鄭 濤，陳 強(qiáng)，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(zhì)優(yōu)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(yōu)良。

為了進(jìn)一步細(xì)分市場，擴(kuò)大市場份額，同時(shí)滿足日益擴(kuò)大的自駕游客戶群體的不同需求，我公司經(jīng)過市場調(diào)研和技術(shù)攻關(guān)，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(xiàn)以265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎為例，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)情況簡介如下。

1 技術(shù)要求

參照歐洲ETRTO 2018、美國TRAEDI 2018、《中國輪胎輪輞氣門嘴標(biāo)準(zhǔn)年鑒2019》和GB/T 2978—2018《轎車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》要求，確定265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)充氣壓力（550±10）kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 1 550 kg，速度級別 Q。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)值非常小，輪胎充氣后外直徑無太大變化。參考以往經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)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(cè)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(qiáng)度帶束層鋼絲簾線束縛，變化較小。本設(shè)計(jì)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(jù)泥地輪胎產(chǎn)品的實(shí)際使用區(qū)間路段情況、設(shè)計(jì)的速度級別、載客情況等使用特點(diǎn)，b取值較大時(shí)，可以提高輪胎成品整體的驅(qū)動性能和承載性能。以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，h的設(shè)計(jì)值與b的設(shè)計(jì)值有關(guān)，b設(shè)計(jì)值較大時(shí)，相應(yīng)的h設(shè)計(jì)值也較大，反之b設(shè)計(jì)值較小時(shí)，相應(yīng)的h設(shè)計(jì)值也較小。通過調(diào)整b與h的取值，優(yōu)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(shè)計(jì)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(yùn)行效果越好；同時(shí)也要考慮輪胎裝卸難易程度。綜合考慮，本設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)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(shè)計(jì)為徑向排列，故在胎圈處的應(yīng)力比較大，可以通過上移斷面水平軸來減小輪胎在下胎側(cè)區(qū)域和胎圈部位的應(yīng)力。綜合考慮，本設(shè)計(jì)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(jié)距花紋，包含長型花紋S型9節(jié)、長型花紋L型8節(jié)，總計(jì)17個(gè)花紋周節(jié)，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(shè)計(jì)，具備驅(qū)動性能、散熱性能、耐磨性能和操控性能好等多種優(yōu)點(diǎn)。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(shè)計(jì)

3.1 胎面和胎側(cè)

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(yīng)力。胎側(cè)采用雙復(fù)合結(jié)構(gòu)，即胎側(cè)膠和耐磨膠結(jié)構(gòu)。胎面和胎側(cè)半部件均使用三復(fù)合擠出機(jī)生產(chǎn)，設(shè)備精度高，部件擠出尺寸穩(wěn)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(jié)構(gòu)，符合泥地輪胎系列產(chǎn)品要求。當(dāng)輪胎在泥地行駛時(shí)，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(wěn)定性得到保持，同時(shí)對抗?jié)窕筒倏v性能等有著積極影響。冠帶層為保護(hù)層，使用單根寬度為15 mm的冠帶條帶張力纏繞而成，有較強(qiáng)的箍緊作用和抗撞擊性能，能夠防止胎面與帶束層之間發(fā)生脫層，同時(shí)又可以緩沖輪胎胎面受到的沖擊力，起到很好的保護(hù)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(shè)計(jì)，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(shù)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(xiàn)并胎圈的現(xiàn)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(qiáng)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(shù)為9.2。

3.5 成型

采用二次法成型機(jī)成型，成型機(jī)頭直徑為445 mm，機(jī)頭寬度為512 mm，胎坯成型時(shí)的預(yù)定型寬度為490 mm。二次法成型機(jī)工藝參數(shù)穩(wěn)定性良好，設(shè)備程序和機(jī)械定位精度高，胎坯成型質(zhì)量良好。

3.6 硫化

采用液壓硫化機(jī)和氮?dú)饬蚧に嚵蚧淮味ㄐ蜁r(shí)氮?dú)鈮毫椋?.06±0.01）MPa，二次定型時(shí)氮?dú)鈮毫椋?.10±0.01）MPa，高壓蒸汽壓力為（1.5～1.7）MPa，高壓氮?dú)鈮毫椋?.1～2.3）MPa，硫化溫度為178 ℃[3-5]，總硫化時(shí)間為15.5 min。與傳統(tǒng)循環(huán)過熱水硫化工藝相比，該規(guī)格輪胎采用的氮?dú)饬蚧に嚳晒?jié)約80%左右的蒸汽，具有顯著的節(jié)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(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805和265 mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

強(qiáng)度性能按照Q/B QP 01—2017《轎車子午線輪胎強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行測試，輪胎的充氣壓力為180 kPa。結(jié)果表明，輪胎第1—4點(diǎn)破壞能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，第5點(diǎn)破壞能為602.5 J，為標(biāo)準(zhǔn)值的204%，強(qiáng)度性能優(yōu)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(yàn)方法》進(jìn)行測試，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44 h后停止試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎目測未發(fā)生損壞，成品輪胎耐久性能好，滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)方法》進(jìn)行測試，試驗(yàn)結(jié)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(jì)行駛1.5 h后停止試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎目測未發(fā)生損壞，高速性能好，滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語

265/75R16 MUD HUNTER泥地輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能和高速性能均達(dá)到設(shè)計(jì)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。該MUD HUNTER系列泥地輪胎產(chǎn)品進(jìn)入市場后，得到客戶的認(rèn)可與好評，在提升公司知名度的同時(shí)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。