12.00R20 18PR全鋼載重子午線輪胎 性能改進(jìn)的研究

孫文文，張 超，胡 波，王紀(jì)增

（1.青島科技大學(xué)，山東 青島 266042；2.八億橡膠有限責(zé)任公司，山東 棗莊 277800；3.中國質(zhì)量認(rèn)證中心，北京 100070）

近年來，我國汽車貨運(yùn)市場需求旺盛，部分載重輪胎使用條件苛刻，理賠率居高不下，客戶對(duì)載重輪胎質(zhì)量要求不斷提高。載重輪胎生產(chǎn)企業(yè)只有努力提高產(chǎn)品品質(zhì)、確保產(chǎn)品質(zhì)量、提升產(chǎn)品性價(jià)比才能立于不敗之地。我公司順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，以有內(nèi)胎載重輪胎中使用廣泛、使用條件苛刻的12.00R20 18PR全鋼載重子午線輪胎為代表，對(duì)載重輪胎結(jié)構(gòu)和膠料配方進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)提高胎圈耐久性能。經(jīng)過不斷改進(jìn)和反復(fù)試驗(yàn)，取得了較為顯著的成果。現(xiàn)將研究情況簡介如下。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在12.00R20 18PR全鋼載重子午線輪胎原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，借鑒一些成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)利用有限元分析，通過調(diào)整胎圈和胎體反包高度來改進(jìn)胎圈部位簾布反包形式，為此調(diào)整胎圈和胎體寬度，如圖1和2所示；在胎圈內(nèi)反包端點(diǎn)部位增加1層尼龍包布、在尼龍包布內(nèi)端點(diǎn)部位增加1層膠片，以提高應(yīng)力集中點(diǎn)，使應(yīng)力集中點(diǎn)避開輪輞受力區(qū)域，降低輪輞輪緣對(duì)胎圈的應(yīng)力和剪切應(yīng)變，避免胎圈損壞；對(duì)三角膠結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行優(yōu)化（如圖3所示）；改進(jìn)膠料分布。

圖1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后胎圈寬度

圖3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后三角膠尺寸

為提高帶束層的平整度，對(duì)墊膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，減小了因帶束層不平整造成的冠部生熱大、肩空等問題發(fā)生率。

圖2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后胎體寬度

這些措施并舉大大提升了胎圈強(qiáng)度，輪胎載荷能力由原來的150%提高到180%。輪胎結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后胎圈部位生熱情況和輪胎承載能力分別如圖4和5所示。

圖4 結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后胎圈生熱情況

圖5 結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后輪胎承載能力

從圖4和5可以看出：改進(jìn)結(jié)構(gòu)的輪胎靠近輪輞的胎圈部位生熱明顯降低，這對(duì)消除胎圈空等缺陷有較大作用；改進(jìn)結(jié)構(gòu)的輪胎承載能力顯著提高。

2 膠料配方優(yōu)化

眾所周知，輪胎性能很大部分由膠料性能決定，要提高輪胎性能，在改進(jìn)輪胎結(jié)構(gòu)的同時(shí)還必須進(jìn)行膠料配方優(yōu)化。在本次研究中，對(duì)輪胎各部位膠料配方，尤其是胎面膠和胎肩墊膠配方進(jìn)行了優(yōu)化，如表1和2所示。配方優(yōu)化前后胎面膠性能如圖6和表3所示，胎肩墊膠性能如表4所示。可以看出，配方優(yōu)化后胎面膠的抗撕裂性能大幅提，胎面膠和胎肩墊膠的生熱顯著降低。

表1 胎面膠優(yōu)化前后配方 份

表2 胎肩墊膠優(yōu)化前后配方 份

表3 配方優(yōu)化前后胎面膠性能

表4 配方優(yōu)化前后胎肩墊膠性能

圖6 配方優(yōu)化前后胎面膠滯后損耗因子（tanδ）

3 胎圈耐久性能測試方法改進(jìn)

分析近年來公司中短途載重輪胎的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過對(duì)行業(yè)室內(nèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的分析，根據(jù)節(jié)能降耗的環(huán)保理念，公司對(duì)載重輪胎胎圈耐久性能試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改進(jìn)。為更好評(píng)估胎圈部位變形對(duì)輪胎性能的影響，胎圈耐久性能試驗(yàn)采用較低的充氣壓力，同時(shí)試驗(yàn)條件苛刻，以便在較短時(shí)間內(nèi)得到試驗(yàn)結(jié)果。公司最終確定載重輪胎胎圈耐久性能試驗(yàn)條件如下：胎面不打磨，充氣壓力為600 kPa，行駛速度為30 km·h-1，負(fù)荷為200%額定負(fù)荷，溫度為（38±3） ℃。在此條件下，胎圈耐久性能試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間達(dá)到60 h以上而未出現(xiàn)胎圈部位損壞現(xiàn)象，輪胎在實(shí)際使用中由于重載造成的胎圈損壞率就會(huì)大幅度降低。

4 改進(jìn)效果

采用公司改進(jìn)胎圈耐久性能測試方法對(duì)改進(jìn)12.00R20 18PR全鋼載重子午線輪胎進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，改進(jìn)輪胎的胎圈耐久性能試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間達(dá)到110.9 h，遠(yuǎn)超過公司標(biāo)準(zhǔn)。

表5 改進(jìn)輪胎胎圈耐久性能試驗(yàn)結(jié)果

按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》和GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能試驗(yàn)方法》對(duì)改進(jìn)輪胎進(jìn)行外緣尺寸測試以及進(jìn)行耐久性能、強(qiáng)度性能試驗(yàn)。測得充氣輪胎外直徑為 1 122 mm，斷面寬度為308 mm，磨耗標(biāo)志高度為2.4 mm。輪胎耐久性能和強(qiáng)度性能試驗(yàn)結(jié)果表6和7所示。可以看出，輪胎的外緣尺寸、耐久性能、強(qiáng)度性能均達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)。

表6 改進(jìn)輪胎耐久性能試驗(yàn)結(jié)果

表7 改進(jìn)輪胎強(qiáng)度性能試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語

改進(jìn)12.00R20 18PR全鋼載重子午線輪胎已投放市場，在實(shí)際使用中輪胎生熱降低，胎圈損壞現(xiàn)象明顯減少，使用壽命延長，使用效果良好。