500%。

根據(jù)15條載重汽車輪胎樣品試驗，87%的輪胎刺破時的破壞能為標準值的150%～300%之間，有個別輪胎可以甚至達到400%。

4 CATARC輪胎強度等級劃分

4.1 分級原則

數(shù)據(jù)分級應客觀反映數(shù)據(jù)的分布特征，以數(shù)據(jù)的集群性作為分級的重要依據(jù)，分級界限應該在數(shù)據(jù)變化顯著特征上使各級內(nèi)部差異盡可能小，等級之間的差異盡可能大。分級的結果一般要求中間級別包括的單元多，兩端級別包含單元較少。也有要求分級單元數(shù)近似相等的，對于輪胎強度性能分級，考慮到其破壞能都是必須先滿足法規(guī)限值，推薦使用中間級別包括的單元多，兩端級別包含單元較少。

4.2 強度等級劃分

把輪胎刺破點時的能量值相對于其標準值的比值定為強度指數(shù)，按照第三節(jié)數(shù)據(jù)根據(jù)強度指數(shù)把轎車輪胎、輕型載重輪胎、載重輪胎強度性能進行等級劃分。

（1）將前面3（2）所述的樣品基數(shù)4等分，根據(jù)強度系數(shù)值，定出標準值為295J的轎車輪胎的限值劃分。

（2）將前面3（5）所述的樣品基數(shù)4等分，根據(jù)強度系數(shù)值，定出輕型載重輪胎的限值劃分。

（3）將前面3（6）所述的的樣品基數(shù)4等分，根據(jù)強度系數(shù)值，定出載重輪胎的限值劃分。

5 結語

本文對市場中不同輪胎品牌、不同輪胎類別以及不同輪胎型號，依據(jù)國家標準對汽車輪胎的強度性能終極壽命進行對比試驗，總結出輪胎在不同條件下破壞能大小的規(guī)律，而且大部分輪胎最終的破壞能值比標準值高很多，說明輪胎企業(yè)對于強度性能方面也是高度重視。同時應用現(xiàn)有數(shù)據(jù)初步建立CATARC輪胎強度破壞能等級劃分限值，由于輪胎種類繁多，國內(nèi)外尚未對輪胎強度做出等級評價的規(guī)定，想要完善它，得需要大數(shù)據(jù)的支持，此文只針對標準型轎車輪胎、輕型載重型輪胎、載重型輪胎3種類型的輪胎進行了等級劃分，因為輪胎種類比較多，需要后續(xù)的研究繼續(xù)增補大量試驗樣本并劃分出合適的等級，這也是筆者下一步的工作，對了解汽車輪胎質(zhì)量品質(zhì)有著指導性的意義。

參考文獻

[1] CNCA-C12-01：2015，強制性產(chǎn)品認證實施規(guī)則——機動車輛輪胎[Z].

[2] 陳迅，劉曉民，盛夢龍，等.輪胎強度破壞能計算公式的討論[J].輪胎工業(yè)，2009，29（7）：439-441.

[3] GB 9743-2015，轎車輪胎[S].

[4] GB 9744-2015，載重汽車輪胎[S].endprint