全钢子午线轮胎结构设计(1)

12R22.5低滚阻全钢载重 子午线轮胎导向轮的设计李本超 王业敬 高 原 孙美丽山东华盛橡胶有限公司54应用技术APPLIED TECHNOLOGY二、结构设计1.外直径（D ）和断面宽（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D 及断面宽度B 变化较小，根据设计的需要，一般B 取值较小，D 就要取值较大。

结合标准及其他设计经验数据，考虑轮胎充气膨胀率，综合权衡确定D 的取值。

本设计中，D 取值1079mm ，B 取298mm 。

2.行驶面宽度（b ）和弧度高（h ）行驶面宽度b 的确定，要以轮辋宽度R m 为基准。

一般情况下，行驶面宽b =Rm ±15mm ，最终要根据实际需要来确定具体取值。

高速路和路况较好的条件下，b 值较小；较差和恶劣路况，速度较低，b 值较大。

h 的选取与b 数值的确定密切相关，行驶面较宽，相应h 较大；行驶面较窄，相应h 较小。

为获得导向轮静负荷下较好的接地印痕，以及产品低滚动阻力的需要，根据实际情况权衡确定，本设计b 取230mm ， h 取7.8mm 。

3.胎圈着合直径（d ）和着合宽度（C ）着合直径的取值，应满足装卸方便、着和紧密的要求。

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；过盈量过小，轮胎不能与轮辋紧密配合，无内胎子午线轮胎容易漏气。

装于深槽轮辋的载重子午线无内胎轮胎，轮胎的着合直径d 一般要小于轮辋的标定直径，以满足过盈配合的要求，使轮胎紧箍于轮辋上，提高牵引性能，避免磨子口现象。

此处，着合直径较轮辋相应部位直径（571.5mm ）小2mm ，d 取569.5mm ；着合宽度C ，一般无内胎载重子午线轮胎胎圈大于轮辋宽度半英寸或1英寸（25.4mm ），b 的取值与C 的取值接近，用来增大轮胎的弹性值，提高轮胎整体舒适性。

本设计C 取228mm ，胎圈部位设计为20度和25度两段直线连接。

4.断面水平轴位置（H 1/H 2）断面水平轴位于全钢载重子午线轮胎断面最宽处，对轮胎的使用性能及寿命起决定性作用。

第 4 期鲁　强等．12R22.5耐偏磨全钢载重子午线轮胎的设计207 12R22.5耐偏磨全钢载重子午线轮胎的设计鲁　强，孙宝余，郭念贵（三角轮胎股份有限公司，山东威海264200）摘要：通过调整轮廓参数、带束层结构和胎面花纹条刚性分布的方法进行12R22.5耐偏磨全钢载重子午线轮胎设计。

通过采用中心弧＋切线冠弧形式，4层带束层结构，适当增大肩部花纹条刚性等，成品轮胎的充气外缘尺寸、强度性能和耐久性能均满足国家标准要求，轮胎装车路试未出现偏磨现象，耐磨性能优异。

关键词：全钢载重子午线轮胎；耐偏磨；轮廓参数；带束层结构；花纹条刚性分布中图分类号：U463.341＋.3/.6 文章编号：1006-8171（2023）04-0207-03文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.04.0207全钢载重子午线轮胎在使用过程中常会出现冠中花纹条磨损、单边肩部花纹条磨损、双边肩部花纹条磨损等偏磨现象，国内12R22.5全钢载重子午线轮胎使用量较大，该病象尤为常见。

轮胎的偏磨与车轴、货物装载、司机驾驶习惯、充气压力和轮胎自身特性等均有关系。

本工作研究12R22.5全钢载重子午线轮胎自身特性对偏磨的影响，从制造商角度规避偏磨风险。

轮胎的接地印痕与花纹条刚性分布直接影响轮胎的耐偏磨特性，其中轮胎的接地印痕可以从轮廓参数与带束层结构两方面考虑[1-3]。

1　轮廓参数设计轮廓参数主要考虑对接地印痕影响较大的冠弧形式和胎面弧度高（h）。

1.1　冠弧形式一般情况下，全钢载重子午线轮胎的冠弧有一段式和两段式两种。

一段式通常采用一段弧设计；两段式分中心弧＋切线、中心弧＋正肩弧和中心弧＋反肩弧3种。

对3种两段式冠弧形成的接地印痕进行验证，3个方案冠弧设计如表1所示，其他轮廓参数及骨架材料和胶料相同。

对3个方案轮胎进行接地印痕仿真模拟，结果如图1和表2所示。

矩形比为接地印痕中心长度与表1　冠弧设计方案方 案冠弧形式中心弧半径/mm肩弧半径/mm 方案一中心弧＋切线870方案二中心弧＋正肩弧870 1 200方案三中心弧＋反肩弧870－1 200其70%宽度处长度的比值；胎肩沉降值为接地印痕宽度的70%与95%处长度的比值。

全钢子午线轮胎基本组成与结构1. 胎体（Tire Carcass）：胎体是轮胎的主体部分，它由多层尼龙、钢丝帘线和胶料组成。

尼龙帘线具有高强度和耐磨性，钢丝帘线则提供了更高的刚性和稳定性。

这些帘线交错编织在一起，形成多层结构，提供了轮胎的强度和支撑力。

胶料用于粘接并保护帘线和其他组件。

2. 胎面（Tread）：胎面是轮胎与地面接触的部分，由橡胶复合材料制成。

它具有花纹和凹槽，以提供更好的抓地力和排水性能。

胎面的设计取决于轮胎的用途，如高速公路行驶、城市驾驶或越野行驶。

3. 基层帘线（Belt Ply）：基层帘线位于胎面和胎体之间，由复合材料制成。

它们交叉覆盖在一起，提供额外的支撑力和稳定性。

基层帘线帮助减少胎面的变形，并改善轮胎的操控和操纵性能。

4. 内层胎帘线（Inner Liner）：内层胎帘线是轮胎内部与空气接触的部分，通常由合成橡胶制成。

它的作用是保持轮胎内部的稳定和密封性，防止空气泄漏。

5. 经编布（Bead）：经编布位于轮胎两侧，由高强度钢丝帘线和橡胶制成。

轮胎安装时，经编布会与轮毂相接，提供支撑和传递车辆上的力。

经编布的设计和形状因车辆的尺寸和类型而异。

6. 侧壁（Sidewall）：侧壁是轮胎胎体的侧面，用于保护胎体和提供辅助支撑力。

侧壁通常包含轮胎的尺寸、型号和其他相关信息。

以上是全钢子午线轮胎的基本组成和结构。

全钢子午线轮胎以其高强度、耐磨性和稳定性而被广泛应用于现代汽车。

每个组件的设计和材料选择都对轮胎的性能和性能有重要影响，因此制造商通常会进行精心设计和测试，以确保轮胎能够适应不同的路况和需求。

全钢子午线轮胎结构设计
1.引言
全钢子午线轮胎是现代轮胎行业中的一种重要类型，其在汽车行业中
得到了广泛的应用。

全钢子午线轮胎一般由胎体、胎面、胎侧及胎底组成，其结构设计直接影响着轮胎的性能和使用寿命。

本文将对全钢子午线轮胎
的结构设计进行详细的介绍和分析。

2.全钢子午线轮胎的结构组成
2.1胎体
胎体是轮胎的主要组成部分，其主要作用是承载整个车辆的重量和提
供承载力。

胎体一般由多层高强度钢丝帘布叠加而成，这种结构可以提高
轮胎的稳定性和耐用性。

2.2胎面
胎面是轮胎与地面接触的部分，其主要作用是提供抓地力和减震功能。

胎面一般由橡胶混合物制成，其表面有复杂的花纹设计，以提供良好的抓
地力和抗滑性能。

2.3胎侧
胎侧是轮胎的两侧部分，其主要作用是保护胎体和提供支撑。

胎侧一
般由橡胶制成，其设计和厚度决定了轮胎的侧向刚性和防护性能。

2.4胎底
胎底是轮胎的底部部分，其主要作用是提供额外的支撑和保护。

胎底
一般由厚实的橡胶制成，其设计和结构决定了轮胎的耐磨性和抗损伤性能。

3.全钢子午线轮胎的结构设计原则
3.1强度和稳定性
3.2抓地力和耐磨性
3.3减震和舒适性
4.全钢子午线轮胎的结构设计方法
全钢子午线轮胎的结构设计通常通过计算和模拟分析来完成。

首先，通过对车辆的负荷和运行条件的分析，确定胎体的强度和层数。

然后，通过对胎面的各种花纹设计的评估和比较，选择适合的花纹形式。

最后，通过模拟分析和试验验证，确定最终的轮胎结构设计。

5.结论。

57中国橡胶应用技术APPLIED TECHNOLOGY能力。

一般H 1/H 2为0.9～1.2，根据使用要求和耐久性能等综合考虑，本次设计H 1/H 2取1.12。

轮胎断面示意如图1所示。

5. 胎面花纹轮胎花纹影响轮胎的操纵性能、抓地性能、驱动性能、舒适性、转向性能、安全及噪音等。

雪地轮胎花纹设计重点要保证花纹的抓地性能、驱动性能及安全性能。

根据轮胎使用条件需要，本次设计采用全轮位的混合型多钢片花纹，3条直线沟，可同时满足轮胎的导向和驱动性能，并增强花纹抓地性能。

为保证抓地性，所有花纹块上镶3条波浪形钢片，波浪形钢片可以有效增强抓地力，并促进胎面散热、避免不规则磨损并提高排水能力，提高轮胎使用寿命。

考虑其他可能的混合路况，花纹沟采用曲折花纹沟底。

花纹沟底部增加凸台和加强筋，增强花纹块强度且起防夹石子作用。

花纹采用变节距设计，花纹深度为13.8mm ，花纹饱和度为71%。

胎面花纹效果如图2所示。

6.有限元分析利用有限元分析软件分析轮胎充气轮廓及胎肩、胎圈位置受力情况，通过优选，确定最终轮胎轮廓及骨架材料等参数。

轮胎胎肩有限元分是示意图如图3所示，轮胎胎圈有限元分是示意图如图4所示。

图1 轮胎断面示意图2 胎面花纹效果三、施工设计1.胎面胎面设计采用双层结构，同时满足耐磨性能和低散热要求，提高轮胎耐久性能。

胎面采用热喂料、冷喂料双复合挤出。

胎面总宽为180mm ，冠宽为130mm ，中厚为15mm ，肩厚为19mm 。

胎面结构示意如图5所示。

2.胎体胎体骨架材料影响轮胎胎侧刚性、转向性能和操纵稳定性。

根据雪地轮胎使用条件及安全倍数验证计算，胎体帘布层采用3+9*0.22NT 钢丝帘线，安全倍数达到6.5。

3.带束层带束层骨架材料决定轮胎冠部强度和刚度，影响轮胎磨耗、转向和安全等性能。

本次设计采用2层带束层结构，第1带束层（工作层）采用3*0.2+6*0.35HT 钢丝帘线，密度55根/10cm ，带束层角度22°；第2带束层（工作层）采用3*0.2+6*0.35HT 钢丝帘线，密度55根/10cm ，带束层角度18°。

660 轮　胎　工　业2019年第39卷轻量化12R22.5全钢载重子午线轮胎的设计隋　斌，王秀梅，李园园，许传亮（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛266400）摘要：介绍轻量化12R22.5全钢载重子午线轮胎的设计。

结构设计：外直径　1 071 mm，断面宽　288 mm，行驶面宽度　210 mm，行驶面弧度高　6 mm，胎圈着合直径　569.5 mm，胎圈着合宽度　228 mm，断面水平轴位置（H1/H2）　0.882，胎面花纹为4条直线花纹沟，花纹深度　14 mm，花纹饱和度　80%，花纹周节数　55。

施工设计：采用双复合挤出胎面；3＋0°带束层结构，1#和2#带束层采用4＋3×0.35ST钢丝帘线，3#带束层采用5×0.30HI钢丝帘线，0°带束层采用3×7×0.20HE钢丝帘线；胎体采用3×0.24/9×0.225CCST钢丝帘线；采用一次法胶囊成型机成型、热板式硫化机硫化。

成品性能试验结果表明，轮胎的充气外缘尺寸、强度性能、耐久性能和高速性能满足国家标准及相应设计要求。

关键词：全钢载重子午线轮胎；轻量化；结构设计；施工设计中图分类号：U463.341＋.3/.6；TQ336.1 文章编号：1006-8171（2019）11-0660-03文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2019.11.0660随着国内道路状况的提升和国家最新法规政策的实施，整车轻量化成为国内各大主机厂的发展目标。

轮胎作为车辆主要配件，轻量化发展也成为一种趋势。

本工作设计了轻量化12R22.5全钢载重子午线轮胎，以满足市场需求。

1　技术要求根据GB/T 2977—2016的要求，确定轻量化12R22.5全钢载重子午线轮胎的技术参数为：充气外直径（D′）　（1 085±15.405） mm，充气断面宽（B′）　（300±12） mm，标准轮辋　9.00，层级　18，标准充气压力　930 kPa，标准负荷　3 550 kg。

全钢子午线轮胎基本组成与结构2007-7-26 11:15:02来源: 奥杰汽车网编辑:camel1.汽车轮胎基本组成与结构轮胎的组成：外胎、内外、垫带外胎内胎垫带轮胎的品种：乖用车轮胎，竞赛用轮胎，轻型载重汽车轮胎，中型及重型载重汽车轮胎和客车轮胎。

工程机械轮胎，工业车辆轮胎，农业轮胎和航空轮胎。

轮胎的结构：斜交轮胎，半钢子午线轮胎，全钢子午线轮胎。

子午线轮胎又分为有内胎和无内胎轮胎。

有内胎和无内胎的区别2.轮胎部件术语及其定义胎面：一般情况下，轮胎与地面接触的部分为胎面。

胎肓：胎冠两侧的边缘部分。

胎侧：轮胎安装在轮辋上，从侧面看不包括胎冠的部分。

胎体：通常由一层或数层帘布与胎圈芯组成整体的充气轮胎结构（除胎侧胶，胎面胶和带束层或缓冲层）胎踵：胎圈外侧与轮辋胎圈座圆角着合的部分。

缓冲层：斜交轮胎胎面与胎体之间的胶帘布层或胶层，不延伸到胎圈的中间材料层。

带束层：子午线轮胎胎面基部下，没胎冠中心线圆周方向箍紧胎体的材料层。

胎圈：轮胎与胎圈的连接部分，主要由胎圈芯，帘布层包边和胎圈包部组成。

胎圈芯：由钢圈，三角胶条和胎圈芯包布制成的胎圈部分。

钢丝圈：有镀铜钢丝缠绕成的刚性环，是将轮胎固定到轮辋上的主要部件。

花纹磨耗标识：设计位于花纹内部，用于控制胎面磨耗程度的保护性标志。

装配线：模压在胎侧与胎圈交接处的单环或多环胶棱，通常用以指示轮胎正确装配在轮辋上的标线。

轮胎的花纹磨耗标识轮胎的磨耗标识是为使用者得一种警示，这种标识一般在2-3毫米是为了使用者的安全的一种警示，在磨到这标识时应更换轮胎。

以轿车为例车辆以120km/h的速度行驶时新胎制动距离为115m，3毫米花纹轮胎为156m，1毫米花纹为242m。

因此可以看出花纹深度与制动距离有很大关系，使用超过磨耗指示樗的轮胎是危险的，特别是在湿地行驶，因为排水性能大降低了。

斜交轮胎子午线轮胎全钢子午线轮胎与斜交轮胎的结构的区别全钢子午线轮胎结构及部件全钢子午线轮胎与斜交轮胎的区别钢子午线轮胎斜交轮胎带束层：大角度多层钢丝帘线。

33应用技术APPLIED TECHNOLOGY图1 轮胎断面轮廓示意计B取289mm，根据经验，标准气压下断面宽膨胀率（B′/B）为1.0381。

本次设计充气断面宽目标值选定为300mm。

2.行驶面宽度（b）和弧度高（h）b的取值直接影响轮胎的整体使用性能。

b值过大，容易出现肩空，且轮胎的滚动阻力增大会影响轮胎的绿色指标；b值过小，则轮胎接地面积变小，胎面压强随之增大，轮胎耐磨性变差。

综合考虑轮胎的耐磨性能、附着性能和滚动阻力等特性，既要减少轮胎在使用过程中因为生热过高而造成的早期肩空，又要保证胎面与路面在行驶面宽度范围内有尽可能大的接触面积，从而改善轮胎的耐磨性能，提高轮胎使用寿命。

本次设计b取230mm，b/B为0.7958。

h的取值与轮胎冠部的变形有关，同时影响轮胎的接地形状，h值过大或过小都会导致胎面出现偏磨问题。

过大时，轮胎磨胎冠，过小时，则磨胎肩。

根据以往设计开发经验，h值取7.5mm，h与断面高（H）之比为0.0292。

3.胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）胎圈部位的尺寸主要是根据轮辋曲线确定，选取时既要保证其与轮辋配合紧密，又要考虑轮胎的装卸方便，本次设计d取569.5mm，C取标准轮辋宽度，为228.8mm，C/B为0.7917。

4.断面水平轴位置（H1/H2）断面水平轴位于轮胎断面最宽的位置，断面水平轴位置确定对轮胎的使用性能和使用寿命有很大的影响。

H1/H2取值过大，易造成轮胎肩部应力过大从而导致肩空和肩裂等早期损坏；H1/H2取值过小，易造成胎圈部位应力过大从而导致胎圈断裂和脱层。

为提高轮胎的胎侧刚性，结合以往设计经验，本次设计H1/H2取0.84。

轮胎断面轮廓见图1。

5.轮胎花纹胎面花纹对轮胎的行驶性能和使用寿命都有直接影响，该轮胎主要适用于中长途高速运输，对轮胎的操控性能、行驶安全性和燃油经济性有较高要求。

胎面采用圆弧曲折纵向花纹设计，轮胎操控性能较好，高速性能优异，同时纵向花纹滚动阻力较小，能有效降低油耗。

· 38 ·7.00R16LT 14PR轻型全钢载重子午线轮胎的设计孙文文1，王桂阳1，李历军2，姚 明1（1.山东八一轮胎制造有限公司，山东 枣庄 277800；2.中国化工橡胶有限公司，北京 100080）摘要：介绍7.00R16LT 14PR轻型全钢载重子午线轮胎的设计。

结构设计：外直径膨胀率1.006，断面宽膨胀率1.020，行驶面宽度154 mm，行驶面弧度高6.15 mm，胎圈着合直径403.2 mm，胎圈着合宽度144 mm，断面水平轴位置1.098，胎面采用4条纵向花纹沟和横向分割花纹条并设刀槽花纹，花纹深度 11.5 mm，花纹饱和度71.08%。

施工设计：冠部胎面采用两方两块结构，胎体采用3＋9×0.22＋0.15HT钢丝帘线，带束层采用3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线。

成品轮胎的外缘尺寸、强度性能和高速性能符合设计或国家标准要求。

关键词：轻型载重子午线轮胎；结构设计；施工设计随着高速公路快速发展，轻型载重汽车因具有轻便、灵活、乘坐舒适等特点，产量显著增长。

目前，轻型载重汽车的原配轮胎以半钢子午线轮胎为主。

为适应市场发展，我公司开发了7.00R16LT 14PR轻型全钢载重子午线轮胎，现将产品的设计情况简介如下。

1 技术标准参照我国GB/T 2977—2008、欧洲ETRTO 2000和美国TRA 2012标准，确定7.00R16LT 14PR轻型全钢载重子午线轮胎的技术参数为：标准轮辋5.50F，充气外直径（D′）（775±8） mm，充气断面宽（B′）（200±7） mm，标准充气压力770 kPa，额定负荷1320 kg。

2 结构设计2.1 外直径（D）和断面宽度（B）全钢载重子午线轮胎的带束层采用钢丝帘线，冠部刚性强、变形小，轮胎充气后受圆周方向带束层钢丝帘线的箍紧作用，D的变化很小。

根据经验，本设外轮胎外直径膨胀率（D′/D）取1.006，断面宽膨胀率（B′/B）取1.020，D和B分别取770 mm和196 mm。