7.50R16LT 14PR TX30全鋼輕型載重子午線輪胎的設(shè)計(jì)

李竹林

摘 要：介紹7.50R16LT 14PR TX30全鋼輕型載重子午線輪胎的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：外直徑796mm，斷面寬215mm，行駛面寬度154mm，行駛面弧高6mm，胎圈著和直徑403mm，胎圈著合寬度163mm，斷面水平軸位置（H1/H2）1.13，花紋深度10mm，花紋飽和度72.6%，花紋周節(jié)數(shù)54。施工設(shè)計(jì)：胎面采用兩方三塊結(jié)構(gòu)，胎體采用鋼絲簾線3+9*0.22+0.15HT，帶束層采用三層帶束層結(jié)構(gòu)，三層帶束層均采用鋼絲簾線3*0.2+6*0.35HT，采用一次法兩鼓成型機(jī)成型，硫化機(jī)硫化。成品性能試驗(yàn)結(jié)果表明：輪胎外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能和高速性能均達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞：全鋼輕型載重子午線輪胎；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；施工設(shè)計(jì)

國(guó)家汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家限制超載的規(guī)定迫使商用車進(jìn)一步降低整車重量，為滿足這一市場(chǎng)趨勢(shì)我司開(kāi)發(fā)7.50R16LT規(guī)格輕量化高性價(jià)比產(chǎn)品TX30，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

現(xiàn)將7.50R16LT 14PR TX30全鋼輕型載重子午線輪胎的設(shè)計(jì)情況簡(jiǎn)介如下：

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2977-2016《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》，確定7.50R16LT 14PR TX30的技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞6.00G，充氣外直徑（D'）805（794-818）mm，充氣斷面寬（B'）215（207-225）mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力770kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷1500kg，速度級(jí)別M。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

全鋼子午線輪胎充氣后的外直徑變化不大，為除低輪胎重量，外直徑取標(biāo)準(zhǔn)下限，結(jié)合我司的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)D'/D取1.01，D取796mm，B'/B取1，斷面寬B取215mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧高（h）

b和h的選取與輪胎的接地印痕形狀及胎冠接地各部位的壓力分布有關(guān)，直接關(guān)系到輪胎的牽引和耐磨性能。同時(shí)胎冠在輪胎重量中占的比例較大，b值的選取對(duì)輪胎重量的影響較大，本次設(shè)計(jì)b取154mm，h取5.7mm。

2.3 胎圈著和直徑（d）和C

胎圈與輪輞裝配過(guò)盈量過(guò)大時(shí)，輪胎裝卸困難，過(guò)盈量過(guò)小時(shí)，切向牽引力易導(dǎo)致輪胎在輪輞上滑動(dòng)。本次設(shè)計(jì)d取403mm，C取值比標(biāo)準(zhǔn)輪輞寬度大10.6mm，取163。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸處于輪胎在負(fù)荷下法向變形最大的位置，H1/H2過(guò)小即斷面水平軸位置偏低，接近下胎側(cè)，使用過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變集中于下胎側(cè)和胎圈，易造成胎圈折斷；H1/H2過(guò)大則斷面水平軸位置較高，應(yīng)力應(yīng)變集中于胎肩部位，容易造成肩空和肩裂。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)H1取104mm，H2取92mm，則H1/H2為1.13，保證了斷面水平軸下下距離和厚度基本對(duì)稱相似，使用過(guò)程中不會(huì)造成局部應(yīng)力集中。

2.5 胎冠花紋

胎面采用4條縱向曲折花紋溝為主，中間增加曲線型溝槽，以增大輪胎在干地和濕地的抓著力，防止輪胎在雨天打滑?；y深度為10mm，花紋飽合度為72.6%，花紋周節(jié)數(shù)為54。

胎面花紋展開(kāi)如圖1所示。

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用兩方三塊結(jié)構(gòu)，采用耐磨冠部膠和低生熱的基部膠，從而在保證輪胎使用里程的同時(shí)降低輪胎生熱，減少肩部缺陷的發(fā)生。

胎面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 胎體

根據(jù)輪胎負(fù)荷、各規(guī)格鋼絲簾線性能對(duì)比以及輪胎使用性能要求，胎體采用單層鋼絲簾布，采用具有外纏絲、強(qiáng)度高和柔性好的3+9*0.22+0.15HT鋼絲簾線，安全倍數(shù)為9.1，滿足設(shè)計(jì)要求。胎體鋼絲簾布采用雙面覆膠法在S型四輥壓延機(jī)上生產(chǎn)，壓延厚度為2.2mm。

3.3 帶束層

帶束層是子午線輪胎的主要受力部件，承受內(nèi)壓引起的總應(yīng)力的60%～75%，帶束層應(yīng)有足夠的剛性以箍緊胎體簾布，限制輪胎的周向伸張以保持輪胎尺寸的穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)帶束層采用三層帶束層結(jié)構(gòu)，三層帶束層均采用3*0.2+6*0.35HT鋼絲簾線，1#帶束層鋼絲簾線的密度為50根/dm，2#和3#帶束層鋼絲簾線的密度為55根/dm。2#和3#帶束層為工作層，1#帶束層為過(guò)渡層，角度為65°，2#帶束層角度為24°，3#帶束層角度為19°，安全倍數(shù)達(dá)到7.8。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用φ1.65mm NT鍍銅回火胎圈鋼絲，鋼絲覆膠后直徑為1.8mm，呈正六角形排列，排列方式為：4-5-6-5-4，為保證胎圈與輪輞配合緊密，受力更合理，鋼絲圈直徑為415mm，安全倍數(shù)為5.4，滿足設(shè)計(jì)要求。胎圈包布采用3+9*0.22+0.15HT鋼絲簾線，并采用獨(dú)特的U形結(jié)構(gòu)，不僅提高了胎圈的支撐性能，同時(shí)降低了胎體鋼絲在負(fù)荷下的蠕動(dòng)，提高了負(fù)荷能力。

3.5 成型和硫化

成型采用兩鼓一次法成型機(jī)成型胎胚，采用側(cè)包冠成型工藝。采用機(jī)械式熱板硫化機(jī)硫化，采用我司充氮硫化工藝，總硫化時(shí)間為38分鐘。

4 成品性能

4.1 充氣停放試驗(yàn)

按照我司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充氣停放試驗(yàn)。將成品輪胎安裝在6.00G輪輞上，充氣達(dá)到輪胎標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力770kPa，停放后測(cè)量輪胎的外直徑為800.9mm，斷面寬為212mm，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 強(qiáng)度試驗(yàn)

按照GB/T 4501-2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行成品輪胎強(qiáng)度性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：充氣壓力770kPa，壓頭直徑19mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎的最小破壞能為904.3J，為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值（712J）的127%，成品輪胎強(qiáng)度性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 耐久性能

按照GB/T 4501-2008進(jìn)行耐久試驗(yàn)，耐久性試驗(yàn)條件為：充氣壓力 770kPa，試驗(yàn)速度73km/h，額定負(fù)荷1500kg。完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序后，每行駛10小時(shí)負(fù)荷增加10%，試驗(yàn)速度增加5km/h繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至輪胎損壞為止。成品輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為74h。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎狀況為胎肩脫層，成品輪胎耐久性能良好，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 高速性能

按照我司試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高速性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表1所示。成品輪胎的最高速度達(dá)到190km/h*2min，成品輪胎高速性能優(yōu)異。

結(jié)束語(yǔ)

7.50R16LT 14PR TX30全鋼輕卡子午線輪胎充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能和高速性能均達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求，花紋美觀，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，比同規(guī)格產(chǎn)品降低3kg，性價(jià)比高。該產(chǎn)品的成功研發(fā)增加了我司全鋼輕卡產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。