225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的設(shè)計(jì)

譚世軍

（肇慶駿鴻實(shí)業(yè)有限公司，廣東 肇慶 526238）

近年來(lái)，隨著世界各國(guó)道路條件的不斷改善和汽車制造技術(shù)的不斷提高，人們對(duì)于汽車行駛速度的要求越來(lái)越高，這需要輪胎的高速性能進(jìn)一步提升。為滿足市場(chǎng)需求，我公司不斷開發(fā)出更高速度級(jí)別的轎車輪胎，其中Y速度等級(jí)輪胎是目前轎車輪胎最高速度級(jí)別，現(xiàn)將225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎為Y速度等級(jí)輪胎，需要滿足GB/T 4502—2016要求：轎車輪胎從靜止?fàn)顟B(tài)在10 min內(nèi)加速到300 km·h-1以上的最高速度，并以最高速度行駛5 min。根據(jù)歐洲輪胎輪輞技術(shù)組織標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（ETRTO）2016和GB/T 2978—2014，確定該規(guī)格轎車子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 8J，充氣外直徑（D′）637（632～642）mm，充氣斷面寬（B′）230（221～236）mm，最大充氣壓力290 kPa，最大負(fù)荷 630 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

子午線輪胎由于胎冠帶束層和冠帶層的雙重箍緊作用[1-2]，充氣后輪胎外直徑伸張較小，同時(shí)對(duì)應(yīng)斷面寬會(huì)略微減小，因此本設(shè)計(jì)D取635 mm，外直徑膨脹率（D′/D）取1.003，B取236 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）取0.975。

2.2 行駛面寬度（b）和外輪廓曲線

輪胎的外輪廓對(duì)其各項(xiàng)性能起到非常重要的作用，影響其負(fù)荷、耐久和高速性能。輪廓曲線設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合了國(guó)內(nèi)外前沿設(shè)計(jì)理念以及我公司多年來(lái)的成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，胎冠弧度R1和R2分別為680和260 mm，b為198 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）

由于轎車輪胎使用5°J型輪輞，為保證胎圈與輪輞配合的緊密性以及汽車在高速行駛過(guò)程中輪胎和輪輞不打滑移位，胎圈與輪輞采用過(guò)盈配合設(shè)計(jì)，d取460.9 mm，胎圈曲線采用雙角度設(shè)計(jì)，一段角度取7°，二段角度取15°。

2.4 輪胎零點(diǎn)半徑（r0）

充氣輪胎行駛過(guò)程中在負(fù)荷作用下胎側(cè)不斷發(fā)生屈撓運(yùn)動(dòng)，胎側(cè)屈撓點(diǎn)會(huì)影響輪胎的耐久性能。在輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中合理設(shè)計(jì)r0能提升輪胎的耐久性能，本次設(shè)計(jì)r0取272.95 mm。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

為滿足輪胎的排水性能、抓著性能、滾動(dòng)阻力和噪聲要求，采用4條縱溝加橫溝的單導(dǎo)向花紋設(shè)計(jì)，采用3種節(jié)距設(shè)計(jì)，花紋深度為8.1 mm，花紋飽和度為68.9%，花紋周節(jié)數(shù)為55。

胎面花紋效果如圖2所示。

圖2 胎面花紋效果示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

采用白炭黑膠料配方胎面，以降低滾動(dòng)阻力[3]，同時(shí)采用平胎面設(shè)計(jì)，以改善胎面花紋圓角。

3.2 帶束層和冠帶層

帶束層的材質(zhì)和簾線裁斷角度對(duì)輪胎高速性能的影響很大，本次設(shè)計(jì)帶束層采用2＋2×0.30HT鋼絲簾線，簾布裁斷角度為30°，以滿足輪胎300 km·h-1的高速性能。

冠帶層使用2層1400dtex/2錦綸66浸膠簾布，采用雙層滿纏的纏繞方式以提高其束縛能力。

3.3 胎體

在保證胎體安全倍數(shù)滿足要求的前提下，胎體采用1層1670dtex/2 58E加密聚酯浸膠簾布，同時(shí)為提高輪胎的抗撞擊能力采用簾布高反包設(shè)計(jì)。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ0.96 mm胎圈鋼絲，采用單根鋼絲纏繞方式生產(chǎn)，排列方式為4-5-6-5-4，鋼絲圈為六角形。胎圈采用高度為20 mm的三角膠。

3.5 成型和硫化

采用一次法成型機(jī)成型。采用液壓硫化機(jī)硫化，硫化條件為：外溫（178±3）℃，內(nèi)部蒸汽溫度（205±5）℃，熱板蒸汽壓力（0.85±0.1）MPa，氮?dú)鈮毫Γ?.4±0.1）MPa，總硫化時(shí)間13 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測(cè)量方法》測(cè)量。安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下的D′和B′分別為636和229 mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

按照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行強(qiáng)度性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：壓頭直徑 19 mm，充氣壓力 220 kPa，環(huán)境溫度 28℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎的破壞能為459.4 J，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎觸及輪輞未損壞，強(qiáng)度性能良好，符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 脫圈阻力

脫圈阻力按照GB/T 4502—2016測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪胎的脫圈阻力為15 977 N，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.4 耐久性能

按照GB/T 4502—2016進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為67.5 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎未損壞，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎耐久性試驗(yàn)條件和結(jié)果

4.5 高速性能

高速性能按照GB/T 4502—2016測(cè)定，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，輪胎以最高速度310 km·h-1行駛了5 min，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎未損壞，輪胎高速性能良好。

表2 成品輪胎高速性能試驗(yàn)條件和結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能、高速性能和脫圈阻力均符合相應(yīng)設(shè)計(jì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，其產(chǎn)品利潤(rùn)空間更大，提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的成功開發(fā)豐富了公司Y速度級(jí)別輪胎規(guī)格，并積累了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。