110/60－12摩托車輪胎的不同輪廓設(shè)計(jì)及性能對(duì)比

許敏強(qiáng)，方厚勇，祝 瑋，盧陽東

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著全球道路建設(shè)不斷發(fā)展，人們對(duì)摩托車的性能要求逐漸向運(yùn)動(dòng)型、安全操縱型以及更高行駛速度等方向發(fā)展，這就意味著對(duì)輪胎的穩(wěn)定性等性能要求更高[1-3]。但輪胎的一些性能很難通過工藝調(diào)整來改善，因此確定合適的輪胎輪廓非常重要[4-5]。

本工作設(shè)計(jì)兩種摩托車輪胎的輪廓，并通過施工參數(shù)調(diào)整以及成品輪胎測(cè)試對(duì)比其性能。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB 518—2019《摩托車輪胎》和設(shè)計(jì)使用要求，確定110/60－12輪胎的技術(shù)參數(shù)為：層級(jí) 4，標(biāo)準(zhǔn)輪輞 MT3.00×12，充氣外直徑（D＇） 436（426.76～443.92） mm，充氣斷面寬（B＇） 109（104.64～113.36） mm，最大充氣壓力225 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 155 kg，速度級(jí)別 J。

2 輪廓設(shè)計(jì)及有限元分析

依據(jù)不同理念設(shè)計(jì)了兩種輪胎輪廓曲線（見圖1），輪廓1的設(shè)計(jì)思路是輪胎從模具設(shè)計(jì)尺寸到充氣狀態(tài)充分膨脹，而輪廓2則是相對(duì)減小充氣膨脹程度。兩種輪廓的充氣輪胎有限元分析結(jié)果如圖2所示。

圖1 兩種輪胎輪廓曲線

圖2 兩種輪廓的充氣輪胎有限元分析

從圖2可以看出，輪廓1的冠部充氣膨脹幅度大于輪廓2，輪廓1相比輪廓2外直徑不易控制。

3 施工設(shè)計(jì)

為保證輪胎整體的剛性以及安全系數(shù)，胎體采用兩層1400dtex/2錦綸簾布，鋼絲圈結(jié)構(gòu)采用3×3。設(shè)定輪廓1的胎冠角為62°，鼓寬為210 mm，簾布角度為47°；輪廓2的胎冠角為62°，鼓寬為200 mm，簾布角度為48°。

4 成品輪胎性能

4.1 外緣尺寸

兩種輪廓成品輪胎的充氣外緣尺寸測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 兩種輪廓成品輪胎的充氣外緣尺寸 mm

從表1可以看出：兩種輪廓成品輪胎的充氣外緣尺寸都在公差范圍內(nèi)；輪廓1的D＇雖然接近標(biāo)準(zhǔn)值但是數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度較大；輪廓2的D＇都大于標(biāo)準(zhǔn)值，但是數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度小，穩(wěn)定性較好。結(jié)合圖2有限元模型分析，工藝控制的波動(dòng)對(duì)D＇的影響較大。

4.2 強(qiáng)度性能

按照GB/T 13203—2014《摩托車輪胎性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行輪胎強(qiáng)度性能試驗(yàn)。試驗(yàn)條件為：充氣壓力 225 kPa，壓頭直徑 8 mm。試驗(yàn)結(jié)果表明，輪廓1和輪廓2輪胎的破壞能分別為66.0和71.8 J，均高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求（34 J）?？紤]到輪胎簾布接頭等因素對(duì)強(qiáng)度性能測(cè)試結(jié)果的影響，兩種輪廓輪胎的強(qiáng)度性能可以視為接近。

4.3 耐久性能

按照GB/T 13203—2014進(jìn)行輪胎耐久性試驗(yàn)。試驗(yàn)條件和結(jié)果分別如表2和3所示。

表2 成品輪胎耐久性試驗(yàn)條件

表3 成品輪胎耐久性試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出，兩種輪廓成品輪胎的耐久性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求（34 h），輪廓2輪胎的耐久性能比輪廓1輪胎提升了46%。結(jié)合輪胎有限元模型分析，輪廓1輪胎的冠部充氣變形大，在行駛過程中存在屈撓形變，更容易造成輪胎損壞，因此輪廓2輪胎的耐久性能較好。

4.4 高速性能

輪胎高速性能按照GB/T 13203—2014測(cè)試，試驗(yàn)條件如表4所示。

表4 成品輪胎高速性能試驗(yàn)條件

階段4試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)試驗(yàn)輪胎進(jìn)行一次外觀檢查，應(yīng)無胎面、胎側(cè)、簾布層、胎圈之間的脫層，簾線斷裂，簾布層裂縫到達(dá)下層簾線，胎面接頭脫開，胎面或胎側(cè)膠掉塊及龜裂等缺陷，若出現(xiàn)上述缺陷則表示沒有通過試驗(yàn)。試驗(yàn)輪胎充氣壓力不應(yīng)低于初始充氣壓力。兩種成品輪胎高速性能試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。由表5可見，兩種輪廓成品輪胎的高速性能遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，并且相差不大。

表5 成品輪胎高速性能試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)了兩種不同輪廓110/60－12摩托車輪胎，并進(jìn)行了性能對(duì)比。

兩種不同輪廓輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、耐久性能和高速性能均達(dá)到并超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠滿足日常使用要求。輪廓2輪胎的充氣外緣尺寸穩(wěn)定性及耐久性能優(yōu)于輪廓1輪胎，其他成品性能比較接近。綜上所述，輪廓2輪胎成品性能優(yōu)于輪廓1輪胎。對(duì)于兩種不同輪廓輪胎的安全性和操縱性等主觀評(píng)價(jià)方面的差異還需要進(jìn)一步的研究。