曲賓建，王 君，葉烔昕

（青島雙星輪胎工業(yè)有限公司，山東 青島 266400）

輪胎對(duì)汽車性能起著至關(guān)重要的作用。因此，輪胎既要具備良好的承載力、制動(dòng)性和驅(qū)動(dòng)性等基本功能，還需要具有舒適性、低噪聲、良好的抓著性能、較低的滾動(dòng)阻力等[1-6]。根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，我公司開發(fā)出205/55R16 91V舒適型轎車子午線輪胎，具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下。

1 技術(shù)參數(shù)

根據(jù)《中國(guó)輪胎輪輞氣門嘴標(biāo)準(zhǔn)年鑒》要求，205/55R16 91V轎車子午線輪胎技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 6 1/2J，充氣外直徑（D'） 632（625.1～638.7） mm，充氣斷面寬（B'） 214（205.4～222.6） mm，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 615 kg，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 250 kPa，速度級(jí)別 V。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

帶束層位于子午線輪胎的冠部下方，對(duì)胎體能起到箍緊的作用，可以防止胎冠部位胎體出現(xiàn)伸張現(xiàn)象。輪胎充氣后外直徑膨脹幅度一般為0～3 mm，因此輪胎D'和D值比較接近，參考經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)D取629 mm。

子午線輪胎斷面變化與胎體骨架材料類型、帶束層對(duì)胎體的箍緊作用、胎圈著合寬度（C）以及輪廓形狀等相關(guān)。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，C每增大或減小10 mm，輪胎B'相應(yīng)增大或減小4 mm，所以參考實(shí)際C的取值，B'應(yīng)增大8 mm左右，B取221 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

當(dāng)b值較大時(shí)，可以增大輪胎和路面的接觸面積，減小單位面積上的壓力，進(jìn)而提高輪胎的牽引性、驅(qū)動(dòng)性以及承載能力。一般b和h的變化呈正相關(guān)，適當(dāng)調(diào)整b和h可以優(yōu)化輪胎接地形態(tài)，均衡胎面接地壓力，提高輪胎的牽引性和耐磨性能，參考經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)選取b為168 mm，h為7.46 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和C

胎圈與輪輞之間需要緊密配合，為防止輪胎裝配后出現(xiàn)漏氣等現(xiàn)象，以及考慮輪胎實(shí)際裝卸情況，d取404.2 mm；為降低胎側(cè)剛性、增大彈性，提高乘坐舒適性，C取185.4 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于輪胎斷面最寬處，在輪胎充氣后以及受到法向作用力時(shí)變形量最大，此處輪胎胎側(cè)較薄，也容易發(fā)生變形和破壞等。斷面水平軸若位置過(guò)高，容易造成胎肩部位應(yīng)力集中，生熱過(guò)大，進(jìn)而引起胎肩脫層、高速性能降低等；若位置過(guò)低，會(huì)引起胎圈部位應(yīng)力集中，易導(dǎo)致胎圈損壞、耐久性能降低等。本設(shè)計(jì)H1/H2取1.083。

2.5 胎面花紋

胎面花紋設(shè)計(jì)對(duì)輪胎的操縱性能、抗?jié)窕阅?、高速性能、滾動(dòng)阻力和噪聲等均產(chǎn)生影響。我公司根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際需求情況，開發(fā)出一款非對(duì)稱變節(jié)距花紋。此花紋設(shè)計(jì)有4條縱向花紋溝，花紋主溝深度為7.6 mm，花紋飽和度為67%，具有優(yōu)異的操縱性能和抗?jié)窕阅?、噪聲低。為使輪胎的接地?yīng)力分布均勻，胎冠弧采用3段弧設(shè)計(jì)。胎面花紋如圖1所示。

圖1 胎面花紋示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

胎面采用四復(fù)合擠出機(jī)進(jìn)行擠出，胎面結(jié)構(gòu)見圖2，4個(gè)部件分別為胎面膠、基部膠、胎側(cè)膠、導(dǎo)電膠。胎面膠采用抗?jié)窕阅芎湍湍バ阅軆?yōu)異、滾動(dòng)阻力低的配方；基部膠采用低生熱的配方；為提高輪胎的導(dǎo)電性能，胎面中加入導(dǎo)電膠，可以將輪胎產(chǎn)生的靜電及時(shí)導(dǎo)入地下，提高安全性。

3.2 冠帶層

冠帶層采用930dtex/2錦綸簾布，為加強(qiáng)對(duì)帶束層的箍緊作用，同時(shí)確保輪胎的高速性能，冠帶層纏繞方式采用一層平鋪加兩側(cè)肩部纏繞的設(shè)計(jì)。冠帶層簾布參數(shù)為：?jiǎn)胃熅€最小破斷力 138 N，線密度 12.6根·cm-1，壓延厚度 0.95 mm。

3.3 胎體

根據(jù)輪胎使用負(fù)荷和胎體簾線的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)胎體采用2層1100dtex/2聚酯簾布，壓延密度為100根·dm-1，壓延厚度為1.0 mm。胎體安全倍數(shù)為7.9，可為輪胎提供良好的支撐性能。

3.4 帶束層

帶束層是子午線輪胎的主要受力部位，帶束層應(yīng)具備高強(qiáng)度、低伸張、與膠料粘合牢靠、耐疲勞和耐腐蝕性能良好等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)2層帶束層均采用2×0.30ST鋼絲簾線，帶束層角度為27°。

3.5 鋼絲圈

鋼絲圈為六角形結(jié)構(gòu)，采用Φ1.2 mm高強(qiáng)度鋼絲，排列方式為4-5-4-3。

3.6 成型和硫化

輪胎采用一次法成型。硫化采用氮?dú)饬蚧に?，硫化溫度?78 ℃，硫化時(shí)間為15 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012測(cè)量。將輪胎安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上，充氣壓力為180 kPa，D'和B'分別為633和211 mm，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

成品輪胎強(qiáng)度性能按照GB/T 4502—2016測(cè)試。充氣壓力為180 kPa，標(biāo)準(zhǔn)破壞能為295 J。試驗(yàn)結(jié)果顯示，第1—4點(diǎn)破壞能均可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，第5點(diǎn)破壞能為523.2 J，為標(biāo)準(zhǔn)值的177.36%。成品輪胎強(qiáng)度性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 脫圈性能

成品輪胎脫圈阻力按照GB/T 4502—2016測(cè)試。充氣壓力為180 kPa，輪胎標(biāo)準(zhǔn)脫圈阻力為11 120 N。試驗(yàn)結(jié)果顯示，第5點(diǎn)脫圈阻力為12 081 N，為標(biāo)準(zhǔn)值的108.64%。成品輪胎脫圈性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 高速性能

成品輪胎高速性能按照GB/T 4502—2016測(cè)試。充氣壓力為300 kPa，負(fù)荷為449 kg。輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為1.75 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)胎側(cè)爆破。高速性能試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果見表1。

表1 高速性能試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果

4.5 耐久性能

成品輪胎耐久性能按照GB/T 4502—2016測(cè)試。充氣壓力為180 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷為615 kg。輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為102.3 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)胎冠花紋掉塊。耐久性試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果見表2。

表2 耐久性試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果

4.6 滾動(dòng)阻力和噪聲

成品輪胎滾動(dòng)阻力按照ISO 28580—2018測(cè)試。輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)為8.87 N·kN-1，達(dá)到C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。噪聲測(cè)試為室外測(cè)試，測(cè)量值為68 dB，達(dá)到A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。成品輪胎滾動(dòng)阻力和噪聲滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)論

205/55R16 91V轎車子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、脫圈性能、高速性能、耐久性能均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，且輪胎在滾動(dòng)阻力和噪聲方面表現(xiàn)良好。