12R22.5_全钢载重子午线轮胎的设计
- 格式：pdf
- 大小：1.79 MB
- 文档页数：3
45中国橡胶
应
用
技
术APPLIED TECHNOLOGY
12R22.5全钢载重子午线轮胎的设计
郑志超 常素玲 姚晓锦 宋 倩陕西延长石油集团橡胶有限公司
摘 要：介绍12R22.5全钢载重子午线轮胎的设计。结构设计：轮胎外直径1077mm，轮胎断面宽295mm，轮胎行驶面宽度239mm，行驶面弧高
8.1mm，胎圈着合直径569.8mm，胎圈着合宽度244.8mm，断面水平轴位
置（H1/H2）0.98，花纹深度17.5mm，采用3条主花纹沟设计。施工设计：
胎面采用两方两块结构，胎体采用0.25+6+12×225HT钢丝，1#带束层采
用3×0.20+6×0.35HT钢丝，2#和3#带束层采用3+8×0.33HT钢丝，4#
带束层采用5×0.35HI钢丝；采用三鼓一次法成型机成型，65〞B型翻转式
热板硫化机硫化。
关键词：全钢子午线轮胎；无内胎轮胎；结构设计；施工设计
郑志超（1985-），男，山东日照人，陕西延长石油集团橡胶有限公司工程师，主要从事全钢子午线轮胎
结构设计及技术管理工作。作者简介高性能无内胎全钢载重子午线轮胎在安
全、环保、节能方面具有一定的优越性，随
着我国公路建设及公路运输业的快速发展，
对高性能无内胎全钢载重子午线轮胎的需求
越来越大。目前，几乎所有的客运车辆都在
使用无内胎轮胎，并且大部分长途货运车辆
也已普遍使用无内胎轮胎。根据市场需求，
调整产品结构，开发高性能无内胎全钢载重
子午线轮胎，已成为轮胎企业增强竞争力、
提高经济效益的重要举措。
一、技术要求
参考GB/T 9744-2008，确定12R22.5全
钢载重子午线轮胎的技术参数为：充气外直
径（D′）1085（1070～1102）mm，充气断
面宽（B′）300（288～312）mm，标准负荷3550kg，标准充气压力930kPa，标准轮辋
9.00。
二、设计目标
充气外直径（D′）1085±1%mm，充
气断面宽（B′）300±3.5%mm，层级18PR，
标准负荷3550kg，标准充气压力930kPa，
速度级别L级，标准轮辋9.00，最小破坏能
≥2825J，耐久性能按国家标准试验47h后
无异常情况。
三、结构设计
1.外直径（D）和模具断面宽（B）
全钢载重子午线轮胎充气后受到沿圆
周方向钢丝带束层的箍紧作用，外直径变化
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
46应
用
技
术APPLIED TECHNOLOGY很小，一般仅增加1～5mm，根据以往设计
经验，本次设计外直径膨胀率（D′/D）取1.001，D为1077mm。
全钢载重子午线轮胎的断面宽设计应考
虑到不同胎体帘线的伸长性能、轮胎断面轮
廓、带束层角度等因素的影响。本次断面宽
膨胀率（B′/B）取1.016，B为295mm。
2.行驶面宽度（b）和弧度高（h）b和h是决定胎冠轮廓的主要参数，适
当调整b和h可以优化轮胎接地面的形状和
大小，均衡胎冠接地面各部位的压力，提高
轮胎的牵引性能和耐磨性能。b值选取主要
与扁平率和带束层刚性有关，同时对轮胎的
耐磨性能、牵引性能、操纵稳定性和滚动阻
力有影响。具有多层钢丝帘线带束层的轮胎h应取较小值，如果h较大，将会减小接地
面积，从而对胎面胶耐磨性及磨耗均匀性、
轮胎抓着性有很大的不良影响。为保证轮胎
与路面之间有较大的接地面积，本次设计h
与断面高（H）之比取0.032，h为8.1mm，b/B取0.81，b为239mm。
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着合紧
密的要求。胎圈与轮辋装配过盈量过大时，
轮胎装卸困难，且影响胎圈安全性能；过盈
量过小时，轮胎不能与轮辋紧密配合，造成
无内胎轮胎漏气。根据轮胎和轮辋的使用情
况，d应比轮辋直径小1～2mm，本设计d取569.8mm。
C按照“预应力设计法”进行设计，即
C与标准轮辋宽度之差为12.7～50.8mm。预
应力设计法尤其适用于子午线轮胎的C值设
计，特别是对于无内胎子午线轮胎，可使两
胎圈边缘紧贴轮辋，充气时轮胎很快就能达
到标准充气压力。本设计C值放大16.2mm，
取244.8mm。
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
轮胎法向变形最大部位，也是胎侧最薄处。
子午线轮胎胎体帘线呈径向排列，钢丝圈
承受力较斜交轮胎大，故H1/H2要取的大一
些，以减轻承受力。本次设计面向中长途标
载胎使用，对胎圈承载性能要求相对宽松。为了提高速度性能和操纵性能，断面水平轴
适当下移，使轮胎受力屈挠区域下移，减少
胎面冠部和胎肩受力，使最大变形靠近胎
圈，提高乘坐舒适性，有效降低胎肩和冠部
生热，改善胎肩和胎面脱层。一般H1/H2为0.9～1.02，根据以往设计经验，本次设计
H1/H2取0.98，断面高（H）为255mm。
5.胎面花纹
该规格轮胎主要在高等级路面使用，设
计采用3条纵向曲折花纹沟，花纹深度为17.5mm。为改善轮胎在干湿路面的转向性
能并避免不规则磨耗，花纹曲折弯度设计得
小一些，并在花纹块接地压力较大的部位增
加一些细沟，以分散接地压力。胎肩采用封
闭式设计，使轮胎具有优越的操纵性和防侧
滑能力，花纹沟底采用凸台设计，可有效防
止夹石子。
四、施工设计
1.胎面
根据该规格轮胎的实际使用特点，胎面
采用两方两块结构，双复合挤出工艺挤出，
胎面基部胶采用低生热胶料配方。
2.胎体
胎体的主要作用是使轮胎保持原有设
计的尺寸形状，并赋予轮胎优良的舒适性能
和牵引性能。根据子午线轮胎胎体帘线受力
的特点，要求胎体帘线具有高强度、高耐
疲劳性能等。本设计胎体采用0.25+6+12× 225HT钢丝，帘布压延密度55根/100mm。
3.带束层
子午线轮胎的带束层对轮胎性能起决
定性作用，赋予轮胎优越的侧向性能、速度
性能、耐磨性能等，带束层的刚性对轮胎使
用性能有很大影响，而钢丝帘线性能又直接
影响带束层的刚性。子午线轮胎的带束层
钢丝帘线几乎呈周向排列，其长度基本上
保持不变，对带束层钢丝帘线的要求是高
强力、低伸张变形、与橡胶黏合性能良好
以及具有良好的耐疲劳性能、耐锈蚀和耐化
学腐蚀性能。本设计采用4层带束层结构，
靠近胎体的第1层带束层（过渡层）采用
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
47应
用
技
术APPLIED TECHNOLOGY3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，帘布压延密
度为40根/100mm，带束层角度为52°；第2
和3层带束层（工作层）采用3+8×0.33HT
钢丝帘线，帘布压延密度为45根/10cm，带
束层角度为20°；第4层带束层（保护层）采
用5×0.35HI钢丝帘线，帘布压延密度为40
根/10cm。为兼顾轮胎耐久性能、防止胎肩
异常磨损，第2层带束层宽度（Bw）与b的
比值确定为0.92。
4.胎圈
胎圈承受轮胎行驶过程中的内压制动力
矩、离心力以及轮辋的过盈力。子午线轮胎
的胎体帘线呈径向排列，胎体帘布层数少，
胎侧柔软，胎圈刚性不足受力大，轮胎行驶
时稳定性较差，因此，胎圈部位必须加强，
但同时应使增强的胎圈与柔软的胎侧之间有
一个适宜的刚性过渡，防止产生应力集中，
并改善轮胎行驶性能。为了保证胎圈整体刚
性，除应用大而硬的三角胶外，还需采用刚
度较高、伸张较低的钢丝加强层，本设计胎
圈钢丝加强层采用U形包。为保证胎圈底部
接触面与轮辋曲线配合良好，采用六角形钢
丝圈结构，ϕ1.65mm的胎圈钢丝，排列形式
为9-10-11-10-9-8-7-6。
5.成型
成型采用软控股份三鼓一次法成型机，
成型过程中为保证产品质量，研究定型、反
包胶囊及压辊的压力关系，采用半成品接头
定点分布，错开接头，提高轮胎的动平衡和
均匀性合格率。
6.硫化
采用65〞B型翻转式热板硫化机，为
保证轮胎外观质量良好和内部材料分布均
匀，采用二次定型工艺。硫化条件为：内温
（173±2）℃，内压（2.6±0.1）MPa，硫化
时间55min。
五、成品性能
1.外缘尺寸
安装在标准轮辋上，在充气压力为930kPa下，轮胎充气外直径为1082mm，断
面宽为300mm，符合国家标准要求。2.强度性能
强度性能按GB/T 4501-2008《载重汽车
轮胎性能室内试验方法》进行测定。试验结
果表明，1～4点破坏能达到标准值，第5点
破坏能为5283J，为标准值的1.85倍。
3.耐久性能
按照GB/T 4501《载重汽车轮胎性能
室内试验方法》进行耐久性试验，试验条
件为：充气压力930kPa，额定负荷3550kg，
试验速度65km/h，轮胎按照国家标准规定
程序行驶47h后，每10h增加负荷10%继
续进行试验，负荷加到150%后不再增加，
直至轮胎损坏为止。成品轮胎累计行驶时
间为101h52min，试验结束时轮胎胎面脱
层，成品轮胎耐久性能良好，符合国家标准
要求。
4.高速性能
轮胎高速性能试验按企业标准进行，试
验条件及结果见表1。试验结果表明，轮
胎在试验速度为140km/h阶段行驶了0.3h，
累计行驶里程为511.8km，达到企业标准
要求。
六、结论
12R22.518PR无内胎全钢载重子午线轮
胎的充气外缘尺寸、强度性能、耐久性能和
高速性能均达到相应的国家标准和企业标准
要求。产品生产过程中工艺稳定，产品自投放市场以来，使用效果反馈良好。表1 轮胎高速性能实验条件及结果
试验阶段试验速度/km·h-1行驶时间/h
10～802.5
2900.5
31000.5
41100.5
51200.5
61300.5
71400.3
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
