265/75R16 MUD HUNTER泥地轮胎的设计

郑 涛，陈 强，孔东东，刘 伟，孔 芬，李民军

（山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东 枣庄 277300）

随着私家车所有者群体的日趋年轻化，越来越多钟爱自驾游的年轻人给自己的爱车装配品质优良的越野轮胎。越野轮胎适用于山路、泥路等条件苛刻的路面，越野性能和操控性能优良。

为了进一步细分市场，扩大市场份额，同时满足日益扩大的自驾游客户群体的不同需求，我公司经过市场调研和技术攻关，向市场推出了MUD HUNTER花纹系列泥地专用轮胎，受到客户一致好评。现以265/75R16 MUD HUNTER泥地轮胎为例，将产品的设计情况简介如下。

1 技术要求

参照欧洲ETRTO 2018、美国TRAEDI 2018、《中国轮胎轮辋气门嘴标准年鉴2019》和GB/T 2978—2018《轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》要求，确定265/75R16 MUD HUNTER泥地轮胎的技术参数如下：标准轮辋 7.5J，充气外直径（D′）805（804～810）mm，充气断面宽（B′）265（264～268）mm，标准充气压力（550±10）kPa，标准负荷 1 550 kg，速度级别 Q。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

由于泥地轮胎使用冠带层周向箍紧胎体，以防止胎体伸张，因此轮胎外直径膨胀率（D′/D）设计值非常小，轮胎充气后外直径无太大变化。参考以往经验，本设计D取804 mm，D′/D为1.001 2。泥地轮胎的胎体采用了高模量低收缩聚酯帘线，胎侧胶料柔软且具有较小的膨胀率，轮胎充气后断面整体被90°低伸长高强度带束层钢丝帘线束缚，变化较小。本设计B取266 mm，断面宽膨胀率（B′/B）为0.996 24。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

根据泥地轮胎产品的实际使用区间路段情况、设计的速度级别、载客情况等使用特点，b取值较大时，可以提高轮胎成品整体的驱动性能和承载性能。以往设计经验表明，h的设计值与b的设计值有关，b设计值较大时，相应的h设计值也较大，反之b设计值较小时，相应的h设计值也较小。通过调整b与h的取值，优化轮胎接地面形状与大小，用以均衡胎冠接地压力，提高轮胎的牵引性能和耐磨性能[1-2]。综合考虑上述因素，本设计b取220 mm，h取10 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

通常，轮胎胎圈与轮辋之间的间隙越小对于汽车整体的运行效果越好；同时也要考虑轮胎装卸难易程度。综合考虑，本设计d取400 mm，C取220 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

通常轮胎外轮廓的断面水平轴位于整个轮胎断面的最宽处，是轮胎充气后法向变形最大的位置，同时也是半钢子午线轮胎胎体薄弱的地方，因此断面水平轴位置对轮胎的使用性能有很大的影响。由于泥地轮胎胎体帘线整体设计为径向排列，故在胎圈处的应力比较大，可以通过上移断面水平轴来减小轮胎在下胎侧区域和胎圈部位的应力。综合考虑，本设计H1/H2取0.957 74。

图1示出了轮胎断面轮廓。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

胎面采用MUD HUNTER型轮胎花纹，为变节距花纹，包含长型花纹S型9节、长型花纹L型8节，总计17个花纹周节，花纹深度为13.2 mm，整体花纹海陆比均衡，花纹饱和度为67.21%。胎面花纹整体为3条沟槽设计，具备驱动性能、散热性能、耐磨性能和操控性能好等多种优点。胎肩部位胶料采用低生热胶料配方。

胎面断面及花纹展开示意见图2。

图2 胎面断面及花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面和胎侧

胎面上层胶采用抓着性能好的胶料配方，基部胶采用高缓冲胶料，可很好地释放来自胎面的应力。胎侧采用双复合结构，即胎侧胶和耐磨胶结构。胎面和胎侧半部件均使用三复合挤出机生产，设备精度高，部件挤出尺寸稳定。

3.2 带束层和冠带层

采用2层带束层加1层锦纶66冠带层结构，符合泥地轮胎系列产品要求。当轮胎在泥地行驶时，带束层可以很好地箍紧胎体，减小胎面部位的周向变形，轮胎整体尺寸的稳定性得到保持，同时对抗湿滑和操纵性能等有着积极影响。冠带层为保护层，使用单根宽度为15 mm的冠带条带张力缠绕而成，有较强的箍紧作用和抗撞击性能，能够防止胎面与带束层之间发生脱层，同时又可以缓冲轮胎胎面受到的冲击力，起到很好的保护作用，延长成品轮胎的使用寿命。1#和2#带束层均采用高胶料渗透性3×0.30HT钢丝帘线。

3.3 胎体

胎体使用高模量低收缩聚酯帘线，胎体采用2层帘布层设计，1#胎体帘布层宽度为810 mm，2#胎体帘布层宽度为610 mm，胎体帘布的压延密度为105根·dm-1，胎体安全倍数为9.0。胎体帘线的渗胶性能好，轮胎硫化后胎体整体变形率低，因此成品轮胎胎圈部位的变形率小，不会轻易出现并胎圈的现象；胎圈部位的支撑能力好，有利于轮胎的装卸操作。

3.4 胎圈

钢丝圈采用Φ1.295 mm的镀锌铜回火高强度钢丝，单根胎圈钢丝覆胶后直径为1.60 mm。钢丝圈安全倍数为9.2。

3.5 成型

采用二次法成型机成型，成型机头直径为445 mm，机头宽度为512 mm，胎坯成型时的预定型宽度为490 mm。二次法成型机工艺参数稳定性良好，设备程序和机械定位精度高，胎坯成型质量良好。

3.6 硫化

采用液压硫化机和氮气硫化工艺硫化，一次定型时氮气压力为（0.06±0.01）MPa，二次定型时氮气压力为（0.10±0.01）MPa，高压蒸汽压力为（1.5～1.7）MPa，高压氮气压力为（2.1～2.3）MPa，硫化温度为178 ℃[3-5]，总硫化时间为15.5 min。与传统循环过热水硫化工艺相比，该规格轮胎采用的氮气硫化工艺可节约80%左右的蒸汽，具有显著的节能效果[2]。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》测量成品轮胎外缘尺寸。安装在标准轮辋上的轮胎在标准充气压力下的D′和B′分别为805和265 mm，均符合设计要求。

4.2 强度性能

强度性能按照Q/B QP 01—2017《轿车子午线轮胎强度试验方法》进行测试，轮胎的充气压力为180 kPa。结果表明，轮胎第1—4点破坏能均达到标准值，第5点破坏能为602.5 J，为标准值的204%，强度性能优异。

4.3 耐久性能

耐久性能按照Q/B NP 01—2017《轿车子午线轮胎耐久性能试验方法》进行测试，试验条件和结果如表1所示。

从表1可以看出，轮胎累计行驶44 h后停止试验，试验结束时轮胎目测未发生损坏，成品轮胎耐久性能好，满足企业标准要求。

表1 成品轮胎耐久性能

4.4 高速性能

高速性能按照Q/B GP 04—2017《轿车子午线轮胎高速性能试验方法》进行测试，试验结果如表2所示。

表2 成品轮胎高速性能

从表2可以看出，轮胎累计行驶1.5 h后停止试验，试验结束时轮胎目测未发生损坏，高速性能好，满足企业标准要求。

5 结语

265/75R16 MUD HUNTER泥地轮胎的充气外缘尺寸、强度性能、耐久性能和高速性能均达到设计和企业标准要求。该MUD HUNTER系列泥地轮胎产品进入市场后，得到客户的认可与好评，在提升公司知名度的同时创造了较好的经济效益。