285/70R19.5全钢载重子午线轮胎的设计

王 瑞，周 宇，韩 菁，韩志田，王静锋

（三角轮胎股份有限公司，山东 威海 264200）

随着欧洲市场对285/70R19.5全钢载重子午线轮胎需求的增长，我公司为填补该规格产品的空白，设计开发了285/70R19.5全钢载重子午线轮胎，取得了良好的效果。现将产品的设计情况介绍如下。

1 技术要求

根据欧洲ETRTO—2012《欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册》，确定285/70R19.5全钢载重子午线轮胎的技术参数为：标准轮辋 8.25，充气外直径（D′） 895（883～910） mm，充气断面宽（B′） 283（272～294） mm，标准充气压力 850 kPa，标准负荷 3 000 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

全钢载重子午线轮胎的带束层对轮胎冠部起到箍紧作用，但由于骨架材料为钢丝帘线，伸张和变形较小，轮胎充气后外直径膨胀不大，D与模型尺寸相比变化不大，结合我公司类似轮胎设计经验，本次设计D取892 mm，B取282 mm，外直径膨胀率（D′/D）为1.003，断面宽膨胀率（B′/B）为1.004。

2.2 行驶面宽度（b）和弧高度（h）

为提高轮胎的磨耗性能，减少轮胎在使用过程中出现胎肩畸磨等缺陷，提高轮胎的行驶里程，综合考虑，本次设计b取224 mm，h取8 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

为保证轮胎附着强度，胎圈与轮辋采用过盈配合设计，结合以往的设计经验，本次设计d取493.5 mm，C采取宽12.7 mm（0.5英寸）设计，取222 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

H1/H2取值很关键，特别是对全钢子午线轮胎整体性能影响很大。对于采用单钢丝圈和1层胎体结构的全钢子午线轮胎，H1/H2取值较大，水平轴上移对肩部影响较大，H1/H2取值较小，水平轴下移造成胎圈部位应力集中，易出现胎圈空和胎圈裂等问题。根据设计经验，本次设计H1/H2取1.028。

轮胎断面轮廓如图1所示。

2.5 胎面花纹

胎面花纹设计对轮胎的磨耗性能、噪声及滚动阻力有着至关重要的影响。本次设计在原有TR685花纹的基础上优化了花纹沟结构，有效降低了轮胎噪声，较小的花纹深度以及较宽的行驶面，提供了优良的耐磨性能及低滚动阻力。花纹深度为13.5 mm，花纹饱和度为76.4%，花纹周节数为58。

图1 轮胎断面轮廓示意

优化前后胎面花纹展开如图2所示。

3 施工设计

3.1 胎面

胎面采用胎面胶和基部胶两方两块结构，采用双复合挤出机挤出成型。胎面总宽度为252 mm，胎肩厚度为20 mm，中央厚度为18 mm。为提高轮胎的行驶里程，胎面胶采用耐磨、抗撕裂配方，基部胶采用低生热配方，以降低胎面底部和肩部生热，提高轮胎的使用寿命。

图2 优化前后胎面花纹展开示意

胎面结构示意如图3所示。

图3 胎面结构示意

3.2 带束层和胎体

根据以往同类型产品的设计经验，并结合实际使用情况，带束层采用3层+2层0°带束层结构，其中1#和2#带束层采用3×0.20+6×0.35HT高强度钢丝帘线，3#带束层采用5×0.30HI高抗冲击钢丝帘线，0°带束层采用3×7×0.20HE高伸长钢丝帘线，带束层安全倍数为6.4，满足要求。

胎体采用3+9×0.22+0.15钢丝帘线，胎体安全倍数为8.4，满足要求。

3.3 钢丝圈

钢丝圈采用Φ1.65 mm胎圈钢丝，排列方式为7-8-9-10-9-8，共51根，钢丝圈安全倍数大于7，满足设计要求。

3.4 成型和硫化

采用一次法三鼓成型机成型，机头直径为475 mm，机头宽度为660 mm。

采用1 651 mm（65英寸）热板充氮双模硫化机硫化，硫化条件为：胶囊饱和蒸汽压力 （1.7±0.1） MPa，内压（氮气） ≥2.5 MPa，上热板温度 （150±2） ℃，下热板温度 （155±2） ℃，模套温度 （155±2） ℃，内温为变温，总硫化时间 45 min。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

轮胎外缘尺寸按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》进行测量。结果表明，安装于标准轮辋上的成品轮胎在标准充气压力下的充气外直径和断面宽分别为895和283 mm，符合国家标准要求。

4.2 强度性能

强度性能按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》和企业标准进行测试，试验条件为：充气压力 850 kPa，压头直径 38 mm。试验结果表明，轮胎破坏能为3 142.8 J，为国家标准规定值的150%，轮胎强度性能良好，满足国家标准要求。

4.3 耐久性能

耐久性能按照GB/T 4501—2008和企业标准进行测试，试验条件和结果如表1所示。

从表1可以看出，试验结束时成品轮胎累计行驶时间为91 h （国家标准要求达到47 h，企业标准要求达到77 h），试验结束时轮胎胎肩脱层，成品轮胎耐久性能良好，符合国家标准要求。

表1 耐久性试验条件和结果

5 结语

285/70R19.5全钢载重子午线轮胎的外缘尺寸、强度性能和耐久性能均达到国家标准及企业标准要求。该规格轮胎自投产以来，生产工艺稳定，成品合格率高，产品投放市场后深受欧美客户及国内客户的认可，供不应求，为公司创造了较好的经济效益和社会效益。