225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車(chē)輪胎的設(shè)計(jì)

李仁國(guó)，朱作勇，高貴平

（山東興鴻源輪胎有限公司，山東 臨沂 276200）

作為汽車(chē)構(gòu)造中的重要功能與安全部件，在汽車(chē)高速行駛中，輪胎的突然爆破失壓很容易造成車(chē)輛失控，給行車(chē)安全帶來(lái)重大威脅[1-2]。缺氣保用輪胎因其加強(qiáng)的胎側(cè)具有良好的支撐作用，使輪胎在被刺扎后仍能保持一定的輪廓和行駛性能，可以確保行車(chē)安全。隨著人們安全意識(shí)的不斷提高，缺氣保用輪胎以其優(yōu)異的行駛安全性，越來(lái)越受到汽車(chē)廠商和消費(fèi)者的青睞[3]。

為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求與優(yōu)化公司產(chǎn)品布局，我公司展開(kāi)缺氣保用全天候系列輪胎的研發(fā)。本工作介紹我公司225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車(chē)輪胎的設(shè)計(jì)思路及應(yīng)用效果。

1 技術(shù)要求

根據(jù)ETRTO—2014《歐洲輪胎輪輞標(biāo)準(zhǔn)》及GB/T 2978—2014《轎車(chē)輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》，確定225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車(chē)輪胎的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)為：充氣外直徑（D′）680（673～687）mm，充氣斷面寬（B′）233（223～242）mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 250 kPa，負(fù)荷指數(shù) 97，標(biāo)準(zhǔn)輪輞 7J，速度級(jí)別 Y。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

根據(jù)我公司施工方案特點(diǎn)及材料特性，D取678 mm，因較厚的支撐膠及加強(qiáng)層的影響，其胎側(cè)不易伸張，B取240 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

為兼顧高速性能、操控性能及耐磨性能等要求，本設(shè)計(jì)b取186 mm。h起到調(diào)節(jié)輪胎接地印痕的作用。考慮到b取值較大，h也應(yīng)取較大值，以均衡接地壓力分布，避免胎面異常磨損，本設(shè)計(jì)h取7.28 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

缺氣保用輪胎失壓后胎圈部位受力增大，脫圈風(fēng)險(xiǎn)增加。因此應(yīng)提高胎圈與輪輞的過(guò)盈配合量，本設(shè)計(jì)d取433.2 mm。

根據(jù)缺氣保用輪胎失壓后胎圈部位受力增大的特點(diǎn)，應(yīng)使應(yīng)力上移，故C值放大25.4 mm（1英寸）設(shè)計(jì)，為203.2 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位置對(duì)輪胎應(yīng)力分布影響很大，為避免應(yīng)力集中于下胎側(cè)，需要將斷面水平軸上移，結(jié)合C取值，H1/H2為1.03。

2.5 胎面花紋

胎面花紋偏向舒適型設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）?；y深度為8.2 mm，花紋飽和度為68%，采用5種節(jié)距設(shè)計(jì)，花紋周節(jié)數(shù)為70，有利于降低噪聲，采用非對(duì)稱(chēng)花紋設(shè)計(jì)，兼顧操縱性及抓著性能。多鋼片設(shè)計(jì)有利于切割水膜，提高濕地抓著性能。4條主溝設(shè)計(jì)使花紋排水性能更加優(yōu)異。

圖1 胎面花紋展開(kāi)示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用三方四塊設(shè)計(jì)，胎面膠具有耐磨、抗撕裂、低滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕刃阅?；基部膠采用低生熱配方，以降低胎冠部位熱老化脫層的風(fēng)險(xiǎn)；翼膠采用耐屈撓、耐老化配方。

3.2 胎體

為便于生產(chǎn)加工，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，胎體采用兩層1670dtex/2聚酯浸膠簾布，安全倍數(shù)超過(guò)公司標(biāo)準(zhǔn)要求。采用1#胎體高反包，反包端點(diǎn)超過(guò)水平軸15 mm，2#胎體低反包，低于三角膠15 mm設(shè)計(jì)。端點(diǎn)合理分散，避免應(yīng)力集中。

3.3 帶束層與冠帶層

帶束層采用2＋2×0.30HT鋼絲簾線，裁斷角度為34°；冠帶層采用1400dtex/2錦綸66浸膠簾布，兩層平鋪設(shè)計(jì)，有利于提高輪胎的高速性能及胎冠部位的強(qiáng)度。

3.4 下胎側(cè)加強(qiáng)層

缺氣保用輪胎失壓后胎圈部位應(yīng)力增大，故需要高剛度的胎圈，本設(shè)計(jì)采用1400dtex/2錦綸66浸膠簾布增強(qiáng)，裁切角度為35°，成型貼附在三角膠外側(cè)與反包胎體之間，加強(qiáng)層上下端點(diǎn)與其他各端點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)。

3.5 胎圈

胎圈采用1.295HT回火胎圈鋼絲，排列方式為5-6-5-4，六邊形結(jié)構(gòu)，底面較寬，使輪胎與輪輞配合更加穩(wěn)固，安全倍數(shù)超過(guò)公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.6 成型

成型采用二次法成型機(jī)，成型鼓采用錐形鼓，其兼容性好，可減少更換工裝。成型鼓寬度為371 mm，成型鼓周長(zhǎng)為1 532 mm。采用冠包側(cè)工藝。

3.7 硫化

采用1 219.2 mm（48英寸）B型雙模液壓硫化機(jī)，氮?dú)饬蚧Ａ蚧瘲l件為：外溫 174 ℃，內(nèi)溫205 ℃，氮?dú)鈮毫?2.1 MPa，總硫化時(shí)間 24 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測(cè)量方法》測(cè)試，將輪胎安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上充氣測(cè)量，測(cè)得D′為681.8 mm，B′為232.2 mm，接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中值，滿(mǎn)足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

強(qiáng)度性能按照GB/T 4502—2016《轎車(chē)輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》測(cè)試，試驗(yàn)條件為：充氣壓力220 kPa，壓頭直徑 19 mm。測(cè)試第5點(diǎn)破壞能為470.7 J，為標(biāo)準(zhǔn)值的159.6%，且5點(diǎn)均未壓穿。滿(mǎn)足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 耐久性能與低氣壓耐久性能

輪胎耐久性試驗(yàn)充氣壓力為180 kPa，運(yùn)行34 h停機(jī)檢測(cè)，并調(diào)整充氣壓力為140 kPa，停放2 h轉(zhuǎn)入低氣壓耐久性試驗(yàn)，成品輪胎耐久性/低氣壓耐久性試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，輪胎的耐久性及低氣壓耐久性試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間為63 h。成品輪胎的耐久性能/低氣壓耐久性能達(dá)到企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎耐久性/低氣壓耐久性試驗(yàn)結(jié)果

4.4 高速性能

高速性能按照GB/T 4502—2016測(cè)試，輪胎充氣壓力為320 kPa，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，輪胎的高速性能試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間為103 min。成品輪胎的高速性能達(dá)到內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 成品輪胎高速性能試驗(yàn)結(jié)果

4.5 歐盟ECE R117測(cè)試

根據(jù)歐盟ECE R117法規(guī)，成品輪胎性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，成品輪胎性能均滿(mǎn)足歐盟法規(guī)和我公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 成品輪胎歐盟ECE R117法規(guī)測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車(chē)輪胎充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能、低氣壓耐久性能和高速性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求。歐盟ECE R117測(cè)試表明成品輪胎滿(mǎn)足歐盟法規(guī)和公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求，符合開(kāi)發(fā)預(yù)期。