295/75R22.5 14PR无内胎全钢载重子午线轮胎的设计

梁 华，韩晓霞

（银川佳通轮胎有限公司，宁夏 银川 750011）

近年来，国内宏观经济增速放缓，轮胎市场需求总体偏弱。为适应国内外高速公路的急剧增长及运输环境的变化，我公司积极调整产品结构，重视无内胎全钢载重子午线轮胎的研发。现将我公司开发的295/75R22.5 14PR无内胎全钢载重子午线轮胎设计情况介绍如下。

1 技术要求

根据GB/T 2977—2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》和《欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册（2012）》，确定295/75R22.5 14PR无内胎全钢载重子午线轮胎的技术参数如下：标准轮辋直径 228.6 mm（9英寸），充气外直 径（D′） [1 014（1 001～1 027）] mm，充气断面宽度（B′） [298（290～309）] mm，标准充气压力 760 kPa，单胎额定负荷 2 800 kg，速度级别 L。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽度（B）

全钢子午线轮胎充气后外直径变化不大，因此外直径膨胀率（D′/D）较小；B的变化较大，影响其变化的因素较多，尤其是帘线伸张越大，断面宽膨胀率（B′/B）越大。综合考虑，本设计D′/D取1.004，B′/B取0.967 5，D为1 010 mm，B为 308 mm。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

b和h是决定轮胎胎冠轮廓的主要参数，合理确定b和h，可以优化轮胎接地面的形状和大小，均衡胎冠接地面各部位的压力，起到提高轮胎牵引性能和耐磨性能的作用。一般轮胎设计中，采用b与轮辋宽度接近的原则，根据以往设计经验，b/B为0.70～0.85，h/H为0.03～0.05。综合考虑，本设计b取220 mm，h取9 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

胎圈主要根据标准轮辋曲线设计。d的取值应同时满足轮胎装卸方便和着合紧密的要求。胎圈与轮辋装配过盈量过大时，轮胎装卸困难，且影响胎圈安全性能；过盈量过小时，轮胎不能与轮辋紧密配合。根据轮胎与轮辋的配合使用情况，本设计d取571 mm。根据以往设计经验，C比轮辋宽度大25.4 mm（1英寸），C取254 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴位于断面最宽处，是轮胎充气后法向变形最大的部位，也是子午线轮胎胎体变形最大的部位。水平轴位置太低，容易造成胎圈部位应力集中，导致胎圈部位早期损坏；水平轴位置太高，容易造成胎肩部位应力集中，导致早期肩空。根据子午线轮胎特点及以往设计经验，本设计H1/H2取0.84。轮胎断面如图1所示。

图1 轮胎断面示意

2.5 胎面花纹

本设计轮胎用于客车及货车全轮位的长途运输，胎面花纹采用4条纵向沟槽结构。为防止高速行驶时轮胎侧滑，在纵向花纹上横向切割花纹条并设刀槽花纹，以增大抓着力和分散接地压力。肩部设计小而窄的横向沟槽，以进一步增大轮胎抓着力，同时也有利于散热和胎面排水。4条花纹沟底加设凸台，可以有效防止夹石子和冠部花纹沟裂。本设计花纹深度为17.2 mm，花纹周节数为84，花纹饱和度为73.4%。胎面花纹展开如图2所示。

图2 胎面花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面

胎面采用两方两块结构，采用四复合挤出机挤出。胎面半成品肩部宽度为成品轮胎行驶面宽度的91.8%，胎肩厚度为冠部厚度的1.3倍。胎冠胶采用耐磨胶料配方，以保证轮胎行驶里程；基部胶采用低生热胶料配方，以有效延长轮胎使用寿命。

3.2 胎体

胎体的主要作用是使轮胎保持原设计的尺寸形状，并赋予轮胎优异的舒适性和牵引性。全钢子午线轮胎要求胎体帘线具有强度和模量高、尺寸稳定性好、收缩率小和耐疲劳性能优等特点。本设计胎体选择3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线，压延帘布厚度为2.2 mm。胎体安全倍数为8，满足设计要求。

3.3 带束层

带束层是子午线轮胎主要受力部件，带束层刚性对子午线轮胎使用性能有很大影响，帘线性能直接影响带束层刚性。本设计1#和2#带束层采用3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，3#带束层采用3×4×0.22HE钢丝帘线，0°带束层采用3×7×0.20HE钢丝帘线。带束层安全倍数为7，满足设计要求。

3.4 钢丝圈

钢丝圈采用直径为1.65 mm镀铜回火胎圈钢丝，覆胶钢丝直径为1.8 mm，钢丝排列方式为8-9-10-11-10-9-8，钢丝圈为斜六角结构，缠绕直径为573.8 mm，安全倍数为5。

3.5 成型

采用飞迈公司一次法成型机成型，设备工艺参数稳定，定位精度高，成型部件贴合密实。成型机头直径为528 mm，机头宽度为640 mm。

3.6 硫化

采用1 651 mm（65英寸）蒸锅式硫化机硫化。硫化条件为：外部蒸汽压力 （0.39±0.03） MPa，温度 （151±2） ℃；过热水压力 （2.6±0.2） MPa，温度 （173±3） ℃；总硫化时间 48 min。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

按GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》进行测试。安装于标准轮辋上的成品轮胎在标准充气压力下测得的D′为1 013 mm，B′为298 mm，均符合国家标准和设计要求。

4.2 强度性能

强度性能按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行测试，试验条件为：充气压力 760 kPa，压头直径 38 mm。结果表明，轮胎破坏能为3 795.4 J，为国家标准规定 值（2 090 J）的181.6%，试验结束时第5点压穿。轮胎强度性能良好，满足国家标准要求。

4.3 耐久性能

成品轮胎耐久性能按照企业标准进行测试，试验条件和测试结果如表1所示。从表1可以看出，轮胎累计行驶时间达到87.25 h，符合企业标准要求（＞70 h），且试验结束时轮胎完好。

表1 成品轮胎耐久性能试验条件和测试结果

4.4 高速性能

成品轮胎高速性能按照企业标准进行测试，试验条件和测试结果如表2所示。从表2可以看出，轮胎最高行驶速度达到150 km·h-1，在此速度下行驶时间为30 min，达到企业标准要求（＞130 km·h-1×30 min），且试验结束时轮胎完好。

表2 成品轮胎高速性能试验条件和测试结果

5 结语

本设计295/75R22.5 14PR无内胎全钢载重子午线轮胎生产工艺稳定，成品轮胎外缘尺寸和强度性能达到设计和国家标准要求，耐久性能和高速性能符合企业标准要求。该产品投放市场后深受国内外用户青睐，社会和经济效益良好。