12R22.5 18PR子午线轮胎的设计

郑 涛，孙艳明，李海艳，杜大兵，潘存孝

（山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东 枣庄 277300）

近年来随着汽车轮胎的需求量越来越大，轮胎花纹种类增多。为满足国内外市场需要，提高产品竞争力，我公司在进行广泛的市场调研后，新开发了一系列子午线轮胎产品。其中12R22.5 18PR BY701子午线轮胎客户反馈较好，得到市场广泛认可。现将12R22.5 18PR BY701子午线轮胎设计情况简介如下。

1 技术要求

参照GB/T 2977—2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》、欧洲ETRTO—2012《欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册》和美国TRA—2012《美国轮胎轮辋协会标准年鉴》，确定12R22.5 18PR BY701轮胎的技术参数为：标准轮辋 9.00，充气外直径（D′） 1 070（1 070～1 100） mm，充气断面宽（B′） 310（288～310） mm，标准充气压力930 kPa，标准负荷（单胎/双胎） 3 550/3 250 kg，速度等级 K。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

在子午线轮胎冠部，带束层周向箍紧胎体，防止胎冠部位胎体伸张，因此轮胎的外直径膨胀率（D′/D）非常小，充气后还可能略微减小，根据设计经验，本设计D′为1 082 mm，D为1 070 mm，D′/D取1.011 2。

子午线轮胎胎体采用高强度钢丝帘线，胎侧虽然柔软但膨胀率小，轮胎充气后受90°高强度低伸长率钢丝帘线的约束，断面变化很小。本设计断面膨胀率（B′/B）取0.958 1，B′为297 mm，B为310 mm。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

根据中长途汽车轮胎具有实际使用路况优良、速度快及超载的特点，b取较大值，以提高轮胎的耐磨性能和承载能力；根据经验，h的取值与b的取值有关，b取较大值时，h取较大值。适当调整b与h可以优化轮胎接地印痕形状与大小，均衡胎冠接地压力，提高轮胎的牵引性与耐磨性能。综合考虑，本设计b取235 mm，h取7.5 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

为使胎圈与轮辋紧密配合，胎圈与轮辋的间隙越小越好，但考虑到轮胎的装卸，轮胎与轮辋的间隙不应过小，本设计d取550 mm；C较轮辋标准宽度加大25.4 mm（1英寸），以使胎侧刚性降低、弹性增大，改善轮胎的乘坐舒适性，C取250 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴位于断面最宽处，是轮胎充气后法向变形最大的位置，也是子午线轮胎胎体最薄处。水平轴位置对轮胎的使用性能和使用寿命有很大影响，由于子午线轮胎胎体帘线呈径向排列，胎圈钢丝圈受力较大，因此断面水平轴上移可以减小下胎侧区域的应力和胎圈应力。本设计H1/H2取0.840。

轮胎断面轮廓如图1所示。

图1 轮胎断面外轮廓示意

2.5 胎面花纹

胎面采用BY701型中长途轮胎花纹，该花纹为变节距花纹，分为长型花纹L和短型花纹S，L和S型花纹周节数均为40，共80个花纹周节数。该花纹设计四道花纹沟槽，摩擦因数低、耐磨性好、利于散热，且具有优异的操控性能。肩部胶料使用低生热配方，能够满足中长途高速行驶需要。本设计花纹深度为17 mm，花纹饱和度为73.58%。

胎面花纹展开如图2所示。

图2 胎面花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面和胎侧

根据轮胎实际使用工况，本设计胎面采用全分层设计，胎面胶采用高耐磨性胶料配方，保证冠部具有良好的耐磨、高速性能；胎侧采用三复合结构（胎侧胶/耐磨胶/型胶），在胎圈反包处增设胎侧型胶，以提高胎圈的耐久性能。

3.2 胎体

本设计的胎体骨架材料选择传统规格的0.25＋6＋12×0.225HT钢丝帘线，压延密度为60 根·dm-1，胎体安全倍数为8.4。胎体钢丝拉伸强度高，渗胶性能好，可为轮胎提供较强的支撑能力。

3.3 带束层

采用4层带束层结构，1#、2#与3#带束层采用4＋6×0.30HT钢丝帘线，4#带束层为保护层，使用5×0.35HI高伸长钢帘线，有较强的抗撞击性能，能够防止胎面与带束层脱空，提高轮胎的使用寿命及翻新率。本设计优点为高速、耐磨性能优异，适用于中长途产品。

3.4 胎圈

本设计钢丝圈采用直径为1.55 mm镀锌铜回火高强度胎圈钢丝，呈斜六角形排列，覆胶后钢丝直径为1.7 mm。钢丝圈安全倍数为8。

3.5 成型

采用一次法三鼓成型机成型，设备工艺参数稳定，定位精度高，成型部件贴合密实。

3.6 硫化

硫化采用双模硫化机氮气硫化工艺，一次定型氮气压力为50～60 kPa，二次定型氮气压力为70～80 kPa，高压蒸汽压力为（1.6±0.1）MPa，高压氮气压力为（2.5±0.1） MPa，硫化时间为50 min。氮气硫化工艺比传统循环过热水硫化工艺节省约80%的蒸汽，节能效果显著。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

按GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》测试安装于标准轮辋上的标准气压下的成品轮胎外缘尺寸。轮胎的D′和B′分别为1 082和297 mm，符合设计要求。

4.2 强度性能

成品轮胎强度性能按GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行测试。结果表明，第1～4点破坏能均达到标准值，第5点破坏能为6 397 J，为标准值的290%。成品轮胎强度性能达到国家标准的要求。

4.3 耐久性能

成品轮胎耐久性能按GB/T 4501—2008测试，试验轮胎充气压力为930 kPa，试验结果如表1所示。从表1可以看出，轮胎累计行驶时间为83.13 h。成品轮胎耐久性能达到国家标准要求。

表1 成品轮胎耐久性能试验结果

5 结语

本设计12R22.5 18PR BY701子午线轮胎的充气外缘尺寸、强度性能和耐久性能均达到设计和国家标准要求。该产品自投产以来，得到了广大用户的认可，为公司创造了较好的社会效益和经济效益。