6.00R14LT全鋼微型載重子午線輪胎的設計

劉 穎，隋海濤，史立芬，賈 珍，劉曉芳

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

隨著城際運輸和物流行業的迅猛發展，市場要求輕型卡車充分發揮重載、舒適、高速的特點。目前現有斜交輪胎及半鋼子午線輪胎已無法滿足新的市場要求，而全鋼子午線輪胎在安全、性能和環保等方面較斜交輪胎和半鋼子午線輪胎有明顯優勢。為滿足市場需求，我公司開發了6.00R14LT全鋼微型載重子午線輪胎，取得了良好的效果。現將產品設計情況簡單介紹如下。

1 技術要求

根據GB/T 2977—2008《載重汽車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》，確定6.00R14LT全鋼微型載重子午線輪胎的技術參數為：標準輪輞 41/2，充氣外直徑（D′） 680（671～689） mm，充氣斷面寬（B′） 170（164～176） mm，標準充氣壓力 450 kPa，標準負荷 690 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

根據全鋼微型載重子午線輪胎的特點和車輛實際使用情況，結合我公司的工藝條件以及相近規格產品的設計經驗，本次設計外直徑膨脹率（D′/D）取1.003，則D取678 mm；斷面寬膨脹率（B′/B）取1.012，則B取168 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧高度（h）

b和h影響輪胎的抓著、轉向、牽引和磨耗等性能。增大b值，減小h值，可以增大輪胎的接地面積，滿足接地應力均勻和耐磨性能的要求。綜合考慮，本次設計b取128 mm，h取4.5 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

為保證輪胎與輪輞間緊密配合，減少相互之間的位移與摩擦，輪胎與輪輞采取過盈配合設計。輪輞直徑為354.8 mm，d取353.8 mm。

胎趾位置形狀影響輪胎的剛度和負荷性能，結合輪輞尺寸，本次設計C取127 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，是輪胎胎側最薄處，變形量最大。斷面水平軸位置影響輪胎胎肩與胎圈部位應力分布。H1/H2取值過大，易造成胎肩脫層等缺陷，取值過小，則下胎側部位的應力過大，易造成輪胎早期損壞。根據該規格輪胎使用條件，將斷面水平軸位置上移，以減少胎圈部位的應力，提高負荷能力。一般H1/H2取0.9～1.2，綜合考慮使用要求和耐久性能等，本次設計H1/H2取1.15。

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

胎面花紋影響輪胎的操縱、抓著、舒適、轉向、安全和噪聲等性能，結合輪胎的使用需要，本次設計采用全輪位的條形花紋設計，采用3條曲折溝花紋樣式。條形花紋滿足了輪胎導向和牽引性能要求；3條曲折花紋溝設計可以提高輪胎的抓著性能，起到防夾石子作用的同時可以保證較寬的花紋溝寬度，從而保證輪胎良好的排水性能。胎肩花紋設計利于散熱，以改善胎肩脫層現象；胎面花紋采用仿生設計，使輪胎具備優良的操控性能；縱橫兼顧的花紋設計，具有極佳的綜合性能；邊部較寬的花紋條設計，提高了肩部剛性，防止偏磨，同時提高了高速和耐久性能。花紋深度為11.0 mm，花紋飽和度為75%，花紋周節數為41。

胎面花紋展開示意和輪胎三維造型分別如圖2和3所示。

圖2 胎面花紋展開示意

圖3 輪胎三維造型示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面總寬度為155 mm，胎面冠部寬度為125 mm，中部厚度為12 mm，胎肩厚度為14.5 mm。

胎面結構如圖4所示。

圖4 胎面結構示意

3.2 帶束層

帶束層骨架材料決定了輪胎冠部強度和剛度，影響輪胎的磨耗、轉向和安全等性能。本次設計采用2層帶束層結構，均采用0.365＋6×0.35 HT鋼絲簾線，鋼絲簾線密度為50根·dm-1。1#和2#帶束層角度分別為24°和18°，方向分別為左和右。帶束層安全倍數達到10。

3.3 胎體

胎體骨架材料影響輪胎的胎側剛性、轉向性能和操縱穩定性。根據輪胎使用路況及設計負荷情況，本次設計胎體采用3×0.24/9×0.225＋0.15鋼絲簾線，簾布壓延厚度為2.2 mm，采用壓延厚度自動調整裝置來保證鋼絲簾布的厚度穩定，從源頭上保證輪胎質量。胎體安全倍數達到15。

3.4 胎圈

胎圈采用六角形鋼絲圈，鋼絲圈采用Ф1.55 mm鍍青銅回火鋼絲，覆膠后直徑為1.65 mm，排列方式為4-5-4-3。鋼絲圈采用單根纏繞法生產。胎圈具有足夠的強度和剛性以滿足使用要求，安全倍數達到9。

3.5 成型

采用一次法兩鼓成型機成型，機頭直徑為340 mm，機頭寬度為395 mm。采用側包冠的成型工藝，半部件接頭按照固定角度錯開分布，嚴格控制成型過程中定位及滾壓參數，保證胎坯和成品質量以及輪胎動平衡性能。

3.6 硫化

采用雙模定型硫化機硫化，采用過熱水硫化工藝，硫化條件為：外部蒸汽溫度 （156±2） ℃，過熱水壓力 （2.8±0.1） MPa，溫度 （170±2） ℃，總硫化時間 38 min。硫化后成品輪胎無過硫和缺膠等現象。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》測量。結果表明，安裝于標準輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下的充氣外直徑和斷面寬分別為675和166 mm，符合設計要求。

4.2 強度性能

強度性能按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》進行測試，試驗條件為：充氣壓力 450 kPa，壓頭直徑 19 mm。試驗結果表明，輪胎破壞能為1149.6 J，為國家標準規定值（514 J）的223.7%，輪胎強度性能良好，滿足國家標準要求。

4.3 耐久性能

耐久性能按照企業標準進行測試，試驗條件和結果如表1所示。

從表1可以看出，成品輪胎累計行駛時間為150 h，試驗結束時輪胎未損壞，耐久性能符合企業標準要求（≥97 h）。

表1 耐久性試驗條件和結果

4.4 高速性能

輪胎高速性能按照企業標準測試，試驗條件和結果如表2所示。

從表2可以看出，成品輪胎高速狀態下累計行駛時間為90 min，試驗結束時輪胎未損壞，符合企業標準要求（≥90 min）。

表2 高速性能試驗條件及結果

5 結語

6.00R14LT全鋼微型載重子午線輪胎的充氣外緣尺寸和強度性能均符合相應設計和國家標準要求，耐久性能和高速性能符合企業標準要求。該系列產品投放市場后，以其優良性能得到客戶的認可，為公司取得了良好的經濟和社會效益。