700×25C無內胎公路車輪胎的設計

葉 之，羅乃良，許 敏

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著自行車無內胎輪胎的普及[1]，700×25C公路車準無內胎輪胎逐漸進入客戶的視野，尤其是在競速方面，越來越受到賽車選手的青睞，700C無內胎輪胎的使用率越來越高[2-3]。為滿足市場需求，提升產品競爭力，我公司開發了700×25C無內胎公路車輪胎，現將有關設計情況介紹如下。

1 技術要求

根據GB/T 7377—2017《力車輪胎系列》，確定700×25C無內胎輪胎的技術參數為：標準輪輞622×15C，新胎斷面寬 25 mm，外直徑（D0）677 mm，輪胎最大寬度（Wmax） 26 mm，最大外直徑（Dmax） 683 mm，推薦氣壓 700 kPa，推薦負荷 75 kg。本設計在標準氣壓下，輪胎充氣斷面寬（S）為（25±2） mm，充氣外直徑（D）為（677±6）mm。

2 結構設計

2.1 花紋設計

本花紋設計為光面花紋，表面進行電火花處理，花紋表面粗糙度放電取值為9A，花紋展開如圖1所示。

圖1 輪胎花紋展開示意

花紋設計深度：冠部為0.6 mm，至胎肩部約為0.15 mm，中間平緩過渡。該花紋具有低滾動阻力、低噪聲、高抓著力的特點。由于花紋無方向性，因此輪胎安裝時也無需考慮是否裝反。

2.2 斷面設計

700×25C無內胎公路車輪胎的整體胎殼寬度較小，輪輞也偏窄，如果按傳統的輪胎結構設計，其裝胎充氣會比較困難，因此本設計參考傳統輪胎的尺寸及充氣后的尺寸，擬定輪胎輪廓長度為68.4 mm，斷面高度為25.8 mm。由于我國暫無700×25C無內胎公路車輪胎輪輞標準，本設計參照歐洲標準700C無內胎輪胎輪輞進行結構設計。輪輞結構如圖2所示。

圖2 無內胎輪胎輪輞結構

本設計輪胎胎圈寬度為4 mm，著合直徑為620 mm，胎圈采用多段曲線結構，以確保實際嵌合后能盡可能填充輪輞胎唇部位，提高胎圈防漏性能。輪胎斷面輪廓如圖3所示。

圖3 輪胎斷面輪廓示意

輪胎與輪輞之間的配合為過盈配合，若過盈量太大，會導致輪胎安裝困難，胎圈無法嵌合到輪輞胎唇座上，影響輪胎的使用及安全性能；若過盈量太小，則胎圈與輪胎配合不緊密，容易造成輪胎的裝車線浮出不均勻，造成輪胎跳動偏擺，影響輪胎的使用及安全性能[4-5]。

3 施工設計

3.1 胎面

本設計胎面冠部采用強抓著力、抗濕滑性能優異的膠料[6-7]，側部采用清潔、耐臭氧老化性能優良的膠料。冠部厚度為1 mm，側部厚度為0.5 mm。

3.2 胎體

胎體是輪胎的主要受力部位，在很大程度上決定著輪胎的充氣形狀以及無內胎輪胎的保氣性能[8-9]。本設計胎體采用120TPI單層簾布反包并外貼1層NN60帆布。120TPI簾布具有輕量化和強度高的特性，可明顯減小整胎質量，而NN60帆布具有防刺扎、保氣作用，確保輪胎在使用過程中避免刺穿擦傷胎側而導致輪胎出現漏氣現象。

3.3 鋼絲圈

胎圈部位承受著輪胎行駛過程中的內壓制動力矩、離心力以及輪輞的過盈力，因此要求其有超強的抗拉能力。本設計采用2×7多股Kevlar鋼絲，鋼絲周長為1 951 mm。與傳統鋼絲相比，其最大優點是質量小，在同等質量下，其抗拉強度是傳統鋼絲的5倍，安全倍數滿足設計要求。

3.4 成型與硫化

成型采用中國臺灣有為工業股份有限公司的711.2 mm（28英寸）彈簧反包成型機。

硫化采用膠囊硫化，選用我公司開發的700×25C膠囊，配合專用700C膠囊夾盤，外溫蒸汽壓力為（0.72±0.02） MPa，溫度為（171±2） ℃，總硫化時間為5.5 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

安裝在標準輪輞上的成品輪胎在標準氣壓下，按照HG/T 2906—2017《力車輪胎靜負荷性能試驗方法》充氣停放3 h后測量輪胎的外緣尺寸。輪胎的D為675.2 mm，4點平均S為23.6 mm，均符合設計要求。

4.2 強度性能

成品輪胎的強度性能按照GB/T 9749—2008《力車輪胎性能試驗方法》測試。試驗條件為：溫度 25.4 ℃，氣壓 500 kPa，壓頭直徑 7.9 mm。成品輪胎的強度性能測試結果如表1所示。

表1 成品輪胎的強度性能測試結果

從表1可以看出，輪胎強度性能試驗結束后未壓穿，其破壞能平均值為8.2 J，滿足標準要求（破壞能大于7 J）。

4.3 脫圈水壓試驗

脫圈水壓試驗按照GB/T 9749—2008進行，設定水壓的標準氣壓為800 kPa，爆破時壓力為1 066 kPa，安全倍數為1.3，符合標準要求。

4.4 靜態氣密性能

無內胎輪胎對氣密性能的要求較高，因此對輪胎靜態氣密性能進行測試。輪胎灌注自補液35～40 mL，并充氣至最大胎側壓力后多次搖動及轉動，完成后進行4 d的氣壓檢測。初始壓力（最大胎側壓力）為755 kPa，第1—4 d的氣壓測試結果分別為653，685，699和713 kPa。

經計算，700×25C輪胎第1—4 d的平均每天壓力喪失值為66.25 kPa，滿足最大允許壓力喪失值（67.5 kPa）的要求，其靜態氣密性能滿足設計要求。

4.5 耐久性能

成品輪胎的耐久性能按照GB/T 1702—2017《力車輪胎》測試。試驗條件為：氣壓 700 kPa，標準負荷 65 kg，試驗速度 40 km·h-1，試驗時間 ≥75 h。輪胎行駛75 h后，累計行駛里程為3 000 km，輪胎正常，符合國家標準要求。

5 結語

本設計700×25C無內胎公路車輪胎的外緣尺寸、強度性能、脫圈水壓試驗、靜態氣密性能和耐久性能均達到國家標準要求，目前正在進行實際道路試驗。