425/65R22.5寬基載重子午線輪胎斷面分析

王一囡，闕元元，蔡 慶

（北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，北京 100143）

近年來(lái)，低碳經(jīng)濟(jì)不斷推動(dòng)輪胎向降低油耗、減少排放、提高安全性方向發(fā)展，載重輪胎寬基化是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑之一。

1 寬基輪胎的概念及優(yōu)點(diǎn)

目前，寬基載重輪胎是指高寬比為0.65及以下的輪胎，其主要特征是扁平化、無(wú)內(nèi)胎化、寬輪輞。寬基輪胎具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）單胎代替并裝雙胎，無(wú)需內(nèi)胎和墊帶等配件，輪胎質(zhì)量減小20%左右，輪輞質(zhì)量減小38%左右，進(jìn)一步推進(jìn)汽車和輪胎的輕量化，使輪胎的滾動(dòng)阻力降低15%～20%，油耗降低3%～6%；同時(shí)，生產(chǎn)1條寬基輪胎的操作時(shí)間及水、電、氣等生產(chǎn)成本與生產(chǎn)1條普通輪胎相差不大，寬基輪胎的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性好[1]。

（2）承載能力增大，單胎承載能力高達(dá)4.5～6 t，有利于提高運(yùn)輸效率。

（3）行駛面寬，接地面積大，接地印痕和應(yīng)力分布均勻，運(yùn)行變形小、平穩(wěn)，對(duì)路面破壞小，生熱低，操控性能好，耐久性能高，使用壽命長(zhǎng)。

（4）輪胎安裝空間小，車輛底盤和車內(nèi)空間擴(kuò)大，輪胎拆裝和維修時(shí)間短，汽車底盤降低，穩(wěn)定性提高，減少了汽車故障率。

因此，無(wú)論從提高輪胎生產(chǎn)技術(shù)和科技含量，還是從推動(dòng)輪胎工業(yè)綠色化發(fā)展，我國(guó)都亟待發(fā)展寬基輪胎。

2 寬基輪胎斷面結(jié)構(gòu)特征

選取4個(gè)國(guó)外品牌的425/65R22.5寬基載重子午線輪胎，對(duì)比分析其斷面結(jié)構(gòu)。

2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

G（固特異）、Y（優(yōu)可豪馬）、M（米其林）和F（費(fèi)爾斯通）4個(gè)品牌的425/65R22.5載重子午線輪胎的胎冠、胎側(cè)、胎圈尺寸及結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 4個(gè)品牌輪胎的斷面結(jié)構(gòu)參數(shù)

從表1可以看出，除M品牌沒(méi)有胎圈加強(qiáng)層外，其他品牌都有，且只有M品牌的鋼絲圈是方形排列，其他品牌的鋼絲圈為圓形排列。

2.2 材料分布

425/65R22.5寬基載重子午線輪胎斷面的材料分布和參數(shù)如圖1和表2所示。

圖1 輪胎斷面材料分布示意

表2 材料分布圖所標(biāo)參數(shù)對(duì)應(yīng)的具體數(shù)據(jù) mm

3 寬基輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

根據(jù)斷面結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料分布圖，從以下幾方面進(jìn)行分析。

3.1 斷面水平軸位置

斷面水平軸位置即胎圈基部至斷面中心線高度與斷面中心線至胎冠高度的比值（H1/H2），對(duì)輪胎的使用性能影響較大，水平軸位置過(guò)低，易導(dǎo)致胎圈部位應(yīng)力集中，造成胎圈破壞；水平軸位置過(guò)高，易導(dǎo)致應(yīng)力集中于胎肩部位，造成胎肩脫層。因此水平軸位置的選取應(yīng)結(jié)合材料布置，使其最大變形部位在胎側(cè)最薄部位，一般H1/H2取值接近1[2]。4個(gè)品牌輪胎的H1/H2取值如表3所示。

表3 斷面水平軸位置

從表3可以看出，除M品牌外，其他品牌輪胎的H1/H2值接近或大于1。這是由于斷面水平軸略向上移可以減小胎圈部位的應(yīng)力。

3.2 行駛面寬度

行駛面寬度的選取應(yīng)綜合考慮多種影響因素，增大行駛面寬度可以加大輪胎與地面的接觸面積，進(jìn)而提高輪胎的耐磨性能，但太寬不僅會(huì)影響輪胎的速度性能，且增大了胎肩厚度，容易造成胎肩脫層。4個(gè)品牌輪胎的行駛面寬度（b）與斷面寬度（B）的比值如表4所示。

表4 行駛面寬度與斷面寬度的比值

從表4可以看出，b/B約為0.7。

3.3 帶束層寬度

帶束層是子午線輪胎的主要受力部件，決定著充氣輪胎的形狀及輪胎由內(nèi)壓引起的初始應(yīng)力。因此帶束層應(yīng)有足夠的剛性，以防止胎體鋼絲簾線在胎面冠部的伸張，確保輪胎與路面的接觸，從而形成均勻磨耗、行駛平穩(wěn)的性能要求。另外，帶束層寬度越大，越有利于控制從胎面到胎圈間的變形，將滯后損失減到最小。

由于寬基輪胎具有高寬比小、負(fù)荷能力要求較高的特點(diǎn)，為克服帶束層中間部位呈收縮狀態(tài)，張力下降，胎肩部位的帶束層張力上升，端點(diǎn)部位剪切力大和生熱高的問(wèn)題，寬基輪胎帶束層應(yīng)采用剛性大、強(qiáng)度高、易滲膠、抗疲勞性能好的鋼絲簾線，以防止胎冠部位伸張變形，從而保證輪胎的行駛穩(wěn)定性、耐久性和翻新性。

帶束層寬度和行駛面寬度的比值對(duì)輪胎的使用性能有著直接的關(guān)系。帶束層寬度與行駛面寬度的比值如表5所示。

表5 帶束層寬度與行駛面寬度的比值

從表5可以看出，帶束層寬度與行駛面寬度基本相同。

參考上述幾個(gè)品牌輪胎的斷面參數(shù)可見(jiàn)，行駛面寬度和帶束層寬度應(yīng)盡可能增大，行駛面寬度應(yīng)與帶束層寬度基本相同，且保證行駛面寬度與斷面寬度的比值為0.7左右。

3.4 胎肩厚度

胎肩厚度的設(shè)計(jì)對(duì)輪胎的高速轉(zhuǎn)彎及操縱性能有很大的影響。4個(gè)品牌輪胎胎肩厚度（g）與胎冠厚度（q）的比值如表6所示。

表6 胎肩厚度與胎冠厚度的比值

從表6可以看出，4個(gè)品牌輪胎的胎肩厚度較小，胎肩厚度接近胎冠厚度，這能有效提高輪胎的速度，但對(duì)輪胎的高速安全性有一定的影響。

3.5 胎體反包高度

胎體反包高度過(guò)大會(huì)造成載重輪胎早期裂口，反包高度過(guò)小則降低強(qiáng)度。胎體反包高度（t）與下胎體高度（H1）的比值如表7所示。

表7 胎體反包高度與下胎體高度的比值

從表7可以看出，t/H1取值在0.20～0.24之間。為改善輪胎的平順性和側(cè)向剛度，寬基載重子午線輪胎除在胎圈部位和胎側(cè)下部加胎圈包布外，還提高了簾布層反包高度。

4 結(jié)論

從以上分析可以看出，目前國(guó)外大公司425/ 65R22.5寬基載重子午線輪胎設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)和規(guī)律為：（1）斷面水平軸略向上移，以減小胎圈部位的應(yīng)力；（2）行駛面寬度和帶束層寬度應(yīng)盡可能增大，且二者基本相同，保證行駛面寬度與斷面寬度的比值為0.7左右；（3）為有效提高輪胎的速度，胎肩厚度與胎冠厚度基本相同；（4）胎體反包高度與下胎體高度的比值在0.20～0.24之間，并提高胎體簾布層反包高度。