孫 雪，姜張華，譚 林

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

工業(yè)車輛輪胎應(yīng)用廣泛，工廠車間、快遞物流、港口轉(zhuǎn)運等使用的車輛都需要這樣尺寸小、負荷大的輪胎。工業(yè)車輛輪胎已逐漸由傳統(tǒng)的斜交輪胎或者半鋼子午線輪胎過渡到全鋼子午線輪胎。為滿足市場的需求，我公司開發(fā)了6.00R9NHS 12PR全鋼工業(yè)車輛子午線輪胎，現(xiàn)將其設(shè)計情況簡要介紹如下。

1 技術(shù)要求

根 據(jù) GB/T 2982—2014要 求， 確 定6.00R9NHS 12PR全鋼工業(yè)車輛子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)為：標準輪輞 4.5E；充氣外直徑（D′）740（724.6～755.3） mm；充氣斷面寬（B′） 160（155.2～171.2） mm；標準充氣壓力 1 030 kPa；行駛速度為25 km·h-1時轉(zhuǎn)向輪標準負荷（單胎）1 415 kg，驅(qū)動輪標準負荷（單胎） 1 675 kg；行駛速度為35 km·h-1時轉(zhuǎn)向輪標準負荷（單胎）1 245 kg，驅(qū)動輪標準負荷（單胎） 1 560 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

根據(jù)客戶的減少車輛干涉、輕量化、低底盤等要求，輪胎外直徑取國家標準推薦的下限值。結(jié)合全鋼工業(yè)車輛子午線輪胎的產(chǎn)品和相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗，本次設(shè)計外直徑膨脹率（D′/D）取1.002，D為725 mm。

考慮輪胎負荷能力和車軸干涉，本次設(shè)計斷面寬膨脹率（B′/B）取1，B為160 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是一對需要相互協(xié)調(diào)的參數(shù)，其取值會直接影響輪胎的多項性能，如接地壓力分布、轉(zhuǎn)向性能、抓著性能、耐磨性能和扭轉(zhuǎn)剛度等。結(jié)合實際考慮，b取140 mm，h取3.5 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

輪胎與輪輞采用過盈配合，以保證裝配緊密，從而保證輪胎氣密性和減小輪胎與輪輞之間的相互位移。標準輪輞直徑為227.8 mm，本次設(shè)計d取226.2 mm。

本次設(shè)計采用無內(nèi)胎設(shè)計，為保證輪胎胎圈裝配順暢和與輪輞貼合緊密，結(jié)合輪輞尺寸，C取114.5 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

輪胎斷面水平軸是指輪胎斷面最寬處，也是變形量最大處[1-2]。調(diào)整斷面水平軸位置，可以影響輪胎整體的應(yīng)力分布。H1/H2一般為0.9～1.2，該產(chǎn)品實際使用時需要較高的負荷能力，結(jié)合實際使用條件綜合考慮，本次設(shè)計H1/H2取1.0。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

輪胎花紋設(shè)計較為復(fù)雜，直接影響輪胎的耐磨性能、抓著性能、排水、排石、舒適性、轉(zhuǎn)向性能、抗?jié)窕阅堋⒃肼暫蜐L動阻力等。綜合考慮工業(yè)車輛輪胎實際使用時頻繁啟動、轉(zhuǎn)向、制動、爬坡等工況，需要較大的抓著力和剛性較大的花紋塊，本次設(shè)計采用塊狀花紋，適用全輪位，包括1條曲折深橫向花紋溝和2條淺豎直花紋溝?；y溝底采用大角度和階梯深度設(shè)計，提高花紋塊剛度，滿足散熱和抗刺扎等性能需求。淺豎直溝可提高排水和防側(cè)偏性能。花紋采用周向等節(jié)距排布，花紋深度為24 mm，花紋飽和度為64.5%，花紋周節(jié)數(shù)為25。

胎面花紋三維效果如圖2所示。

圖2 胎面花紋三維效果示意

2.6 有限元分析

設(shè)計階段采用模擬計算可以多方案、多參數(shù)充分對比，減少實物測試損耗，更科學(xué)地確定最佳方案。本次設(shè)計采用有限元優(yōu)化設(shè)計，輪胎胎肩和胎圈部位有限元分析結(jié)果分別如圖3和4所示。

圖3 輪胎胎肩部位有限元分析結(jié)果

圖4 輪胎胎圈部位有限元分析結(jié)果

3 施工設(shè)計

3.1 胎面

胎面是輪胎直接接觸地面的位置，需要滿足耐磨、抗刺扎和抗切割等性能要求。本次設(shè)計采用雙層胎面結(jié)構(gòu)，兼顧低生熱、抗刺扎和耐磨性能。胎面總寬度為160 mm，冠部寬度為130 mm，中央厚度為26 mm，肩部厚度為32 mm。

胎面結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 胎面結(jié)構(gòu)示意

3.2 帶束層

帶束層鋼絲骨架材料決定了輪胎冠部強度和剛度，影響輪胎的接地壓力分布、安全和轉(zhuǎn)向等性能。本次設(shè)計采用3層帶束層＋2層0°帶束層結(jié)構(gòu)，1#和2#帶束層（工作層）采用3＋8×0.33HT鋼絲簾線，壓延密度為40根·dm-1，裁斷角度為18°；3#帶束層（保護層）采用5×0.30HI鋼絲簾線，壓延密度為40根·dm-1，裁斷角度為18°。帶束層安全倍數(shù)較高，達到10.8。

3.3 胎體

胎體鋼絲骨架決定胎體強度，影響輪胎的剛度、安全性和操縱穩(wěn)定性等。本次設(shè)計輪胎的負荷較高，需要采用高胎體安全倍數(shù)設(shè)計，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，胎體采用3＋9×0.22＋0.15NT鋼絲簾線，安全倍數(shù)達到15.0。

3.4 胎圈

采用纏繞鋼絲圈，經(jīng)典六角形結(jié)構(gòu)，胎圈鋼絲單根直徑為1.83 mm，覆膠后單根鋼絲直徑增大了0.17 mm，排列形式為5-6-5-4，底部寬度大于頂部寬度，安全倍數(shù)較高，達到10.1。

3.5 成型

成型采用新改造的三鼓一次法成型機，設(shè)備精度提高。主鼓（胎體鼓）貼合周長取660 mm，鋼絲圈單面對中值取150 mm，輔鼓（帶束鼓）貼合周長取1 380 mm。成型中內(nèi)襯層、胎側(cè)、胎圈部件貼合全過程使用壓輥自動輥壓，帶束層采用全自動貼合，各部件采用自動糾偏對中裝置，胎面采用對角度輥壓，各部件接頭分角度分布均勻，輪胎質(zhì)量整體提高。

3.6 硫化

硫化采用新改造的單模熱板硫化機，使用氮氣硫化工藝。硫化條件為：模套蒸汽溫度（147±3） ℃，高壓蒸汽溫度 （195±3） ℃，氮氣壓力 （2.5±0.1） MPa，高壓蒸汽壓力（1.50±0.05） MPa，外部蒸汽壓力 （0.34±0.02）MPa，硫化總時間 43 min。根據(jù)試驗階段發(fā)泡點試驗微調(diào)硫化時間。硫化試驗結(jié)果顯示輪胎無過硫和欠硫等問題。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》進行測量。結(jié)果表明，安裝于標準輪輞上的成品輪胎在標準充氣壓力下的D′和B′分別為726和160 mm，符合國家標準要求。

4.2 物理性能

按照GB/T 2981—2014進行成品輪胎物理性能測試，結(jié)果見表1。

表1 成品輪胎物理性能測試結(jié)果

4.3 磨耗標識

GB/T 2981—2014要求輪胎的磨耗標志數(shù)量不少于4個，高度要求不小于1.6 mm。成品輪胎的實際磨耗標志數(shù)量為6個，高度實際測量值為1.7 mm，滿足國家標準要求。

4.4 外觀質(zhì)量

成品輪胎外觀質(zhì)量良好，無影響輪胎壽命的外觀質(zhì)量缺陷，外觀質(zhì)量均符合HG/T 2177—2011《輪胎外觀質(zhì)量》要求。

5 結(jié)語

6.00R9NHS 12PR全鋼工業(yè)車輛子午線輪胎的充氣外緣尺寸、物理性能、磨耗標識和外觀質(zhì)量等均達到設(shè)計和相應(yīng)國家或行業(yè)標準要求。該產(chǎn)品投入市場后，跟蹤調(diào)查結(jié)果表明輪胎使用效果優(yōu)異，使用壽命遠超過傳統(tǒng)斜交輪胎，產(chǎn)品受到了客戶好評，為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。