700×25C无内胎公路车轮胎的设计

叶 之，罗乃良，许 敏

（中策橡胶集团有限公司，浙江 杭州 310018）

随着自行车无内胎轮胎的普及[1]，700×25C公路车准无内胎轮胎逐渐进入客户的视野，尤其是在竞速方面，越来越受到赛车选手的青睐，700C无内胎轮胎的使用率越来越高[2-3]。为满足市场需求，提升产品竞争力，我公司开发了700×25C无内胎公路车轮胎，现将有关设计情况介绍如下。

1 技术要求

根据GB/T 7377—2017《力车轮胎系列》，确定700×25C无内胎轮胎的技术参数为：标准轮辋622×15C，新胎断面宽 25 mm，外直径（D0）677 mm，轮胎最大宽度（Wmax） 26 mm，最大外直径（Dmax） 683 mm，推荐气压 700 kPa，推荐负荷 75 kg。本设计在标准气压下，轮胎充气断面宽（S）为（25±2） mm，充气外直径（D）为（677±6）mm。

2 结构设计

2.1 花纹设计

本花纹设计为光面花纹，表面进行电火花处理，花纹表面粗糙度放电取值为9A，花纹展开如图1所示。

图1 轮胎花纹展开示意

花纹设计深度：冠部为0.6 mm，至胎肩部约为0.15 mm，中间平缓过渡。该花纹具有低滚动阻力、低噪声、高抓着力的特点。由于花纹无方向性，因此轮胎安装时也无需考虑是否装反。

2.2 断面设计

700×25C无内胎公路车轮胎的整体胎壳宽度较小，轮辋也偏窄，如果按传统的轮胎结构设计，其装胎充气会比较困难，因此本设计参考传统轮胎的尺寸及充气后的尺寸，拟定轮胎轮廓长度为68.4 mm，断面高度为25.8 mm。由于我国暂无700×25C无内胎公路车轮胎轮辋标准，本设计参照欧洲标准700C无内胎轮胎轮辋进行结构设计。轮辋结构如图2所示。

图2 无内胎轮胎轮辋结构

本设计轮胎胎圈宽度为4 mm，着合直径为620 mm，胎圈采用多段曲线结构，以确保实际嵌合后能尽可能填充轮辋胎唇部位，提高胎圈防漏性能。轮胎断面轮廓如图3所示。

图3 轮胎断面轮廓示意

轮胎与轮辋之间的配合为过盈配合，若过盈量太大，会导致轮胎安装困难，胎圈无法嵌合到轮辋胎唇座上，影响轮胎的使用及安全性能；若过盈量太小，则胎圈与轮胎配合不紧密，容易造成轮胎的装车线浮出不均匀，造成轮胎跳动偏摆，影响轮胎的使用及安全性能[4-5]。

3 施工设计

3.1 胎面

本设计胎面冠部采用强抓着力、抗湿滑性能优异的胶料[6-7]，侧部采用清洁、耐臭氧老化性能优良的胶料。冠部厚度为1 mm，侧部厚度为0.5 mm。

3.2 胎体

胎体是轮胎的主要受力部位，在很大程度上决定着轮胎的充气形状以及无内胎轮胎的保气性能[8-9]。本设计胎体采用120TPI单层帘布反包并外贴1层NN60帆布。120TPI帘布具有轻量化和强度高的特性，可明显减小整胎质量，而NN60帆布具有防刺扎、保气作用，确保轮胎在使用过程中避免刺穿擦伤胎侧而导致轮胎出现漏气现象。

3.3 钢丝圈

胎圈部位承受着轮胎行驶过程中的内压制动力矩、离心力以及轮辋的过盈力，因此要求其有超强的抗拉能力。本设计采用2×7多股Kevlar钢丝，钢丝周长为1 951 mm。与传统钢丝相比，其最大优点是质量小，在同等质量下，其抗拉强度是传统钢丝的5倍，安全倍数满足设计要求。

3.4 成型与硫化

成型采用中国台湾有为工业股份有限公司的711.2 mm（28英寸）弹簧反包成型机。

硫化采用胶囊硫化，选用我公司开发的700×25C胶囊，配合专用700C胶囊夹盘，外温蒸汽压力为（0.72±0.02） MPa，温度为（171±2） ℃，总硫化时间为5.5 min。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

安装在标准轮辋上的成品轮胎在标准气压下，按照HG/T 2906—2017《力车轮胎静负荷性能试验方法》充气停放3 h后测量轮胎的外缘尺寸。轮胎的D为675.2 mm，4点平均S为23.6 mm，均符合设计要求。

4.2 强度性能

成品轮胎的强度性能按照GB/T 9749—2008《力车轮胎性能试验方法》测试。试验条件为：温度 25.4 ℃，气压 500 kPa，压头直径 7.9 mm。成品轮胎的强度性能测试结果如表1所示。

表1 成品轮胎的强度性能测试结果

从表1可以看出，轮胎强度性能试验结束后未压穿，其破坏能平均值为8.2 J，满足标准要求（破坏能大于7 J）。

4.3 脱圈水压试验

脱圈水压试验按照GB/T 9749—2008进行，设定水压的标准气压为800 kPa，爆破时压力为1 066 kPa，安全倍数为1.3，符合标准要求。

4.4 静态气密性能

无内胎轮胎对气密性能的要求较高，因此对轮胎静态气密性能进行测试。轮胎灌注自补液35～40 mL，并充气至最大胎侧压力后多次摇动及转动，完成后进行4 d的气压检测。初始压力（最大胎侧压力）为755 kPa，第1—4 d的气压测试结果分别为653，685，699和713 kPa。

经计算，700×25C轮胎第1—4 d的平均每天压力丧失值为66.25 kPa，满足最大允许压力丧失值（67.5 kPa）的要求，其静态气密性能满足设计要求。

4.5 耐久性能

成品轮胎的耐久性能按照GB/T 1702—2017《力车轮胎》测试。试验条件为：气压 700 kPa，标准负荷 65 kg，试验速度 40 km·h-1，试验时间 ≥75 h。轮胎行驶75 h后，累计行驶里程为3 000 km，轮胎正常，符合国家标准要求。

5 结语

本设计700×25C无内胎公路车轮胎的外缘尺寸、强度性能、脱圈水压试验、静态气密性能和耐久性能均达到国家标准要求，目前正在进行实际道路试验。