公交车专用275/70R22.5 AU609高性能子午线轮胎的研发
2022-12-31张正伟刘晓芳陈雪梅
张正伟,刘晓芳,魏 胜,陈雪梅,李 明,赵 敏
(1.山东玲珑轮胎股份有限公司,山东 招远 265400;2.北京橡胶工业研究设计院有限公司,北京 100143)
公交车是现代城市运输的主要交通工具,由于城市运输的复杂性,其行驶过程中存在着频繁的启动、制动、上下坡,且上下班高峰期存在着高负荷现象,因此对公交车专用轮胎的性能要求比普通轮胎更高[1-7]。在全球范围内,275/70R22.5轮胎在公交车领域广泛应用,为此,我公司以众多同规格轮胎为竞品,进行公交车专用275/70R22.5高性能子午线轮胎的研发,以期提高产品的耐磨性能、安全性能和可翻新性。
1 竞品分析
1.1 花纹参数
在公交车轮胎产品领域,几家公司占有绝大部分的市场份额,其产品在花纹设计、结构设计等方面都采用了前沿技术。在花纹设计方面,3D钢片新技术已经广泛应用;在花纹样式上,以采用3条主花纹沟设计最为典型,可以增大花纹块的刚度,提高轮胎的耐磨性能。主要竞品及我公司原U801轮胎的胎面花纹和参数分别如图1和表1所示。
从图1和表1可以看出:竞品轮胎均采用了3条主花纹沟设计,花纹块的刚度增大,满足公交车对轮胎高耐磨性能的要求;行驶面宽度为226~240 mm,花纹深度为19.4~21.0 mm。此外,竞品3轮胎花纹设计采用最新的3D钢片技术,对于抑制轮胎的异常磨损有重要作用。
表1 竞品及我公司U801轮胎花纹参数 mm
图1 竞品及我公司U801轮胎胎面花纹
分析竞品轮胎可知,为保证我公司新研发的275/70R22.5 AU609高性能子午线轮胎的市场竞争力,其行驶面宽度应不小于240 mm,花纹沟深度应不小于21 mm。
1.2 骨架材料
竞品3轮胎带束层骨架材料如表2所示。
从表2可以看出,竞品3轮胎采用了1×0.11+3+8×0.33ST超高强度钢丝帘线,破断力大,帘线箍紧作用强,具有更高的安全性能,抗冲击能力更强,有力保证了公交车轮胎的安全性能。
表2 竞品3轮胎带束层骨架材料
2 新产品AU609轮胎的研发
2.1 技术标准
研发的新产品AU609轮胎的销售地区法规要求如下:国家标准和欧盟ETRTO标准均规定轮胎外直径为947~969 mm,断面宽为265~287 mm;耐久性能按照企业标准NJ-02进行测试,轮胎累计行驶时间长于87 h;强度性能测试中最小破坏能均应大于标准值的260%;磨耗标志大于1.6 mm。
2.2 结构设计
公交车行驶于城市路况,频繁的启动、制动、转弯,例如在中国澳门以及韩国等时常上下坡的地方,对轮胎的耐用度是一个非常大的考验,同时在上下班高峰期公交车超高负荷运行,对轮胎的安全性能有更高的要求。为此,新产品AU609轮胎采用以下关键技术。
(1)带束层采用3+8×0.33ST超高强度钢丝帘线,独特的带束层结构设计能够极大地提高轮胎的抗刺穿能力,保护胎体,使轮胎接地压力分布更加均匀,压穿强度大幅提升,更抗冲击、抗刺扎,轮胎的抗冲击能力提升50%以上。
(2)采用全钢子午线轮胎技术,胎体采用无焊点钢丝帘线,耐疲劳性能提高40%,延长了胎体的使用寿命,提高了轮胎的可翻新性。
(3)优化胎圈结构设计,增加了胎圈锦纶包布,胎圈耐久能力提高了2倍,以应对公交车早晚上下班高峰时的高负荷现象,可显著减少轮胎胎圈裂的发生。
(4)加强的胎侧结构和胎侧磨耗标识,有效避免了路边刮擦造成的轮胎意外损伤,延长了胎体寿命。
(5)新增防刮擦设计,胎侧加厚,增大了气密层厚度,提高了轮胎的可翻新性。
(6)采用曲折花纹沟底,减小了花纹沟底应力,防止花纹沟裂和花纹掉块[8-9]。
(7)优化花纹块刚度比例,强化胎肩刚度,减少不规则磨损。
(8)采用无内胎技术,不仅保证了轮胎的承载能力,同时独特的胎圈设计,使轮胎具有优异的气密性保持能力,产品装卸方便。
(9)花纹设计采用全新的3D互锁钢片技术(见图2),提升轮胎的抓着性能,避免不规则磨耗的产生。3D互锁钢片技术使花纹块形成纵向、垂向、横向三维立体互锁,有效减小了花纹块的变形滑移,避免了异常磨损,尤其是避免轮胎前高后低异常磨损。
图2 3D互锁钢片技术
(10)优化轮胎的配方设计,提升轮胎的耐久性能,轮胎翻新能力可达2次。
2.3 花纹设计
AU609轮胎花纹设计采用主流的公交车轮胎产品的样式,即3条主花纹沟设计,增加花纹块的刚性,提高轮胎的耐磨性能;采用最新的3D互锁钢片技术,有效增大花纹块的刚性,如图3所示。
图3 AU609轮胎胎面花纹
2.4 成品轮胎性能
275/70R22.5 AU609轮胎的成品性能测试结果表明:耐久性(按照企业标准NJ-02进行测试)试验中,轮胎累计行驶时间为98.2 h,耐久性能良好,满足标准要求;滚动阻力系数为6.4 N·kN-1;压穿强度比竞品3轮胎提高了40%左右,保证了轮胎的安全性能,这是由于带束层采用了3+8×0.33ST超高强度钢丝帘线。
AU609和竞品3轮胎的接地印痕如图4所示。
图4 AU609及竞品3轮胎接地印痕
从图4可以看出,AU609轮胎的接地印痕形状与竞品3轮胎非常接近。此外,实际新产品路试中AU609轮胎无异常磨损现象,接地印痕形状满足要求。
2.5 路试里程
轮胎路试条件:试验轮胎 275/70R22.5 16PR AU609,地点 澳门,车型 市内公交车(见图5),路况 城市道路,原始花纹沟深度 21 mm。
图5 路试用公交车
轮胎路试结果表明:后轮轮胎耐久性能优异,已顺利完成翻新,前轮轮胎已经使用了10个月,磨损均匀,预计前轮轮胎的使用寿命可达180 000 km。应用3D互锁技术的AU609轮胎胎面磨损均匀,如图6所示。
图6 应用3D互锁技术的AU609轮胎路试磨损情况
AU609轮胎经路试各项性能优异,被客户优先选用。同时,275/70R22.5 AU609轮胎已经获得韩国客户的初步认可,较之前产品AU802轮胎无前高后低异常磨损,实际行驶里程得到客户认可。
3 结论
新研发的公交车专用275/70R22.5 AU609高性能子午线轮胎的耐久性能良好,滚动阻力系数为6.4 N·kN-1,压穿强度和耐磨性能大幅提高,可翻新性好,路试性能优异,解决了市场上同类轮胎前高后低异常磨损的问题,产品得到客户的认可。