LT325/50R22 122S全路況半鋼輕型載重子午線輪胎的設(shè)計

蔡習(xí)舟，張艷青，楊和濤，劉 勇，程 龍

（中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018）

通過市場調(diào)查及銷售商反饋美國市場的消費者對高性能全路況輪胎的需求量日益增大，全路況半鋼輕型載重子午線輪胎對不同路況均有優(yōu)良的通過性能，可以滿足客戶和市場的需求。為了適用復(fù)雜多樣的市場，我公司開發(fā)了LT325/50R22 122S全路況半鋼輕型載重子午線輪胎[1-10]，現(xiàn)將設(shè)計情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)《美國輪胎和輪輞協(xié)會標準年鑒（TRA）2022》，確定LT325/50R22 122S輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標準負荷 1 500 kg，標準充氣壓力 450 kPa，標準輪輞 10J，充氣外直徑（D′） 877～893 mm，充氣斷面寬（B′） 325～347 mm。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

全路況半鋼輕型載重子午線輪胎所使用帶束層與冠帶層材料強度高，并且胎面厚度比一般的輪胎要大，這樣會對胎冠膨脹有比較大的抑制作用，參考公司類似輕型載重輪胎的設(shè)計，即D略小于D′，確定外直徑膨脹率為1.003 4，因此本次設(shè)計D取882 mm。

B′過大或過小都會影響輪胎的實際使用壽命。在充氣狀態(tài)下胎側(cè)變形較大，則其有被拉伸的趨勢。由于本次設(shè)計的是低斷面50系列輕型載重輪胎，B取值主要受斷面高寬比的影響，本次設(shè)計B取346 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

為了適應(yīng)不同的路況，b取值比一般輪胎更大，為車輛提供更強的抓著和行駛穩(wěn)定性，輪胎接地印痕形狀要方正且壓力分布均勻。h直接影響輪胎的接地形狀和磨耗性能等。本次設(shè)計b取284 mm，h取13 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

d和胎圈與輪輞的配合密切相關(guān)，d和令模角度同時影響車輛行駛安全性。參考公司同尺寸輕型載重輪胎的設(shè)計，本次設(shè)計d取562.8 mm。為了方便輪胎裝卸，C比所用的輪輞寬度大，本次設(shè)計C取274 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面高（H）被水平軸分為下側(cè)高（H1）和上側(cè)高（H2）。當(dāng)H1小于H2，水平軸位置與胎圈接近，胎肩部位變形小，應(yīng)力會集中于胎圈部位，造成胎圈空早期損壞；當(dāng)H1大于H2，水平軸位置與胎冠接近，胎圈部位變形小，應(yīng)力會上移集中在胎肩部位，導(dǎo)致胎肩部位快速磨損。綜合分析，本次設(shè)計H1/H2取1.033。

輪胎斷面如圖1所示。

圖1 輪胎斷面示意

2.5 胎面花紋

為適應(yīng)全路況使用條件，胎面花紋設(shè)計采用對稱形式的粗獷型大塊狀花紋，花紋主/橫溝深度為12.7 mm，花紋飽和度為58.66%，花紋周節(jié)數(shù)為28，能有效提升胎冠的剛性，滿足不同路況對輪胎的苛刻要求。

結(jié)合銷售市場的主要路況和用戶需求，胎面花紋設(shè)計如圖2所示。

圖2 胎面花紋示意

3 施工設(shè)計

3.1 胎面

胎面采用三復(fù)合膠料設(shè)計，胎面肩寬參考行駛面寬度設(shè)計為285 mm，胎面總寬度根據(jù)其與行駛面寬度的比例設(shè)計為345 mm。為了防止花紋溝底橡膠厚度太小引起早起龜裂，胎面中心厚度設(shè)計要保證成品輪胎花紋溝底橡膠厚度在3.5 mm以上，半成品胎面中心厚度設(shè)計為11.5 mm，胎面肩部變形比較大，參考現(xiàn)有規(guī)格產(chǎn)品胎面肩部厚度設(shè)計為15.5 mm。胎面結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 胎面結(jié)構(gòu)示意

3.2 帶束層和胎體

子午線輪胎的帶束層增強胎面區(qū)域，使其保持平坦（減少接地印痕移動），本次設(shè)計帶束層采用雙層3＋8×0.23ST超高強度鋼絲簾布。

冠帶層材質(zhì)應(yīng)具有熱縮冷漲的特點，使輪胎的高速及耐久性能更加穩(wěn)定，冠帶層骨架材料使用錦綸66可滿足要求。

胎體控制內(nèi)部壓力并保持輪胎形狀，考慮到本次設(shè)計的是低斷面高負荷輪胎，因此胎體采用3層（2高1低）設(shè)計，以增大胎側(cè)強度，胎體使用1440dtex/2聚酯簾布可滿足設(shè)計要求。

3.3 胎圈

胎圈支撐胎體層、增強胎側(cè)下部，并緊密與車輪配合，本次設(shè)計鋼絲圈采用六角形單鋼絲纏繞排列，總根數(shù)為33根，三角膠采用雙復(fù)合膠料設(shè)計，以保證胎圈部位的強度要求。

3.4 成型

輪胎采用二段成型機成型，一段成型鼓直徑為620 mm。根據(jù)材料分布圖中簾布的長度，同時考慮簾布的伸張因數(shù)來確定一段成型鼓寬度，本次設(shè)計一段成型鼓寬度為500 mm。二段貼合鼓周長為2 530 mm，胎坯周長為2 635 mm。

3.5 硫化

硫化采用B型雙模輪胎定型硫化機，硫化條件為：外部蒸汽溫度 180～186 ℃，內(nèi)部高溫蒸汽溫度 202～208 ℃，內(nèi)部低溫蒸汽溫度 180～186℃，充氣壓力 0.2 MPa，總硫化時間 19.0 min。

4 成品性能測試

4.1 充氣外緣尺寸

輪胎充氣外緣尺寸測試方法參照TRA標準，使用10J輪輞，充氣壓力為450 kPa，測量結(jié)果為：D′884 mm，B′ 334 mm，符合標準要求。

4.2 強度性能

輪胎強度性能測試方法參照FMVSS 119標準，使用10J輪輞，充氣壓力為450 kPa，壓頭直徑為19 mm，測試后計算每個點的破壞能，均達到標準要求，并且最后一點的破壞能達到標準值的1.5倍，輪胎未刺穿，強度性能符合標準要求并通過公司測試規(guī)范。

4.3 高速性能

輪胎高速性能測試方法參照FMVSS119標準，在試驗速度140 km·h-1下行駛3.5 h；達到標準后每延長30 min，速度提高10 km·h-1，達到170 km·h-1（時間5 h）輪胎未破壞，停止試驗。使用輪輞為10J，充氣壓力為450 kPa，負荷為1 320 kg。試驗結(jié)束將輪胎拆卸后檢查輪胎內(nèi)外完好，符合標準要求并通過公司測試規(guī)范。

4.4 耐久性能

輪胎耐久性能測試參照FMVSS 119標準，試驗達到標準（47 h）后，每延長10 h，負荷增大10%，輪胎跑至100 h未破壞，停止試驗。使用輪輞為10J，充氣壓力為450 kPa，試驗速度為65 km·h-1。試驗結(jié)束輪胎拆卸后檢查內(nèi)外完好，符合標準要求并通過公司測試規(guī)范。

5 結(jié)語

LT325/50R22 122S全路況半鋼輕型載重子午線輪胎各項性能均通過目標市場的相關(guān)法規(guī)測試標準，并達到較高水平，為我公司后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)積累了經(jīng)驗，同時該產(chǎn)品在投入市場后，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和市場口碑，豐富了公司的產(chǎn)品線，能夠較好地滿足客戶和市場需求。