185/60R14 82H TAXIPLUS出租車(chē)專(zhuān)用輪胎的設(shè)計(jì)

孔東東，鄭 濤，陳 強(qiáng)，劉 偉，李民軍

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

輪胎是汽車(chē)與地面直接接觸的唯一部件，與行車(chē)安全緊密相關(guān)，而出租車(chē)作為日常公共交通工具，其安全性更是關(guān)系到成千上萬(wàn)乘客的出行安全。在我國(guó)，出租車(chē)大多在城鎮(zhèn)或是城市郊區(qū)行駛，行駛速度不高，快速啟動(dòng)和制動(dòng)次數(shù)多，對(duì)輪胎的舒適性能要求偏低[1]，對(duì)輪胎的耐磨性能要求較高，且要求具有較好的節(jié)油性能。

為了進(jìn)一步細(xì)分市場(chǎng)，擴(kuò)大市場(chǎng)份額，同時(shí)滿(mǎn)足日益擴(kuò)大的出租車(chē)客戶(hù)群體的不同需求，我公司向市場(chǎng)推出了一款TAXIPLUS花紋系列出租車(chē)專(zhuān)用輪胎，產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后，得到廣大客戶(hù)的一致好評(píng)。現(xiàn)以185/60R14 82H TAXIPLUS出租車(chē)專(zhuān)用輪胎為例，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)情況簡(jiǎn)介如下。

1 技術(shù)要求

參照美國(guó)TRAEDI 2018標(biāo)準(zhǔn)、歐洲ETRTO 2018標(biāo)準(zhǔn)、《中國(guó)輪胎輪輞氣門(mén)嘴標(biāo)準(zhǔn)年鑒2019》和GB/T 2978—2018《轎車(chē)輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》要求[2-4]，確定185/60R14 82H TAXIPLUS輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 5.5J，充氣外直徑（D′） 575（565～580） mm，充氣斷面寬（B′）194（180～200） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 （300±10）kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 475 kg，速度級(jí)別 H。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

為防止胎冠部位胎體伸張，使用冠帶層周向箍緊胎體，因此設(shè)計(jì)時(shí)輪胎的外直徑膨脹率（D′/D）取值非常小，充氣后輪胎外直徑無(wú)太大變化。參考經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)D取574 mm，D′/D為1.002。

胎體采用高模量低收縮聚酯簾線，胎側(cè)膠料柔軟且膨脹率較小，輪胎充氣后，其斷面整體被90°低伸長(zhǎng)高強(qiáng)度帶束層鋼絲束縛，僅有較小的變化。綜合考慮，本設(shè)計(jì)B取195 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）為0.994 9。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

根據(jù)出租車(chē)專(zhuān)用輪胎實(shí)際使用的區(qū)間路段情況、設(shè)計(jì)的速度級(jí)別、載客情況等使用特點(diǎn)，b取值較大，以提高輪胎整體的驅(qū)動(dòng)性能和負(fù)荷性能。h的設(shè)計(jì)值與b的設(shè)計(jì)值有關(guān)，b設(shè)計(jì)值較大時(shí)，相應(yīng)的h設(shè)計(jì)值也較大，反之當(dāng)b設(shè)計(jì)值較小時(shí)，相應(yīng)的h設(shè)計(jì)值也較小。因此可以通過(guò)調(diào)整b與h的取值，優(yōu)化輪胎接地面積形狀和大小，用以均衡胎冠接地壓力，提高輪胎的牽引性能與耐磨性能[2-3]。本設(shè)計(jì)b取138 mm，h取6.1 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

通常胎圈與輪輞之間的間隙越小，車(chē)輛的整體運(yùn)行效果越好，但同時(shí)應(yīng)考慮輪胎裝卸難易程度，平衡各方因素，本設(shè)計(jì)d取350.1 mm。同時(shí)考慮到降低胎側(cè)剛性、增大彈性、改善輪胎的乘坐舒適性等方面因素，C取153 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

通常輪胎外輪廓的斷面水平軸位于整個(gè)輪胎斷面的最寬點(diǎn)，是該輪胎充氣后法向變形最大的位置，同時(shí)也是半鋼子午線輪胎胎體薄弱的地方，因此斷面水平軸位置對(duì)輪胎的使用性能和壽命都有很大的影響，由于出租車(chē)專(zhuān)用輪胎胎體簾線整體設(shè)計(jì)為徑向排列，故胎圈、鋼絲圈位置的應(yīng)力比較大，可以通過(guò)上移斷面水平軸來(lái)減小下胎側(cè)區(qū)域的應(yīng)力和胎圈部位的應(yīng)力。綜合考慮，H1/H2取0.984 3。

圖1示出了輪胎斷面輪廓。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

胎面采用TAXIPLUS型花紋，為變節(jié)距花紋，包含長(zhǎng)型花紋M型25節(jié)、長(zhǎng)型花紋L型21節(jié)、短型花紋S型14節(jié)，總計(jì)60個(gè)花紋周節(jié)。胎面花紋采用3條溝槽設(shè)計(jì)，具有驅(qū)動(dòng)性能、散熱性能、耐磨性能和操控性能好等優(yōu)點(diǎn)。出租車(chē)專(zhuān)用輪胎的胎肩部位膠料采用低生熱膠料配方，專(zhuān)為出租車(chē)高耐磨、高行駛里程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。花紋深度為8.4 mm，整體花紋海陸比均衡，花紋飽和度為68.46%。

胎面斷面及花紋展開(kāi)示意見(jiàn)圖2。

圖2 胎面斷面及花紋展開(kāi)示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面和胎側(cè)

根據(jù)出租車(chē)輪胎使用的實(shí)際路況，胎面采用三復(fù)合設(shè)計(jì)，即胎面膠、基部膠和側(cè)翼膠相搭配的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖3），胎面膠采用耐磨膠料配方，以提高輪胎的耐磨性能，應(yīng)對(duì)出租車(chē)輪胎市場(chǎng)需求；基部膠采用高緩沖膠料配方，能夠很好地釋放來(lái)自胎面的應(yīng)力，在保證輪胎高速性能的同時(shí)提升輪胎的耐磨性能。胎側(cè)采用雙復(fù)合設(shè)計(jì)，為胎側(cè)膠和耐磨膠相搭配的結(jié)構(gòu)。胎面和胎側(cè)半部件均使用三復(fù)合擠出機(jī)擠出，設(shè)備精度高，半部件擠出尺寸穩(wěn)定。

圖3 胎面結(jié)構(gòu)示意

3.2 帶束層和冠帶層

由于采用了2層帶束層加1層錦綸冠帶層結(jié)構(gòu)，輪胎的高速性能和耐磨性能優(yōu)異，符合出租車(chē)專(zhuān)用輪胎產(chǎn)品要求。當(dāng)輪胎在城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及城鄉(xiāng)結(jié)合處等路面行駛時(shí)，帶束層可以很好地箍緊胎體，以減小胎面部位的周向變形，輪胎整體尺寸的穩(wěn)定性好，且在輪胎的耐磨性能和操縱性能等方面有著正向作用。1#和2#帶束層均采用3×0.30HT高滲透性鋼絲簾線。冠帶層為保護(hù)層，采用單根寬度為15 mm的錦綸66冠帶條帶張力纏繞而成，有較強(qiáng)的箍緊性能和抗撞擊性能，能夠防止胎面與帶束層之間發(fā)生脫層，起到很好的保護(hù)作用，同時(shí)又可以緩沖胎面受到的沖擊力，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，在輪胎翻新次數(shù)提升方面有正向作用。

3.3 胎體

胎體使用高模量低收縮聚酯簾線，胎體簾布的壓延密度為105根·dm-1，胎體安全倍數(shù)為8.6。聚酯簾線的滲膠性能好，硫化后成品輪胎胎體整體的變形率小，因此胎圈部位的變形率小，不易出現(xiàn)并胎圈現(xiàn)象，同時(shí)胎圈部位的支撐能力好，有利于輪胎的裝卸操作，二、三級(jí)輪胎經(jīng)銷(xiāo)商及運(yùn)營(yíng)出租車(chē)司機(jī)對(duì)此滿(mǎn)意度均較高。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用直徑為1.295 mm的鍍鋅銅回火高強(qiáng)度鋼絲，單根胎圈鋼絲覆膠后的直徑為1.60 mm，覆膠的粘合性能好，鋼絲圈不易散頭，與三角膠能很好地粘合，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。鋼絲圈安全倍數(shù)為8.3。

3.5 成型

采用一次法成型機(jī)成型，成型機(jī)機(jī)頭直徑為335 mm，機(jī)頭設(shè)計(jì)寬度為365 mm，胎坯成型時(shí)的預(yù)定型寬度為325 mm。一次法成型機(jī)工藝參數(shù)穩(wěn)定性高，設(shè)備程序和機(jī)械定位精度高，胎坯成型后各半部件貼合密實(shí)，保證了成品輪胎質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.6 硫化

采用液壓硫化機(jī)和氮?dú)饬蚧に嚵蚧淮味ㄐ蜁r(shí)氮?dú)鈮毫椋?.04～0.07） MPa，二次定型時(shí)氮?dú)鈮毫椋?.06～0.11） MPa，高壓蒸汽壓力為（1.5～1.7） MPa，高壓氮?dú)鈮毫椋?.0～2.1）MPa，硫化溫度為177 ℃[5-7]，總硫化時(shí)間為12.4 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測(cè)量方法》測(cè)量成品輪胎外緣尺寸。安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下的D′和B′分別為575和194 mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

強(qiáng)度性能按照Q/B QP 01—2018《轎車(chē)子午線輪胎強(qiáng)度試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，輪胎的充氣壓力為180 kPa。結(jié)果表明，輪胎第1—4點(diǎn)破壞能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，第5點(diǎn)破壞能為608.7 J，為標(biāo)準(zhǔn)值的187%，強(qiáng)度性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.3 耐久性能

耐久性能按照Q/B NP 01—2018《轎車(chē)子午線輪胎耐久性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表1所示。

表1 成品輪胎耐久性能

從表1可以看出，輪胎累計(jì)行駛44 h后停止試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎目測(cè)未發(fā)生損壞，成品輪胎耐久性能超過(guò)設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 高速性能

高速性能按照Q/B GP 04—2018《轎車(chē)子午線輪胎高速性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，輪胎累計(jì)行駛1.5 h后停止試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎目測(cè)未發(fā)生損壞，高速性能優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 成品輪胎高速性能

5 結(jié)語(yǔ)

185/60R14 82H TAXIPLUS出租車(chē)專(zhuān)用輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、高速性能和耐久性能均達(dá)到設(shè)計(jì)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。該系列產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后，其使用情況反饋良好，優(yōu)于以往同類(lèi)產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量得到客戶(hù)的認(rèn)可與好評(píng)，在提升公司知名度的同時(shí)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。