9.5R17.5無內胎全鋼載重子午線輪胎的設計

楊俊坤，曾 清，楊利偉，黃曉麗，熊永翠

（四川凱力威科技股份有限公司，四川 簡陽 641400）

近年來，國外市場對無內胎全鋼載重子午線輪胎的需求量越來越大，16系列產品逐漸被無內胎產品替代。為適應國外市場的需求，我公司開發了9.5R17.5無內胎全鋼載重子午線輪胎替代8.25R16系列出口產品。現將產品設計情況介紹如下。

1 技術要求

參考ETRTO—2009《歐洲輪胎輪輞標準》，確定9.5R17.5無內胎全鋼載重子午線輪胎的技術參數為：標準輪輞 6.75，充氣外直徑（D′） 842（830.1～853.9） mm，充氣斷面寬（B′） 240（230.4～249.6） mm，標準充氣壓力 750 kPa，標準負荷（單胎/雙胎） 1 850/1 750 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

子午線輪胎冠部具有周向箍緊胎體的帶束層，因此輪胎充氣后外直徑的膨脹較小。在設計時，D的選取與標準值相差不大，根據設計經驗，同時結合我公司的工藝條件，本次設計外直徑膨脹率（D′/D）取1.005，D為838 mm。

子午線輪胎充氣后的斷面寬變化比較復雜，影響因素較多，胎體鋼絲、帶束層的結構和角度以及胎圈著合寬度均影響輪胎斷面寬膨脹率，同時還要考慮到在實際使用過程中的雙胎并裝，以避免雙胎并裝時由于負荷過大而出現相互摩擦造成輪胎早期損壞。綜合上述原因，并結合公司的生產工藝情況，本次設計斷面寬膨脹率（B′/B）為1.0，B為240 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎胎面冠部輪廓的主要參數，對輪胎的耐久性能、耐磨性能、抓著性能和滾動阻力有很大影響。根據該系列輪胎的花紋特點和使用條件，為確保輪胎在行駛過程中與路面具有最大接地面積，以提高輪胎的耐磨性能，同時由于全鋼輪胎采用多層鋼絲簾線帶束層，因此應取較小的h，如果h較大，會減小輪胎的接地面積，降低輪胎耐磨性能和抓著性能。根據無內胎輪胎設計經驗，b/B和h/H（H為斷面高）分別為0.70～0.85和0.03～0.05時，輪胎性能最佳。本次設計b/B取0.75，b為180 mm，h/H取0.040 4，h為8.0 mm，H為198 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d的取值應滿足輪胎裝卸方便和與輪輞緊密配合的要求，對于無內胎輪胎而言，與輪輞之間的配合是影響輪胎氣密性的關鍵因素之一。根據以往設計經驗，本次采用過盈配合設計，d取442 mm。該規格輪胎標準輪輞為6.75，考慮到胎圈受力分布情況以及輪胎與輪輞之間的裝配情況，同時結合公司以往的設計經驗，本次著合寬度采用加大設計，取184 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于輪胎斷面最寬處，是全鋼載重子午線輪胎胎側最薄、變形最大的部位。H1/H2取值對輪胎的使用性能影響較大。取值較小時，斷面水平軸向胎圈方向移動，容易造成胎圈部位早期損壞；取值較大時，斷面水平軸向胎肩方向移動，容易引起肩部早期脫層和異常磨損等。H1/H2一般取0.8～1.2，本次設計H1/H2取1.020 4。

2.5 胎面花紋

胎面花紋設計對輪胎耐磨性能、抗濕滑性能、轉彎性能有較大的影響。本次設計胎面采用4條線形花紋，肩部花紋塊上均設有深度為8 mm的淺溝，可以促進胎面散熱，減少肩空缺陷。花紋深度為14 mm，花紋飽和度為74%，花紋周節數為54。胎面花紋展開如圖1所示。

圖1 胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用整塊擠出設計，為滿足耐磨性能的要求，采用雙復合擠出機擠出，胎面底部貼粘合膠片。胎面半成品胎肩寬度為160 mm，占成品輪胎行駛面寬度約89%，冠部厚度為15 mm，胎肩厚度為20 mm，胎面結構如圖2所示。

圖2 胎面結構示意

3.2 胎體

考慮輪胎的負荷能力，本次設計胎體采用直徑較小、強度較高且具有外纏絲的3×0.24＋9×0.225＋0.15HT鋼絲簾線，安全倍數為8.1，滿足使用要求。胎體鋼絲簾布采用雙面覆膠法，在S型四輥壓延機上生產，壓延厚度為2.1 mm。

3.3 帶束層

本次設計采用0°帶束層結構，1#和2#帶束層采用3×0.20＋6×0.35HT鋼絲簾線，3#帶束層采用鋼絲直徑較小、密度較低的5×0.30HI鋼絲簾線，1#和2#帶束層鋼絲簾線密度均為50 根·dm-1，角度分別為24°和15°，3#帶束層鋼絲簾線密度為40 根·dm-1，角度為15°，方向為左右左，帶束層安全倍數達到6.2。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ1.65 mm鍍銅回火胎圈鋼絲，鋼絲覆膠后直徑為1.8 mm，呈斜六角形排列，排列方式為7-8-9-8-7-6，共45根，鋼絲圈直徑為449 mm，安全倍數為7.9，保證胎圈有足夠的強度和剛性。

3.5 成型與硫化

成型采用兩鼓一次法成型機，采用側包冠成型工藝，部件接頭按一定的角度錯開均勻分布，接頭部位滾壓平整，可保證輪胎質量的穩定性。

硫化采用機械式硫化機，硫化工藝采用常規過熱水硫化，硫化條件為：外部蒸汽壓力 （0.39±0.02） MPa，外溫 （151±2）℃，內壓 （2.5±0.05） MPa，內溫 （170±2） ℃，總硫化時間 48 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》進行測量，結果表明，成品輪胎在標準輪輞、標準充氣壓力下的外直徑為841 mm，斷面寬為239 mm，均符合設計要求。

4.2 強度性能

按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行成品輪胎強度性能試驗，試驗條件為：充氣壓力 750 kPa，壓頭直徑 19 mm。試驗結果表明，輪胎第5點未刺穿[第5點破壞能為14PR對應的國家標準規定值（712 J）的200%]，成品輪胎強度性能良好，符合國家標準和國際標準的要求。

4.3 耐久性能

按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行成品輪胎耐久性試驗，試驗條件為：充氣壓力 750 kPa，額定負荷 1 850 kg，試驗速度 70 km·h-1，完成國家標準規定的程度后，繼續每隔10 h增大10%的負荷進行試驗，負荷率達到150%后不再增大，直到輪胎損壞為止。試驗結果表明，成品輪胎累計行駛時間為118 h，試驗結束時輪胎胎肩脫層，成品輪胎耐久性能良好，符合國家標準和國際標準的要求。

5 結語

9.5R17.5無內胎全鋼載重子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強度性能和耐久性能均符合設計要求以及國家標準和國際標準要求。該產品的研制成功，擴大了我公司產品覆蓋面，該產品投放市場后，深受客戶的喜愛，為公司創造了較好的經濟效益和社會效益。