張永光，熊 瑤，王秀梅，宮金榮，李園園，邱云學(xué)，趙 菲，葛育坤

（青島雙星輪胎工業(yè)有限公司，山東 青島 266400）

載重輪胎寬基化、高性能化已經(jīng)成為輪胎技術(shù)進(jìn)步的重要途徑。根據(jù)研究，載重汽車使用寬基輪胎替代并用雙胎，可以減小車輛質(zhì)量，一組牽引車頭和掛車組合最多可減小質(zhì)量400 kg；降低輪胎滾動阻力，減少二氧化碳排放，節(jié)約燃油6%～10%；減少材料消耗，如可減少內(nèi)胎2 kg以上的丁基橡膠材料；減少輪胎生熱，對高速、長距離行駛顯示出突出的優(yōu)越性；輪胎內(nèi)壓保持率較高，有利于提高行駛安全性。因此，我國已在推廣使用寬基低斷面無內(nèi)胎子午線輪胎替代載重汽車的雙胎并用。

寬基輪胎因斷面高寬比較小等原因，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)品合格率較低。因此，我公司對超低斷面寬基輪胎（60及以下系列）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以解決胎冠部位彎曲不良等問題，提高產(chǎn)品性能[1-4]。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

寬基載重子午線輪胎結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 寬基載重子午線輪胎結(jié)構(gòu)示意

1.1 胎冠部位

（1）胎冠及上胎側(cè)由1#帶束層、2#帶束層、3#帶束層、2層0°帶束層、胎面、胎體、內(nèi)襯層、墊膠和胎側(cè)膠組成。

（2）G＝胎面厚度+1#帶束層厚度+2#帶束層厚度+3#帶束層厚度+胎體厚度+內(nèi)襯層厚度。胎面厚度＝花紋深度+花紋溝底基部膠厚度，花紋溝底基部膠厚度為5～8 mm，為花紋深度的1/2，極大地增強(qiáng)了胎冠部位的整體剛性。1#帶束層、2#帶束層、3#帶束層和胎體的厚度為所用鋼絲簾線直徑+（0.7～1） mm。內(nèi)襯層厚度為3.0～3.5 mm。

（3）2#帶束層寬度為W的85%～92%，且L1與L2的夾角為62°～64°，保證2#帶束層寬度。1#帶束層寬度較2#帶束層寬度小10～15 mm，0°帶束層較2#帶束層窄10～15 mm，3#帶束層寬度為2#帶束層寬度的50%～65%，防止0°帶束層內(nèi)端點(diǎn)距離過大，進(jìn)一步保證胎冠部位剛性。

（4）G為胎肩至輪胎內(nèi)輪廓距離的1.4～1.6倍，增強(qiáng)輪胎耐磨性能，L3與豎直方向的夾角為29°～30°，L4與豎直方向的夾角為45°，保證充氣后輪胎內(nèi)氣體向內(nèi)輪廓曲線作用力更均勻，改善輪胎耐久性能。

1.2 胎肩部位

墊膠外端點(diǎn)高度為輪胎上胎側(cè)曲線的1/3～1/2，使輪胎變形區(qū)域更集中于胎側(cè)；胎面外端點(diǎn)與墊膠外端點(diǎn)距離為10～15 mm。

1.3 胎圈部位

（1）輪胎下胎側(cè)由胎圈耐磨膠、內(nèi)襯層、胎體、胎圈增強(qiáng)層、鋼絲圈和三角膠組成。

（2）鋼絲圈采用六邊形設(shè)計(jì)，底部寬度較頂部寬度大，有利于防止胎圈部位發(fā)生屈撓變形。

（3）胎體外端點(diǎn)高度為輪胎內(nèi)輪廓高度的10%～15%，使輪胎變形區(qū)域更集中于胎側(cè)部位。胎圈增強(qiáng)層外端點(diǎn)距離胎體外端點(diǎn)10～15 mm。胎圈耐磨膠內(nèi)端點(diǎn)距離胎圈增強(qiáng)層外端點(diǎn)10～15 mm，為三角膠上端點(diǎn)與胎圈增強(qiáng)層外端點(diǎn)距離的中點(diǎn)。胎圈耐磨膠外端點(diǎn)在胎體外端點(diǎn)高度的1/2處。

（4）W1為W2的1/2，能更有效降低胎側(cè)耐磨膠打褶現(xiàn)象發(fā)生率，防止輪胎早期損壞。

2 成型參數(shù)

（1）輔鼓周長（Cf）的計(jì)算公式為

式中，D為輪胎外直徑，dp為花紋溝深度，E為花紋溝基部膠厚度，Kb為帶束層伸張因數(shù)，取值為0.97～0.99。

（2）機(jī)頭平面寬（Wp）的計(jì)算公式為

式中，2ab為鋼絲圈內(nèi)端點(diǎn)之間胎體簾線長度，Kc為胎體伸張因數(shù)，取值為1.012～1.020，Wg為鋼絲圈寬度。

3 主要生產(chǎn)設(shè)備

（1）采用一次法兩鼓機(jī)械鼓成型機(jī)成型，在主鼓上進(jìn)行胎側(cè)、內(nèi)襯層、胎圈增強(qiáng)層、胎體、墊膠貼合，在輔鼓上進(jìn)行1#，2#，3#和0°帶束層及胎面的貼合，傳遞環(huán)將輔鼓復(fù)合件傳遞到主鼓合適位置后，主鼓成型鼓保持0.6～0.8 MPa扇形塊壓力、0.08～0.12 MPa中鼓充氣壓力完成成型。

（2）使用1 613 mm（63.5英寸）熱板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，熱板溫度為141 ℃，一次定型壓力為0.07～0.08 MPa，二次定型壓力為0.09～0.10 MPa，完成合模。

4 工藝性能

通過上述方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)、施工優(yōu)化設(shè)計(jì)前后，輪胎生產(chǎn)一次合格率對比如表1所示。

表1 優(yōu)化設(shè)計(jì)前后輪胎生產(chǎn)一次合格率對比 %

由表1可知，優(yōu)化設(shè)計(jì)輪胎生產(chǎn)一次合格率明顯提高，可極大節(jié)約生產(chǎn)成本。

5 成品性能

按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對采用該方法設(shè)計(jì)生產(chǎn)的445/45R19.5輪胎的室內(nèi)性能進(jìn)行測試，試驗(yàn)環(huán)境溫度為（38±3） ℃。

5.1 強(qiáng)度

輪胎強(qiáng)度試驗(yàn)條件為：標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 900 kPa，壓頭直徑 38 mm，壓頭垂直于胎面并壓在靠近胎面圓周中心線的花紋塊上，沿胎面中心線取間隔大致相等的5個試驗(yàn)點(diǎn)，檢測速度 50 mm·min-1。

輪胎強(qiáng)度測試值為4 270 J，為標(biāo)準(zhǔn)值（2 203 J）的194%，輪胎強(qiáng)度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2 耐久性能

輪胎耐久性能試驗(yàn)條件為：標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力900 kPa，試驗(yàn)速度 48 km·h-1，試驗(yàn)步驟如表2所示。

表2 輪胎耐久性能試驗(yàn)步驟

輪胎耐久性能試驗(yàn)累計(jì)行駛時間為68 h，試驗(yàn)結(jié)束時輪胎狀況為胎肩脫空，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求（≥47 h）。

5.3 高速性能

輪胎高速性能試驗(yàn)條件為：充氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力的90%，即810 kPa，試驗(yàn)負(fù)荷為單胎最大負(fù)荷的85%，即3 825 kg，試驗(yàn)步驟如表3所示。

表3 輪胎高速性能試驗(yàn)步驟

輪胎高速性能試驗(yàn)累計(jì)行駛時間為5 h，試驗(yàn)結(jié)束時輪胎未損壞，滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求（≥3 h）。

6 結(jié)語

采用該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的輪胎的強(qiáng)度性能、耐久性能和高速性能高于國家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到使用要求。該設(shè)計(jì)方法可降低輪胎關(guān)鍵部位的生熱，有效提高輪胎的耐久性能，減少胎體簾布彎曲、胎圈漏鋼絲等問題的發(fā)生，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，一次合格率提升明顯，為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。