425/65R22.5宽基载重子午线轮胎断面分析

王一囡，阙元元，蔡 庆

（北京橡胶工业研究设计院，北京 100143）

近年来，低碳经济不断推动轮胎向降低油耗、减少排放、提高安全性方向发展，载重轮胎宽基化是实现这一目标的重要途径之一。

1 宽基轮胎的概念及优点

目前，宽基载重轮胎是指高宽比为0.65及以下的轮胎，其主要特征是扁平化、无内胎化、宽轮辋。宽基轮胎具有如下优点。

（1）单胎代替并装双胎，无需内胎和垫带等配件，轮胎质量减小20%左右，轮辋质量减小38%左右，进一步推进汽车和轮胎的轻量化，使轮胎的滚动阻力降低15%～20%，油耗降低3%～6%；同时，生产1条宽基轮胎的操作时间及水、电、气等生产成本与生产1条普通轮胎相差不大，宽基轮胎的经济性和环保性好[1]。

（2）承载能力增大，单胎承载能力高达4.5～6 t，有利于提高运输效率。

（3）行驶面宽，接地面积大，接地印痕和应力分布均匀，运行变形小、平稳，对路面破坏小，生热低，操控性能好，耐久性能高，使用寿命长。

（4）轮胎安装空间小，车辆底盘和车内空间扩大，轮胎拆装和维修时间短，汽车底盘降低，稳定性提高，减少了汽车故障率。

因此，无论从提高轮胎生产技术和科技含量，还是从推动轮胎工业绿色化发展，我国都亟待发展宽基轮胎。

2 宽基轮胎断面结构特征

选取4个国外品牌的425/65R22.5宽基载重子午线轮胎，对比分析其断面结构。

2.1 结构参数

G（固特异）、Y（优可豪马）、M（米其林）和F（费尔斯通）4个品牌的425/65R22.5载重子午线轮胎的胎冠、胎侧、胎圈尺寸及结构如表1所示。

表1 4个品牌轮胎的断面结构参数

从表1可以看出，除M品牌没有胎圈加强层外，其他品牌都有，且只有M品牌的钢丝圈是方形排列，其他品牌的钢丝圈为圆形排列。

2.2 材料分布

425/65R22.5宽基载重子午线轮胎断面的材料分布和参数如图1和表2所示。

图1 轮胎断面材料分布示意

表2 材料分布图所标参数对应的具体数据 mm

3 宽基轮胎结构设计分析

根据断面结构参数和材料分布图，从以下几方面进行分析。

3.1 断面水平轴位置

断面水平轴位置即胎圈基部至断面中心线高度与断面中心线至胎冠高度的比值（H1/H2），对轮胎的使用性能影响较大，水平轴位置过低，易导致胎圈部位应力集中，造成胎圈破坏；水平轴位置过高，易导致应力集中于胎肩部位，造成胎肩脱层。因此水平轴位置的选取应结合材料布置，使其最大变形部位在胎侧最薄部位，一般H1/H2取值接近1[2]。4个品牌轮胎的H1/H2取值如表3所示。

表3 断面水平轴位置

从表3可以看出，除M品牌外，其他品牌轮胎的H1/H2值接近或大于1。这是由于断面水平轴略向上移可以减小胎圈部位的应力。

3.2 行驶面宽度

行驶面宽度的选取应综合考虑多种影响因素，增大行驶面宽度可以加大轮胎与地面的接触面积，进而提高轮胎的耐磨性能，但太宽不仅会影响轮胎的速度性能，且增大了胎肩厚度，容易造成胎肩脱层。4个品牌轮胎的行驶面宽度（b）与断面宽度（B）的比值如表4所示。

表4 行驶面宽度与断面宽度的比值

从表4可以看出，b/B约为0.7。

3.3 带束层宽度

带束层是子午线轮胎的主要受力部件，决定着充气轮胎的形状及轮胎由内压引起的初始应力。因此带束层应有足够的刚性，以防止胎体钢丝帘线在胎面冠部的伸张，确保轮胎与路面的接触，从而形成均匀磨耗、行驶平稳的性能要求。另外，带束层宽度越大，越有利于控制从胎面到胎圈间的变形，将滞后损失减到最小。

由于宽基轮胎具有高宽比小、负荷能力要求较高的特点，为克服带束层中间部位呈收缩状态，张力下降，胎肩部位的带束层张力上升，端点部位剪切力大和生热高的问题，宽基轮胎带束层应采用刚性大、强度高、易渗胶、抗疲劳性能好的钢丝帘线，以防止胎冠部位伸张变形，从而保证轮胎的行驶稳定性、耐久性和翻新性。

带束层宽度和行驶面宽度的比值对轮胎的使用性能有着直接的关系。带束层宽度与行驶面宽度的比值如表5所示。

表5 带束层宽度与行驶面宽度的比值

从表5可以看出，带束层宽度与行驶面宽度基本相同。

参考上述几个品牌轮胎的断面参数可见，行驶面宽度和带束层宽度应尽可能增大，行驶面宽度应与带束层宽度基本相同，且保证行驶面宽度与断面宽度的比值为0.7左右。

3.4 胎肩厚度

胎肩厚度的设计对轮胎的高速转弯及操纵性能有很大的影响。4个品牌轮胎胎肩厚度（g）与胎冠厚度（q）的比值如表6所示。

表6 胎肩厚度与胎冠厚度的比值

从表6可以看出，4个品牌轮胎的胎肩厚度较小，胎肩厚度接近胎冠厚度，这能有效提高轮胎的速度，但对轮胎的高速安全性有一定的影响。

3.5 胎体反包高度

胎体反包高度过大会造成载重轮胎早期裂口，反包高度过小则降低强度。胎体反包高度（t）与下胎体高度（H1）的比值如表7所示。

表7 胎体反包高度与下胎体高度的比值

从表7可以看出，t/H1取值在0.20～0.24之间。为改善轮胎的平顺性和侧向刚度，宽基载重子午线轮胎除在胎圈部位和胎侧下部加胎圈包布外，还提高了帘布层反包高度。

4 结论

从以上分析可以看出，目前国外大公司425/ 65R22.5宽基载重子午线轮胎设计的一些特点和规律为：（1）断面水平轴略向上移，以减小胎圈部位的应力；（2）行驶面宽度和带束层宽度应尽可能增大，且二者基本相同，保证行驶面宽度与断面宽度的比值为0.7左右；（3）为有效提高轮胎的速度，胎肩厚度与胎冠厚度基本相同；（4）胎体反包高度与下胎体高度的比值在0.20～0.24之间，并提高胎体帘布层反包高度。