载重轮胎设计开发技术大观(二)
2014-11-21于清溪
于清溪
1.2 载重轮胎市场
轮胎同其他商品截然不同,尤其是载重汽车轮胎,在设计开发时除了要根据车种、用途和使用条件不同而优选尺寸规格、花纹类型和性能特点之外,还必须充分考虑满足使用国家地区的气候条件、车型路况以及使用习惯。除了未指明具体条件的通用型轮胎,凡是明确销售方向和使用地区的,首先必须设法适应当地市场的特定要求,并依此调整轮胎的配方和结构的细节。
1.2.1 美国及北美、拉美地区
美国市场的年轮胎出货量在3.2亿条以上,人均耗用轮胎1.1条,是世界最主要的轮胎市场,交易量占到全球的1/5,其中20%以上为载重汽车轮胎。美国曾为世界上最大的轮胎生产国,但这些年来由于工资昂贵,竞争能力低下,生产不断萎缩,现在约40%的轮胎要从国外进口,成为世界最大的进口国。
美国对载重轮胎的使用要求十分严格,立法规范。10万 km高速公路普及全国各地,线路宽阔挺直,主要以大型货车为主,长距离高速行驶。汽车严禁超载,单胎负荷均匀,轮胎磨耗速度慢,行驶里程高。不同车轴装用不同规格和花纹的轮胎,使用不换位,一次用到底,多易出现偏磨现象。同时,对车辆长度没有具体限制规定,大半为拖挂型载货运输汽车,牵引式汽车也多为操控性、舒适性和安全性好的平头宽型运输汽车。因此,对轮胎要重点考虑的是持续长时间行驶性、安全舒适性和易操控性,及时跟踪美国TRA轮胎年鉴和北美以及拉美市场的动向,设计开发新的轮胎规格品种。
1.2.2 欧盟及东欧地区
欧盟为世界又一主要轮胎市场,年销售量在3.5亿条左右,必须符合ECE法规和新制订的轮胎标签法要求,在绿色环保方面领先全球。欧盟28国地跨西欧、北欧和南欧,气候差异很大,各国使用条件不同,对轮胎性能要求的条件也多种多样,相差悬殊。欧盟内部相互交易盛行,多达60%~80%,外地轮胎必须按照欧盟ETRTO轮胎年鉴设计,否则很难打入欧盟市场。
欧盟市场轮胎使用相当规范,几无违章违法现象。汽车多为不同车轴装用不同规格和花纹轮胎,使用过程中也大多不实行换位保养。大型运输汽车的比例相对较少,以中短距离为主,路面好,车速快,轮胎受到严格考验。例如在德国,汽车行驶不限速,乘用车车速有时常常达到200 km/h以上,载重车也往往超过100 km/h,因此轮胎磨损相对较快,偏磨现象也较为突出。北欧的挪威、瑞典、芬兰等国地处寒带,冬季轮胎的使用比例很大。
近年来,东欧和俄罗斯的轮胎市场不断扩大,轮胎销售量急剧增多。目前年消耗量已高达1亿多条,其中载重轮胎的比例高达30%~40%,世界十大轮胎企业集团纷纷前往设厂生产以扩大销量。对轮胎性能的要求也低于美国及欧盟,是个潜在的轮胎大市场。
1.2.3 日本与韩国
日本的轮胎年需求量在1.1亿条以上,已成为世界五大轮胎市场之一。其特点是由于日本是世界最大的汽车生产国之一,汽车年产量达900万辆以上,每年为新车配套的轮胎所占比例甚大,2012年达到4400万条,占到了48.5%,市场替换轮胎的销售量为6600万条,占51.5%。同时,日本又是轮胎生产大国,年产轮胎17亿条以上,约40%对外出口。此外,世界十大轮胎企业集团有3家集中在日本,分别位居第一、第六和第七位,其海外生产基地遍布全球。为此,每年输入日本的轮胎极为有限,最多不过1000万条。
日本和欧美不同,汽车各轴全装载同一规格轮胎,并定期换位以减少偏磨现象。日本虽有贯穿东西南北的高速公路,汽车可以快速行驶,但一般公路的路面窄、弯道多,尤其是山区坡度很大,汽车急刹车次数增多,且南北温差大,因此,日本人多喜用混合花纹轮胎。在南部和北部地区,抗湿滑的全天候轮胎和抗冰滑的雪地轮胎更受青睐。
韩国是仅次于日本的世界汽车和轮胎生产大国,三个主要轮胎生产厂家年产9000万条,70%对外出口,是对欧美出口的主要国家。国内轮胎市场供应过剩,进口轮胎很少,同时汽车业几乎全部为国产车型,轮胎品种规格比较单一,市场容量有限。
1.2.4 中东与大洋洲地区
中东地区横跨西亚北非地带,属阿拉伯世界,为又一世界轮胎大市场。中东盛产石油,多为沙漠地带,气候炎热,公路发达,汽车和轮胎几乎全部依赖境外进口。大型车辆较多,且型号复杂。对轮胎的使用不够精细,保养规则不严谨,轮胎多不换位,超载超速情况时有发生。要求轮胎耐热、耐磨、抗刺、抗滑,一般轮胎很难适应,索赔事件甚多。通常需要专门为其设计加强型特制轮胎,才能满足要求。
大洋洲的澳大利亚、新西兰地广人稀,年需轮胎约1000万条上下,远比中东地区少。其境内的跨国轮胎集团,原本可以基本满足其需求,但由于各种原因,近年已先后关闭,所需轮胎几乎全部依靠外部进口。尤其是大型轮胎方面,已成为世界又一集散地区,品牌多样,竞争激烈。
1.2.5 中国
经过21世纪黄金十年的快速发展,中国已跃升为世界最大的汽车和轮胎生产、销售国。汽车年产量2000万辆,轮胎9亿条(其中汽车轮胎5亿条),分别占到全球的1/4和1/3。所产轮胎近一半输往欧美、中东和拉美各地,已成为全球最大的轮胎出口国。尤其在载重轮胎方面,年产约1亿条,其中全钢子午胎占87.4%,以优越的性价比在市场上占据绝对的优势地位。目前,中国载重轮胎的生产量占国内整个轮胎的40%、世界的2/3,品类繁多,规格齐全,成为世界轮胎工业的一大亮点。
我国地域辽阔,平原、山地、沙漠、沼泽兼具,路面条件极为复杂。目前虽然高速公路已逾10万 km,但公路行驶条件依然不甚理想。从高出海平面仅有几米的东部沿海平原到西部海拔4000 m以上的青藏高原,从气温常年在30~35℃以上的南海诸岛到冬季-40℃的漠河极寒地带,对轮胎性能的要求多种多样,条件极为苛刻,可以说是世界上少有的天然轮胎试验场。国内外轮胎企业都在海南和黑河建有轮胎试验场,以之考核轮胎的实际性能。
另一方面,我国对轮胎的使用虽有与世界同等的规范,但多数还是执行不力,缺保养、不换位、不同品种混装的现象甚多,缺气、超载、超速、偏磨的情况比较普遍,而且常常是一用到底,不予翻新,直到损坏为止。为此,要求载重轮胎坚固耐用,多拉快跑,除安全倍数普遍高于一般轮胎、要选取设计上限之外,特制的加重型轮胎、强载型轮胎,还有超耐磨型轮胎,高抗刺扎型轮胎等所谓“轮胎王”,在市场上也颇为走俏。
2 轮胎结构设计
2.1 载重轮胎要求的性能
对轮胎设计人员来说,满足汽车设计制造部门和轮胎市场要求的性能,应是最大的要务和最终的目的。然而,由于业态不同,汽车设计师、驾驶员、营销经理等对轮胎提出的性能要求也不尽相同。如何协调他们之间的关系,把三方要求统一起来,明确并满足其共同目标是极为重要的。评价载重轮胎的主要性能指标,详见表3。
随着科学技术的进步和社会市场的发展,对轮胎提出的要求正日益增多。然而,以目前的技术水平和力量完全满足这些条件是很困难的,只能根据实际情况择其重点,妥善解决之。
表3 载重轮胎主要性能特点