215/70R17.5 H168公路型輪胎的設計

劉 玄，楊和濤

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

近年來，隨著公共交通的發展以及乘客對車輛舒適性要求的提高，用于中小型巴士的215/70R17.5輪胎使用量越來越大。為了提升我公司在細分市場的份額，通過市場調研，設計開發了215/70R17.5 H168半鋼子午線輪胎。現將產品的設計情況簡介如下。

1 技術要求

根據GB/T 2977—2016，確定215/70R17.5 H168半鋼子午線輪胎的技術參數如下：輪輞 6.0，充氣外直徑（D′） 747（737～757） mm，充氣斷面寬（B′） 211（200～222） mm，標準充氣壓力 600 kPa，單胎標準負荷 1 320 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

合理設計輪胎的模具尺寸不僅能保證輪胎的充氣外緣尺寸，而且是輪胎獲得最佳使用性能的主要環節[1]，根據子午線輪胎的特點以及胎體骨架材料的特性，參照我公司現有產品的設計特點，斷面寬膨脹率（B′/B）取1.024，B為206 mm；子午線輪胎因為有帶束層以及冠帶層的束縛，外直徑變化很小，參照我公司現有產品的設計，外直徑膨脹率（D′/D）取1.007，D為742 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎使用性能的重要參數，對輪胎的接地面積、耐磨性能、牽引性能以及抓著性能影響較大[2]。本次設計b/B取0.816，b為168 mm，h/b取0.042，h為7 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

無內胎輪胎通過胎圈與輪輞的過盈配合設計保證氣密性以及脫圈性能。過盈面積過小，輪胎與輪輞的嵌合壓縮比小，輪胎在行駛過程中易與輪輞發生相對位移，導致制動力下降，嚴重時可能會導致轉向時輪胎與輪輞脫離，發生安全事故；過盈面積過大，輪胎裝卸困難，易在裝配時將輪胎劃傷，且影響胎圈的安全性能。參考同類輪胎設計經驗，d取442.5 mm，C取178 mm，零模角度為21°/29°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎充氣后法向變形最大的位置，也是胎體最薄處。子午線輪胎胎體簾線為徑向排列，胎圈部位受力較大，斷面水平軸上移可以減小下胎側和胎圈區域的應力。因此本設計H1取76.0 mm，H2取73.8 mm，則H1/H2為1.03。

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

胎面花紋的設計對輪胎性能和使用壽命有很大影響，同時對地面的抓著力起到關鍵作用。本胎面采用縱向條形花紋設計，花紋深度為12 mm，花紋飽和度為70%，花紋周節數為75。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用分層設計，采用三復合擠出機擠出，冠部膠采用抗撕裂、抗刺扎的膠料配方，基部膠采用低生熱膠料配方。

3.2 帶束層

帶束層采用2+2層0°冠帶層設計，其中帶束層采用3+8×0.23ST鋼絲簾線，帶束層角度為26°；冠帶層采用錦綸簾線。帶束層安全倍數為9.5，符合我公司設計要求。

3.3 胎體

胎體采用2層2200dtex/2 DSP聚酯簾布，壓延厚度為1.3 mm，壓延密度為90根·dm-1，胎體安全倍數為12.7，符合我公司設計要求。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用直徑為1.5 mm的高強度胎圈鋼絲，排列方式為6+7+8+7+6，共34根，鋼絲圈直徑為446.5 mm，胎圈安全倍數為5.1。

3.5 成型

采用膠囊反包、指形正包成型機成型，機頭直徑為492 mm，機頭寬度為365 mm。胎體反包高度高于斷面水平軸，以增強下胎側的強度和剛性，提升輪胎耐久性能。

3.6 硫化

采用B型膠囊硫化機硫化，硫化條件為：外溫174 ℃，壓力 0.8 MPa，硫化時間 23 min。硫化輪胎無外觀瑕疵，滿足設計要求。

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進行測量，安裝在標準輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下的D′和B′分別為744和209 mm。

4.2 強度

按照GB/T 4501—2016進行成品輪胎強度性能測試，試驗結果表明，輪胎的最小破壞能為867.2 J，為標準要求的150%，強度性能良好。

4.3 耐久性能

按照GB/T 4501—2016進行成品輪胎耐久性測試，充氣壓力為600 kPa，標準負荷為1 320 kg，速度為90 km·h-1，在試驗負荷為標準負荷的75%，95%，115%下分別行駛4，6和24 h，完成標準規定程序后，每10 h負荷增大10%，累計行駛時間為61 h，試驗結束時負荷為標準負荷的145%，符合設計目標。

4.4 高速性能

按照GB/T 4501—2016進行成品輪胎高速性能測試，充氣壓力為600 kPa，負荷為1 188 kg，完成標準規定程序后，每行駛10 min，速度提高10 km·h-1，累計行駛時間為1.61 h，試驗結束時的速度為180 km·h-1，達到設計目標。

5 結語

本次設計的中小型巴士用215/70R17.5 H168半鋼子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強度性能、耐久性能和高速性能均符合標準要求，產品自投放市場后客戶評價良好，經濟效益和社會效益顯著。