9.00R2016PR全鋼載重子午線輪胎胎圈的優化設計

袁定軍

[中策橡膠（建德）有限公司，浙江 建德 311606]

目前，歐美等發達國家與地區90%以上的載重汽車裝配了全鋼載重子午線輪胎，我國載重輪胎的子午化率也已經達到了65%以上。隨著我國國民經濟的快速發展，現有的汽車保有量無法滿足日益增長的物資運輸的要求。受利益驅動，載重汽車的實際載荷往往超出額定載荷的1～3倍；而車輛載荷大，導致輪胎胎圈部位承受的應力大，屈撓變形增大，易造成胎圈空、胎圈裂以及胎圈爆破等問題[1-3]。

胎圈斷面形狀對輪胎性能影響很大，提高胎圈部位強度、改變鋼絲圈結構形式、調整耐磨膠和三角膠形狀以及胎圈各部位膠料配方等都是提高胎圈性能的有效方法[4-9]。但改變鋼絲圈結構形式需要調整現有鋼絲圈形狀和工藝；提高胎圈部位強度需要增加鋼絲根數，會造成胎圈材料過多、胎圈強度過剩和成本過大等問題。

考慮到市場退賠的9.00R2016PR全鋼載重子午線輪胎胎圈損壞部位以胎體簾布反包端點和鋼絲圈包布外側端點為主，極少數在鋼絲圈包布內側端點，本工作通過調整胎體簾布反包端點、鋼絲圈包布差級，加貼1或2層1870dtex/2V2錦綸包布對鋼絲圈包布端點和胎體簾布反包端點進行保護，以期提高胎圈性能。

1 原方案

針對9.00R2016PR輪胎市場退賠情況，選定胎圈損壞退賠約占65%的花紋輪胎進行試驗。

9.00 R2016PR輪胎采用三鼓膠囊成型機成型，胎圈設計原方案如下。

原方案（正常施工工藝）為：胎體簾布寬度775 mm（外側距中定位387.5 mm），鋼絲圈包布寬度 125 mm（鋼絲圈包布內側距中定位251 mm），內襯層上覆膠片寬度 50 mm（膠片距中定位224 mm，以保護鋼絲圈包布內側端點）。其半成品左側貼合示意見圖1。

圖1 原方案半成品左側貼合示意

原方案輪胎的胎圈部位照片見圖2。

圖2 原方案輪胎的胎圈部位照片

按照企業標準對原方案輪胎進行胎圈耐久性能快速測試，輪胎充氣前先磨去胎面花紋，轉鼓直徑為（1700±17） mm，充氣壓力為單胎最大負荷對應充氣壓力×80%，試驗負荷為單胎最大負荷×200%，試驗速度為50 km·h-1，按試驗負荷和速度跑至輪胎損壞為止。結果表明，原方案輪胎累計行駛了19.33 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓。

2 優化方案

2.1 方案初選

為了在提高胎圈性能的同時兼顧材料成本，設計試驗方案A和B。

方案A：胎體簾布寬度 775 mm（外側距中定位387.5 mm），鋼絲圈包布寬度 105 mm（比原方案減小20 mm，且鋼絲圈包布內側距中定位由251 mm調整為271 mm，即同步外移20 mm），內襯層上覆膠片寬度 50 mm（膠片距中定位由224 mm調整為246 mm，即考慮不同花紋施工通用性，同步外移22 mm，以保護鋼絲圈包布內側端點）。胎坯胎圈外側貼2層1870dtex/V2錦綸包布，2層錦綸包布外側距中定位分別為407和397 mm，差級10 mm；胎圈外側鋼絲圈包布端點比胎體簾布反包端點低11.5 mm。其半成品左側貼合示意見圖3。

圖3 方案A半成品左側貼合示意

方案B：胎體簾布寬度 750 mm（外側距中定位由387.5 mm調整為375 mm，單邊減小12.5 mm），鋼絲圈包布寬度 105 mm（比原方案減小20 mm，且鋼絲圈包布內側距中定位由251 mm調整為285 mm，同步外移34 mm），內襯層上覆膠片寬度 50 mm（膠片距中定位由224 mm調整為246 mm，即考慮不同花紋施工通用性，同步外移22 mm，以保護鋼絲圈包布內側端點）。胎坯胎圈外側貼2層1870dtex/V2錦綸包布，2層錦綸包布外側距中定位分別為407和397 mm，差級10 mm；胎圈外側鋼絲圈包布端點比胎體簾布反包端點高15 mm。其半成品左側貼合示意見圖4。

圖4 方案B半成品左側貼合示意

方案A輪胎的胎圈部位照片見圖5。

圖5 方案A輪胎的胎圈部位照片

按照企業標準對方案A和B輪胎進行胎圈耐久性能快速測試。結果表明：方案A輪胎累計行駛了37.53 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓；方案B輪胎累計行駛了17.08 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓。

由此可知，方案A輪胎的胎圈耐久性能明顯優于原方案輪胎，方案B輪胎則遜于原方案輪胎，因此方案B不適用，對方案A進一步優化。

2.2 方案優化

方案A的胎體簾布寬度、鋼絲圈包布寬度和內襯層上覆膠片寬度不變，其他方面進一步優化得方案A1和A2。

方案A1：胎坯胎圈外側貼1層1870dtex/2V2錦綸包布（外側距中定位407 mm）；胎圈外側鋼絲圈包布端點比胎體簾布反包端點低11.5 mm。其半成品左側貼合示意見圖6。

圖6 方案A1半成品左側貼合示意

方案A2：胎坯胎圈外側貼1層1870dtex/2V2錦綸包布（外側距中定位407 mm）；內側貼1層1870dtex/2V2錦綸包布（外側距中定位286 mm）；胎圈外側鋼絲圈包布端點比胎體簾布反包端點低11.5 mm。其半成品左側貼合示意見圖7。

圖7 試驗方案A2半成品左側貼合示意

方案A1和A2輪胎的胎圈部位照片如圖8和9所示。

圖8 方案A1輪胎的胎圈部位照片

圖9 方案A2輪胎的胎圈部位照片

按照企業標準對方案A1和A2輪胎進行胎圈耐久性能快速測試。結果表明：方案A1輪胎累計行駛了25.47 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓；方案A2輪胎累計行駛了51.62 h，輪胎損壞形式為胎圈起鼓。

上述試驗結果表明，胎圈耐久性能由好到差依次為：方案A2輪胎（胎坯胎圈外側、內側各貼1層錦綸包布），方案A輪胎（胎坯胎圈外側貼2層錦綸包布），方案A1輪胎（胎坯胎圈外側貼1層錦綸包布），原方案輪胎（胎坯胎圈外側不貼錦綸包布）。

由此可知，輪胎胎圈部位加貼1 或2 層1870dtex/2V2錦綸包布（含外側和內側各貼1層）對鋼絲圈包布端點或胎體簾布反包端點進行保護，可以大幅提高輪胎的胎圈耐久性能。實際生產中，應根據輪胎實際負荷情況、市場反饋及設計成本要求，采取適宜的加貼錦綸包布形式來提高輪胎胎圈耐久性能。

3 結語

本工作從提高9.00R2016PR全鋼載重子午線輪胎胎圈性能入手，在現有輪胎斷面的基礎上，對胎圈設計方案進行優化，即胎圈部位根據具體輪胎負荷情況和設計成本要求，加貼1或2層1870dtex/2V2錦綸包布（含外側、內側各貼1層）對鋼絲圈包布端點或胎體簾布反包端點進行保護，從而大幅提高了輪胎胎圈耐久性能，有效降低了輪胎胎圈空、胎圈裂的退賠率。優化輪胎投放全國市場后，受到用戶的一致好評。