215/70R17.5 H168公路型輪胎的設(shè)計

劉 玄，楊和濤

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

近年來，隨著公共交通的發(fā)展以及乘客對車輛舒適性要求的提高，用于中小型巴士的215/70R17.5輪胎使用量越來越大。為了提升我公司在細(xì)分市場的份額，通過市場調(diào)研，設(shè)計開發(fā)了215/70R17.5 H168半鋼子午線輪胎?，F(xiàn)將產(chǎn)品的設(shè)計情況簡介如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2977—2016，確定215/70R17.5 H168半鋼子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：輪輞 6.0，充氣外直徑（D′） 747（737～757） mm，充氣斷面寬（B′） 211（200～222） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 600 kPa，單胎標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 1 320 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

合理設(shè)計輪胎的模具尺寸不僅能保證輪胎的充氣外緣尺寸，而且是輪胎獲得最佳使用性能的主要環(huán)節(jié)[1]，根據(jù)子午線輪胎的特點以及胎體骨架材料的特性，參照我公司現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計特點，斷面寬膨脹率（B′/B）取1.024，B為206 mm；子午線輪胎因為有帶束層以及冠帶層的束縛，外直徑變化很小，參照我公司現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計，外直徑膨脹率（D′/D）取1.007，D為742 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎使用性能的重要參數(shù)，對輪胎的接地面積、耐磨性能、牽引性能以及抓著性能影響較大[2]。本次設(shè)計b/B取0.816，b為168 mm，h/b取0.042，h為7 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

無內(nèi)胎輪胎通過胎圈與輪輞的過盈配合設(shè)計保證氣密性以及脫圈性能。過盈面積過小，輪胎與輪輞的嵌合壓縮比小，輪胎在行駛過程中易與輪輞發(fā)生相對位移，導(dǎo)致制動力下降，嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時輪胎與輪輞脫離，發(fā)生安全事故；過盈面積過大，輪胎裝卸困難，易在裝配時將輪胎劃傷，且影響胎圈的安全性能。參考同類輪胎設(shè)計經(jīng)驗，d取442.5 mm，C取178 mm，零模角度為21°/29°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸是輪胎充氣后法向變形最大的位置，也是胎體最薄處。子午線輪胎胎體簾線為徑向排列，胎圈部位受力較大，斷面水平軸上移可以減小下胎側(cè)和胎圈區(qū)域的應(yīng)力。因此本設(shè)計H1取76.0 mm，H2取73.8 mm，則H1/H2為1.03。

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

胎面花紋的設(shè)計對輪胎性能和使用壽命有很大影響，同時對地面的抓著力起到關(guān)鍵作用。本胎面采用縱向條形花紋設(shè)計，花紋深度為12 mm，花紋飽和度為70%，花紋周節(jié)數(shù)為75。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計

3.1 胎面

胎面采用分層設(shè)計，采用三復(fù)合擠出機(jī)擠出，冠部膠采用抗撕裂、抗刺扎的膠料配方，基部膠采用低生熱膠料配方。

3.2 帶束層

帶束層采用2+2層0°冠帶層設(shè)計，其中帶束層采用3+8×0.23ST鋼絲簾線，帶束層角度為26°；冠帶層采用錦綸簾線。帶束層安全倍數(shù)為9.5，符合我公司設(shè)計要求。

3.3 胎體

胎體采用2層2200dtex/2 DSP聚酯簾布，壓延厚度為1.3 mm，壓延密度為90根·dm-1，胎體安全倍數(shù)為12.7，符合我公司設(shè)計要求。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用直徑為1.5 mm的高強(qiáng)度胎圈鋼絲，排列方式為6+7+8+7+6，共34根，鋼絲圈直徑為446.5 mm，胎圈安全倍數(shù)為5.1。

3.5 成型

采用膠囊反包、指形正包成型機(jī)成型，機(jī)頭直徑為492 mm，機(jī)頭寬度為365 mm。胎體反包高度高于斷面水平軸，以增強(qiáng)下胎側(cè)的強(qiáng)度和剛性，提升輪胎耐久性能。

3.6 硫化

采用B型膠囊硫化機(jī)硫化，硫化條件為：外溫174 ℃，壓力 0.8 MPa，硫化時間 23 min。硫化輪胎無外觀瑕疵，滿足設(shè)計要求。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012進(jìn)行測量，安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的成品輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下的D′和B′分別為744和209 mm。

4.2 強(qiáng)度

按照GB/T 4501—2016進(jìn)行成品輪胎強(qiáng)度性能測試，試驗結(jié)果表明，輪胎的最小破壞能為867.2 J，為標(biāo)準(zhǔn)要求的150%，強(qiáng)度性能良好。

4.3 耐久性能

按照GB/T 4501—2016進(jìn)行成品輪胎耐久性測試，充氣壓力為600 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷為1 320 kg，速度為90 km·h-1，在試驗負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷的75%，95%，115%下分別行駛4，6和24 h，完成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序后，每10 h負(fù)荷增大10%，累計行駛時間為61 h，試驗結(jié)束時負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷的145%，符合設(shè)計目標(biāo)。

4.4 高速性能

按照GB/T 4501—2016進(jìn)行成品輪胎高速性能測試，充氣壓力為600 kPa，負(fù)荷為1 188 kg，完成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序后，每行駛10 min，速度提高10 km·h-1，累計行駛時間為1.61 h，試驗結(jié)束時的速度為180 km·h-1，達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。

5 結(jié)語

本次設(shè)計的中小型巴士用215/70R17.5 H168半鋼子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能和高速性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品自投放市場后客戶評價良好，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。