代方文

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

當(dāng)前，各類特種輪胎的應(yīng)用越來越廣泛，用于沙地、沼澤地等各種環(huán)境的低氣壓輪胎需求量不斷增大。我公司為了發(fā)展國內(nèi)外業(yè)務(wù)，細(xì)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，滿足國內(nèi)外市場的需求，根據(jù)用戶需求與技術(shù)協(xié)議，參照TRA及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，成功設(shè)計開發(fā)了AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內(nèi)胎輪胎，現(xiàn)將產(chǎn)品設(shè)計情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求，確定AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內(nèi)胎輪胎的技術(shù)參數(shù)為：輪輞 9.50，充氣外直徑（D′） 686（675.5～696.5）mm，充氣斷面寬（B′） 304（292.4～318.6） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 45 kPa，單胎標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 440 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

合理設(shè)計輪胎模具尺寸不僅能保證成品輪胎的充氣外緣尺寸符合要求，而且是使輪胎獲得最佳使用性能的重要環(huán)節(jié)。通過收集大量數(shù)據(jù)，參考部分產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計D取655 mm，B取330 mm，則外直徑膨脹率（D′/D）為1.047 4，斷面寬膨脹率（B′/B）為0.921 3。

2.2 行駛面寬度（b）

b和冠弧的設(shè)計直接決定了輪胎的使用性能，對輪胎的耐磨性能、牽引性能、接地面積和對地面抓著力影響較大。由于該輪胎的行駛速度較快，而氣壓低，為延長輪胎的使用壽命，最大限度地增大輪胎與地面的接觸面積，以減小單位面積上的壓力，b取值應(yīng)盡量大。本次設(shè)計b/B取0.787 8，則b取260 mm。

考慮輪胎的舒適性、耐磨性能與負(fù)荷能力，減小輪胎充氣后的變形，同時兼顧輪胎生熱，以減少肩空等質(zhì)量問題的發(fā)生，胎冠采取反弧形設(shè)計。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

在通常情況下，無內(nèi)胎輪胎的d需要根據(jù)輪輞類型來確定，應(yīng)使胎圈部位的曲線弧度與輪輞邊緣很好地吻合。胎圈與輪輞采取過盈配合設(shè)計，若過盈量較大，輪胎裝卸困難，而且影響胎圈的安全性能；反之，過盈量較小，輪胎與輪輞不能緊密配合，輪胎在行駛過程中胎圈和輪輞之間易發(fā)生相對位移，導(dǎo)致胎圈磨損等質(zhì)量問題。綜合考慮，本次設(shè)計d取355 mm，C取256 mm，趾口傾角取8°。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位置是輪胎胎側(cè)最大屈撓變形的位置，選取不當(dāng)會導(dǎo)致輪胎早期損壞。斷面水平軸若向胎肩部位移動，會使胎肩應(yīng)力集中，造成胎肩脫層質(zhì)量缺陷；斷面水平軸若向胎圈部位移動，會使胎圈部位應(yīng)力增大，由于胎圈剛性較大，會加速胎圈早期損壞。結(jié)合該系列產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計H1/H2取0.922 9。

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

胎面花紋的設(shè)計對輪胎性能和使用壽命有很大的影響，同時對車輛的操縱穩(wěn)定性和對地面的抓著力起到關(guān)鍵作用。綜合分析在各種特殊路面行駛的輪胎花紋特點(diǎn)，本次設(shè)計采用人字形花紋，花紋深度為15.5 mm，花紋飽和度為42.5%，花紋周節(jié)數(shù)為50。為防止花紋塊出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象，在花紋塊底部采用圓弧過渡，以分散應(yīng)力，使花紋既有很好的抓著性能和牽引性能，又具有良好的自潔性和舒適性，整體布局合理。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計

3.1 胎面

胎面采用兩方三塊結(jié)構(gòu)，即由一塊胎冠膠、兩塊胎側(cè)膠組成。從輪胎的使用特點(diǎn)來看，胎面整體設(shè)計較薄，散熱性較好。胎面冠部總厚度為20 mm，胎面肩部總厚度為25 mm，胎面總寬度為600 mm。

3.2 緩沖層和胎體

緩沖層采用2層1400dtex/2V3錦綸6浸膠簾布，胎體采用4層高強(qiáng)度的1400dtex/3錦綸6浸膠簾布。胎體簾布裁斷角度取31.0°，成品輪胎胎冠角為60°；簾線假定伸張值取1.028，以減小輪胎充氣后的徑向變形。胎體安全倍數(shù)為16.5。

3.3 胎圈

鋼絲圈直徑為360 mm，鋼絲排列方式為6×6，采用單鋼絲圈結(jié)構(gòu)，安全倍數(shù)為14.9。

3.4 成型

采用膠囊反包、指形正包成型機(jī)成型，成型機(jī)頭直徑為450 mm，機(jī)頭寬度為430 mm。胎體成型方式為2-2，簾布筒采用擴(kuò)布器擴(kuò)張后夾往成型機(jī)頭，再用膠囊反包進(jìn)行成型，采用人工纏繞的方式將胎面貼在胎體上。成型胎坯質(zhì)量滿足硫化工藝要求。

3.5 硫化

采用液壓式B型膠囊硫化機(jī)硫化，硫化工藝采用蒸汽/氮?dú)饨M合形式，硫化條件為：蒸汽溫度200 ℃，外溫 175 ℃，氮?dú)鈨?nèi)壓 2.8 MPa，總硫化時間 28 min。硫化輪胎無外觀質(zhì)量缺陷，滿足要求。

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《輪胎外緣尺寸測量方法》進(jìn)行測量。結(jié)果表明，安裝于輪輞上的成品輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下充氣外直徑和充氣斷面寬分別為680.6和306 mm，滿足設(shè)計要求，外觀質(zhì)量滿足HG/T 2177—2011《輪胎外觀質(zhì)量》要求。

4.2 靜負(fù)荷性能

根據(jù)設(shè)計要求對輪胎進(jìn)行靜負(fù)荷性能測試，測得不同負(fù)荷下輪胎的下沉量和靜態(tài)半徑，如圖3所示。下沉量是影響輪胎徑向變形重要因素，也關(guān)系到輪胎的使用質(zhì)量。

圖3 下沉量和靜態(tài)半徑與負(fù)荷的關(guān)系曲線

從圖3可以看出：在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力、不同負(fù)荷下輪胎的下沉量與靜半徑都是呈比例的；下沉量比同類系列輪胎產(chǎn)品小，說明輪胎徑向變形小，冠弧小，輪胎冠部接地面積增大，單位面積的接地壓力減小，可以適應(yīng)各種地形的使用，滿足設(shè)計要求。

4.3 物理性能

成品輪胎的物理性能測試結(jié)果見表1。從表1可以看出，成品輪胎的各項(xiàng)物理性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 成品輪胎的物理性能測試結(jié)果

5 結(jié)語

AT27×12.00－14 8PR I-3D全地形無內(nèi)胎輪胎開發(fā)成功，成品外觀質(zhì)量合格，外緣尺寸和物理性能均符合相關(guān)設(shè)計和國家標(biāo)準(zhǔn)要求。該產(chǎn)品已經(jīng)大批量投入生產(chǎn)并且投放相關(guān)市場進(jìn)行驗(yàn)證，使用效果良好，得到了國內(nèi)外用戶的一致好評。