385/65R22.5 24PR 164J AM211寬基子午線輪胎耐久性能的提高

王 雪，鞠 浩，孫宗濤，呂 偉，曲家玉，任世奪，黃孝鵬

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

隨著市場發展，輪胎逐漸向著子午化、無內胎化、低扁平化、單胎化等趨勢發展[1-2]。寬基輪胎采用單胎方式替代普通斷面輪胎的雙胎并裝方式，具有承載能力高、質量小、維護保養便利以及滾動阻力和油耗低的優勢，同時可以解決因雙胎并裝而引起的輪胎異常磨損等問題[3-5]。雖然寬基輪胎具有較多優勢，但輪胎低扁平化、高負荷和深花紋溝會影響其耐久性能[6-8]。為適應俄羅斯市場需求，我公司將385/65R22.5 AM211寬基子午線輪胎由20PR增大至24PR，單胎負荷由4 500 kg提升至5 000 kg。該輪胎多用于驅動輪位，花紋深度較大，對耐久性能提出了更高的要求。

本工作從骨架材料、胎肩墊膠、胎面和帶束層寬度等方面入手，進行提高385/65R22.5 24PR 164J AM211寬基子午線輪胎耐久性能的研究。

1 骨架材料

1.1 帶束層

采用4層帶束層結構，1#—3#帶束層均使用3 ＋8×0.33HT 鋼絲簾線，4#帶束層使用5×0.35HT鋼絲簾線，帶束層安全倍數為6.8，滿足研發要求[9-12]。

1.2 胎體

胎體采用3＋9＋15×0.20ST鋼絲簾線，安全倍數為9.2，滿足研發要求。

1.3 胎圈

鋼絲圈采用Φ1.83 mm胎圈鋼絲，排列方式為8-9-10-11-10-9，共57根。鋼絲圈安全倍數為8.0，滿足研發要求[9-12]。

通過對上述骨架材料進行評估，決定保持原有骨架材料不變，即24PR和20PR的385/65R22.5 AM211輪胎采用相同的骨架材料。

2 胎肩墊膠

胎肩墊膠結構如圖1所示。根據經驗，385/65R22.5 24PR輪胎的胎肩墊膠最大厚度仍保持6 mm比較適宜。

圖1 胎肩墊膠結構示意

3 胎面

結合該輪胎實際接地印痕略微內凹的特征，實際斷面肩部花紋溝底膠厚度略大，因此對胎面肩部口型設計進行優化，如圖2所示，即胎面肩部最大厚度由25.5 mm降至24.5 mm。

圖2 胎面肩部口型示意

4 帶束層寬度

全鋼子午線輪胎帶束層設計時要充分考慮各帶束層端點間的差級、帶束層端點與花紋溝的避讓問題，2#帶束層寬度與行駛面寬度之比（c）及胎冠與胎側的剛度比。本次設計帶束層寬度調整方案如表1所示。采用有限元分析軟件對胎肩部位進行仿真分析，對比帶束層寬度對輪胎外緣尺寸及胎肩部位應變能密度的影響，結果如表2所示。不同方案輪胎胎肩部位剪切應變云圖如圖3所示。

表1 帶束層寬度調整方案

表2 帶束層寬度對輪胎外緣尺寸及胎肩部位應變能密度影響的有限元分析結果

圖3 不同方案輪胎胎肩部位剪切應變云圖

從表1和2以及圖3可以得出以下結論。

（1）方案1—4帶束層寬度調整對輪胎充氣斷面寬與充氣外直徑影響不大。

（2）與原方案相比，方案1增大了1#帶束層與2#帶束層、2#帶束層與3#帶束層的端點差值，由原來的10 mm差值調整到13 mm。方案1輪胎的胎肩部位應變能密度小于原方案輪胎，表明適當增大1#帶束層與2#帶束層、2#帶束層與3#帶束層的端點差值有助于提高輪胎的耐久性能。

（3）與方案1相比，方案2考慮到帶束層端點要避開花紋溝，將4#帶束層寬度減小。方案2輪胎胎肩部位的應變能密度小于方案1輪胎，方案2輪胎的耐久性能優于方案1輪胎。

（4）方案2—4。在保證1#帶束層與2#帶束層、2#帶束層與3#帶束層端點差值為13 mm，4#帶束層寬度不變的條件下，對c進行了調整，分別為91%，89%，86%。結果表明，c越小，輪胎胎肩部位的應變能密度越小，越有利于提高輪胎的耐久性能，理論上，方案4輪胎的耐久性能最佳。

可見，并非帶束層寬度越大，對輪胎的耐久性能越有利，而合理的帶束層寬度配置既有利于提高輪胎的耐久性能，又可以節約生產成本。

5 輪胎的耐久性能

采用優化胎面肩部口型設計和方案4試制385/65R22.5 24PR 164J AM211輪胎（其他半成品施工、成型和硫化工藝與原方案輪胎一致）進行耐久性能測試，試驗條件如表3所示。

表3 輪胎的耐久性能試驗條件

輪胎耐久性能試驗結果表明：試驗輪胎累計行駛時間為78 h，輪胎損壞形式為輪胎脫層；原方案輪胎累計行駛時間為60 h，輪胎損壞形式為胎冠爆破，可見通過對胎面肩部口型及帶束層寬度進行優化設計，輪胎的耐久性能顯著提高，增幅為30%，不僅達到國家標準要求的47 h，而且達到了企業標準要求的67 h，可以進入投產階段。

6 結論

本工作從骨架材料、胎肩墊膠、胎面和帶束層寬度等方面入手，結合有限元分析技術進行提高輪胎耐久性能的研究。通過對胎面肩部口型及帶束層寬度進行優化設計，顯著提高了385/65R22.5 24PR AM211寬基子午線輪胎的耐久性能，提高了產品的市場競爭力，同時優化了生產成本。