譚世軍

（肇慶駿鴻實(shí)業(yè)有限公司，廣東 肇慶 526238）

近年來，隨著世界各國道路條件的不斷改善和汽車制造技術(shù)的不斷提高，人們對(duì)于汽車行駛速度的要求越來越高，這需要輪胎的高速性能進(jìn)一步提升。為滿足市場需求，我公司不斷開發(fā)出更高速度級(jí)別的轎車輪胎，其中Y速度等級(jí)輪胎是目前轎車輪胎最高速度級(jí)別，現(xiàn)將225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎為Y速度等級(jí)輪胎，需要滿足GB/T 4502—2016要求：轎車輪胎從靜止?fàn)顟B(tài)在10 min內(nèi)加速到300 km·h-1以上的最高速度，并以最高速度行駛5 min。根據(jù)歐洲輪胎輪輞技術(shù)組織標(biāo)準(zhǔn)手冊（ETRTO）2016和GB/T 2978—2014，確定該規(guī)格轎車子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 8J，充氣外直徑（D′）637（632～642）mm，充氣斷面寬（B′）230（221～236）mm，最大充氣壓力290 kPa，最大負(fù)荷 630 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

子午線輪胎由于胎冠帶束層和冠帶層的雙重箍緊作用[1-2]，充氣后輪胎外直徑伸張較小，同時(shí)對(duì)應(yīng)斷面寬會(huì)略微減小，因此本設(shè)計(jì)D取635 mm，外直徑膨脹率（D′/D）取1.003，B取236 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）取0.975。

2.2 行駛面寬度（b）和外輪廓曲線

輪胎的外輪廓對(duì)其各項(xiàng)性能起到非常重要的作用，影響其負(fù)荷、耐久和高速性能。輪廓曲線設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合了國內(nèi)外前沿設(shè)計(jì)理念以及我公司多年來的成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，胎冠弧度R1和R2分別為680和260 mm，b為198 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）

由于轎車輪胎使用5°J型輪輞，為保證胎圈與輪輞配合的緊密性以及汽車在高速行駛過程中輪胎和輪輞不打滑移位，胎圈與輪輞采用過盈配合設(shè)計(jì)，d取460.9 mm，胎圈曲線采用雙角度設(shè)計(jì)，一段角度取7°，二段角度取15°。

2.4 輪胎零點(diǎn)半徑（r0）

充氣輪胎行駛過程中在負(fù)荷作用下胎側(cè)不斷發(fā)生屈撓運(yùn)動(dòng)，胎側(cè)屈撓點(diǎn)會(huì)影響輪胎的耐久性能。在輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中合理設(shè)計(jì)r0能提升輪胎的耐久性能，本次設(shè)計(jì)r0取272.95 mm。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

為滿足輪胎的排水性能、抓著性能、滾動(dòng)阻力和噪聲要求，采用4條縱溝加橫溝的單導(dǎo)向花紋設(shè)計(jì)，采用3種節(jié)距設(shè)計(jì)，花紋深度為8.1 mm，花紋飽和度為68.9%，花紋周節(jié)數(shù)為55。

胎面花紋效果如圖2所示。

圖2 胎面花紋效果示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

采用白炭黑膠料配方胎面，以降低滾動(dòng)阻力[3]，同時(shí)采用平胎面設(shè)計(jì)，以改善胎面花紋圓角。

3.2 帶束層和冠帶層

帶束層的材質(zhì)和簾線裁斷角度對(duì)輪胎高速性能的影響很大，本次設(shè)計(jì)帶束層采用2＋2×0.30HT鋼絲簾線，簾布裁斷角度為30°，以滿足輪胎300 km·h-1的高速性能。

冠帶層使用2層1400dtex/2錦綸66浸膠簾布，采用雙層滿纏的纏繞方式以提高其束縛能力。

3.3 胎體

在保證胎體安全倍數(shù)滿足要求的前提下，胎體采用1層1670dtex/2 58E加密聚酯浸膠簾布，同時(shí)為提高輪胎的抗撞擊能力采用簾布高反包設(shè)計(jì)。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ0.96 mm胎圈鋼絲，采用單根鋼絲纏繞方式生產(chǎn)，排列方式為4-5-6-5-4，鋼絲圈為六角形。胎圈采用高度為20 mm的三角膠。

3.5 成型和硫化

采用一次法成型機(jī)成型。采用液壓硫化機(jī)硫化，硫化條件為：外溫（178±3）℃，內(nèi)部蒸汽溫度（205±5）℃，熱板蒸汽壓力（0.85±0.1）MPa，氮?dú)鈮毫Γ?.4±0.1）MPa，總硫化時(shí)間13 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》測量。安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下的D′和B′分別為636和229 mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

按照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行強(qiáng)度性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：壓頭直徑 19 mm，充氣壓力 220 kPa，環(huán)境溫度 28℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎的破壞能為459.4 J，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎觸及輪輞未損壞，強(qiáng)度性能良好，符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 脫圈阻力

脫圈阻力按照GB/T 4502—2016測定。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎的脫圈阻力為15 977 N，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.4 耐久性能

按照GB/T 4502—2016進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為67.5 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎未損壞，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎耐久性試驗(yàn)條件和結(jié)果

4.5 高速性能

高速性能按照GB/T 4502—2016測定，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，輪胎以最高速度310 km·h-1行駛了5 min，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎未損壞，輪胎高速性能良好。

表2 成品輪胎高速性能試驗(yàn)條件和結(jié)果

5 結(jié)語

225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能、高速性能和脫圈阻力均符合相應(yīng)設(shè)計(jì)和國家標(biāo)準(zhǔn)要求，其產(chǎn)品利潤空間更大，提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的成功開發(fā)豐富了公司Y速度級(jí)別輪胎規(guī)格，并積累了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。