9.5R17.5无内胎全钢载重子午线轮胎的设计

杨俊坤，曾 清，杨利伟，黄晓丽，熊永翠

（四川凯力威科技股份有限公司，四川 简阳 641400）

近年来，国外市场对无内胎全钢载重子午线轮胎的需求量越来越大，16系列产品逐渐被无内胎产品替代。为适应国外市场的需求，我公司开发了9.5R17.5无内胎全钢载重子午线轮胎替代8.25R16系列出口产品。现将产品设计情况介绍如下。

1 技术要求

参考ETRTO—2009《欧洲轮胎轮辋标准》，确定9.5R17.5无内胎全钢载重子午线轮胎的技术参数为：标准轮辋 6.75，充气外直径（D′） 842（830.1～853.9） mm，充气断面宽（B′） 240（230.4～249.6） mm，标准充气压力 750 kPa，标准负荷（单胎/双胎） 1 850/1 750 kg。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

子午线轮胎冠部具有周向箍紧胎体的带束层，因此轮胎充气后外直径的膨胀较小。在设计时，D的选取与标准值相差不大，根据设计经验，同时结合我公司的工艺条件，本次设计外直径膨胀率（D′/D）取1.005，D为838 mm。

子午线轮胎充气后的断面宽变化比较复杂，影响因素较多，胎体钢丝、带束层的结构和角度以及胎圈着合宽度均影响轮胎断面宽膨胀率，同时还要考虑到在实际使用过程中的双胎并装，以避免双胎并装时由于负荷过大而出现相互摩擦造成轮胎早期损坏。综合上述原因，并结合公司的生产工艺情况，本次设计断面宽膨胀率（B′/B）为1.0，B为240 mm。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

b和h是决定轮胎胎面冠部轮廓的主要参数，对轮胎的耐久性能、耐磨性能、抓着性能和滚动阻力有很大影响。根据该系列轮胎的花纹特点和使用条件，为确保轮胎在行驶过程中与路面具有最大接地面积，以提高轮胎的耐磨性能，同时由于全钢轮胎采用多层钢丝帘线带束层，因此应取较小的h，如果h较大，会减小轮胎的接地面积，降低轮胎耐磨性能和抓着性能。根据无内胎轮胎设计经验，b/B和h/H（H为断面高）分别为0.70～0.85和0.03～0.05时，轮胎性能最佳。本次设计b/B取0.75，b为180 mm，h/H取0.040 4，h为8.0 mm，H为198 mm。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

d的取值应满足轮胎装卸方便和与轮辋紧密配合的要求，对于无内胎轮胎而言，与轮辋之间的配合是影响轮胎气密性的关键因素之一。根据以往设计经验，本次采用过盈配合设计，d取442 mm。该规格轮胎标准轮辋为6.75，考虑到胎圈受力分布情况以及轮胎与轮辋之间的装配情况，同时结合公司以往的设计经验，本次着合宽度采用加大设计，取184 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

断面水平轴位于轮胎断面最宽处，是全钢载重子午线轮胎胎侧最薄、变形最大的部位。H1/H2取值对轮胎的使用性能影响较大。取值较小时，断面水平轴向胎圈方向移动，容易造成胎圈部位早期损坏；取值较大时，断面水平轴向胎肩方向移动，容易引起肩部早期脱层和异常磨损等。H1/H2一般取0.8～1.2，本次设计H1/H2取1.020 4。

2.5 胎面花纹

胎面花纹设计对轮胎耐磨性能、抗湿滑性能、转弯性能有较大的影响。本次设计胎面采用4条线形花纹，肩部花纹块上均设有深度为8 mm的浅沟，可以促进胎面散热，减少肩空缺陷。花纹深度为14 mm，花纹饱和度为74%，花纹周节数为54。胎面花纹展开如图1所示。

图1 胎面花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面

胎面采用整块挤出设计，为满足耐磨性能的要求，采用双复合挤出机挤出，胎面底部贴粘合胶片。胎面半成品胎肩宽度为160 mm，占成品轮胎行驶面宽度约89%，冠部厚度为15 mm，胎肩厚度为20 mm，胎面结构如图2所示。

图2 胎面结构示意

3.2 胎体

考虑轮胎的负荷能力，本次设计胎体采用直径较小、强度较高且具有外缠丝的3×0.24＋9×0.225＋0.15HT钢丝帘线，安全倍数为8.1，满足使用要求。胎体钢丝帘布采用双面覆胶法，在S型四辊压延机上生产，压延厚度为2.1 mm。

3.3 带束层

本次设计采用0°带束层结构，1#和2#带束层采用3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线，3#带束层采用钢丝直径较小、密度较低的5×0.30HI钢丝帘线，1#和2#带束层钢丝帘线密度均为50 根·dm-1，角度分别为24°和15°，3#带束层钢丝帘线密度为40 根·dm-1，角度为15°，方向为左右左，带束层安全倍数达到6.2。

3.4 胎圈

钢丝圈采用Φ1.65 mm镀铜回火胎圈钢丝，钢丝覆胶后直径为1.8 mm，呈斜六角形排列，排列方式为7-8-9-8-7-6，共45根，钢丝圈直径为449 mm，安全倍数为7.9，保证胎圈有足够的强度和刚性。

3.5 成型与硫化

成型采用两鼓一次法成型机，采用侧包冠成型工艺，部件接头按一定的角度错开均匀分布，接头部位滚压平整，可保证轮胎质量的稳定性。

硫化采用机械式硫化机，硫化工艺采用常规过热水硫化，硫化条件为：外部蒸汽压力 （0.39±0.02） MPa，外温 （151±2）℃，内压 （2.5±0.05） MPa，内温 （170±2） ℃，总硫化时间 48 min。

4 成品性能

4.1 外缘尺寸

成品轮胎外缘尺寸按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》进行测量，结果表明，成品轮胎在标准轮辋、标准充气压力下的外直径为841 mm，断面宽为239 mm，均符合设计要求。

4.2 强度性能

按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行成品轮胎强度性能试验，试验条件为：充气压力 750 kPa，压头直径 19 mm。试验结果表明，轮胎第5点未刺穿[第5点破坏能为14PR对应的国家标准规定值（712 J）的200%]，成品轮胎强度性能良好，符合国家标准和国际标准的要求。

4.3 耐久性能

按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行成品轮胎耐久性试验，试验条件为：充气压力 750 kPa，额定负荷 1 850 kg，试验速度 70 km·h-1，完成国家标准规定的程度后，继续每隔10 h增大10%的负荷进行试验，负荷率达到150%后不再增大，直到轮胎损坏为止。试验结果表明，成品轮胎累计行驶时间为118 h，试验结束时轮胎胎肩脱层，成品轮胎耐久性能良好，符合国家标准和国际标准的要求。

5 结语

9.5R17.5无内胎全钢载重子午线轮胎的充气外缘尺寸、强度性能和耐久性能均符合设计要求以及国家标准和国际标准要求。该产品的研制成功，扩大了我公司产品覆盖面，该产品投放市场后，深受客户的喜爱，为公司创造了较好的经济效益和社会效益。