一種T 型備用輪胎的結構設計

呂永恩 ，張寧 ，朱強 ，李楊 ，李海艷

(1. 山東魯咨工程咨詢有限公司，山東 濟南 250013 ；2. 山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300)

目前越來越多的汽車企業在新車開發時選擇T 型臨時備胎替代全尺寸備胎，T 型備胎具有可以縮小裝備空間、加大行李箱、減輕車重的優點，更為重要的是，T 型備胎成本較低。經過與汽車主機廠多次磋商，決定根據其特定的需求，專門為其設計開發開發T 型備用輪胎，規格型號為：T155/90R16，, 現將T 型備用輪胎的相關設計參數及生產工藝情況表述如下。

1 技術要求

T 型備用輪胎的外直徑、T 型備用輪胎的斷面寬等結構相關的技術參數，在其設計的過程中參照“ 美國輪胎輪輞協會標準年鑒TRA 2020、美國輪胎輪輞協會工程設計手冊TRAEDI 2020、日本機動車輛輪胎制造者協會輪胎標準年鑒JATMA 2020、歐洲輪胎輪輞技術組織工程設計手冊ETRTOEDI 2020、中國輪胎輪輞氣門嘴標準年鑒 2021” 等國內外標準的要求，最終確定155/90R16 T 型備用轎車子午線輪胎的技術參數為：輪輞選用—— 標準輪輞 4T，T 型備用轎車子午線輪胎的充氣外直徑（D′）取值685（678～694）mm，充氣斷面寬（B′）取值152（146～158）mm，T型備用轎車子午線輪胎的充氣壓力標準為415 kPa，標準負荷為1055 kg，T 型備用轎車子午線輪胎的速度級別符號為 M。

2 結構相關設計參數

2.1 T 型備用輪胎的外直徑（D）與 斷面寬（B）

T 型備用輪胎的冠部有不易伸張的鋼絲帶束層箍緊胎體，T 型備用輪胎充氣后外直徑變化較小，因此T 型備用輪胎的外直徑膨脹率（D′/D）非常小，充氣后變化不大，根據設計經驗，T 型備用輪胎的D設計為683 mm，D′/D設計為1.0029。輪胎斷面寬膨脹率的取值受胎體骨架材料、斷面高寬比等多因素影響，根據以往的設計經驗及我公司的工藝特點，T 型備用輪胎的B設計為161 mm。

2.2 T 型備用輪胎的行駛面寬度（b）和弧度高（h）

T 型備用輪胎的行駛面寬度b和弧度高h的取值決定著T 型備用輪胎的冠部形狀，取值的大小與輪胎的類型及花紋形式等條件有關，b與h設計值的調整，可以優化T 型備用輪胎的接地面積形狀與大小，提高T 型備用輪胎的制動性能和耐磨性能。經過綜合考慮，T 型備用輪胎的b設計為107 m m，h設計為4.95 m m。

2.3 T 型備用輪胎的胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

為使T 型備用輪胎的胎圈與T 型備用輪胎的輪輞配合緊密，T 型備用輪胎的胎圈與輪輞兩者間的間隙越小越好，避免發生相對滑移，通常采取過盈設計，同時要考慮到輪胎的裝卸，本設計d取401.2 mm ；本次C采用大1.5 in 設計，著合寬度C設計為140 mm。

2.4 T 型備用輪胎的設計輪廓的斷面水平軸位置（H1/H2）

T 型備用輪胎的斷面水平軸位于輪胎斷面最寬點，是T 型備用輪胎充氣后法向變形最大的位置，也是其胎體最薄的地方。T 型備用輪胎的斷面水平軸位置影響T 型備用輪胎的操控性能和舒適性能，合理的取值，可以有效避免T 型備用輪胎的胎圈和胎肩部位過早損壞，T 型備用輪胎的H1/H2的設計為1.039。

本設計輪胎斷面外輪廓見圖1。

2.5 T 型備用輪胎的胎面花紋

T 型備用輪胎花紋設計的是否合理，對T 型備用輪胎的使用性能和壽命直接關聯。綜合考慮胎面花紋對汽車耐磨性能、抗濕滑性能、噪聲等多方面性能的影響，本次胎面花紋設計采用直線型縱向主花紋溝和橫向花紋溝主成，該花紋節距為變節距，花紋節數為73 個。T 型備用輪胎的花紋深度設計為3.1 mm，花紋飽和度設計為76.33%。

輪胎胎面花紋見圖2。

圖2 T 型備用輪胎的輪胎花紋展開示意圖

3 T 型備用輪胎的施工設計方面

3.1 T 型備用輪胎的胎面和胎側設計

T 型備用輪胎的胎面膠采用低滾阻膠料配方。胎面采用三方四塊，使用銷釘式冷喂料擠出機，擠出的膠部件尺寸穩定，充分發揮膠料的各種性能。

3.2 胎體

胎體簾線采用2 層1000D/2 聚酯簾布，增加了T型備用輪胎的胎體剛性，提高了T 型備用輪胎的抗撞擊能力，壓延的胎體簾布密度為100，T 型備用輪胎的胎體的安全倍數為11。

3.3 帶束層部件的設計

根據T 型備胎的使用情況，綜合考慮輪胎的行駛穩定性能和抗刺扎性能，T 型備用輪胎的帶束層設計為2 層，所用的鋼絲簾線型號為：2+2×0.30 NT。

3.4 T 型備用輪胎的鋼絲圈

T 型備用輪胎的鋼絲圈部位，使用的鋼絲為：鍍鋅銅回火高強度胎圈鋼絲，直徑是1.295 mm，T 型備用輪胎的胎圈鋼絲覆膠后直徑為1.60 mm。

3.5 T 型備用輪胎的成型工藝參數

T 型備用輪胎，使用全自動一次法成型機進行胎胚生產，成型的生產方式為冠包側，一般情況下聚酯簾線的伸張系數1.02～1.03，本次簾線假定伸張值取1.025，機頭直徑為390 mm，機頭寬度為385 mm。

3.6 T 型備用輪胎的硫化工藝參數

T 型備用輪胎的硫化過程使用的設備是雙模液壓硫化機，工藝是綠色輪胎生產工藝—— 氮氣硫化，工藝設定的蒸汽壓力為（1.6±0.1）MPa，工藝設定的氮氣壓力為（2.2±0.1）MPa，工藝設定的硫化溫度（177±2）℃。工藝設定的硫化時間為10.5 min，

4 T 型備用輪胎的成品性能

4.1 T 型備用輪胎的充氣外緣尺寸

T 型備用輪胎的外緣尺寸性能，按國家標準GB/T 521—2012 所規定的的測試方法進行測量，首先將其安裝于標準輪輞上，并沖入標準氣壓，而后測量其外緣尺寸。T 型備用輪胎的D′ 和B′ 測量得到的數值分別為685 和153 mm，符合設計要求。

4.2 T 型備用輪胎的強度性能

T 型備用輪胎的強度性能，按國家標準GB/T4502—2016 所規定的的測試方法進行測量。首先沖入標準氣壓，充氣壓力為360 kPa，測試使用的壓頭直徑19 mm，試驗結果表明，輪胎破壞能601 J，為標準值（295J）203.7%，符合國家標準要求。

4.3 T 型備用輪胎的脫圈阻力

T 型備用輪胎的脫圈阻力性能，按國家標準GB/T4502—2016 所規定的的測試方法進行測量。首先沖入標準氣壓，充氣壓力為360 kPa，壓塊水平軸距離251 mm，試驗結果表明，T 型備用輪胎的脫圈阻力測試值為19521 N，符合國家標準（≥11120 N）要求。

4.3 T 型備用輪胎的耐久性能

T 型備用輪胎的耐久性能，按國家標準GB/T4502—2016 所規定的的測試方法進行測量。首先沖入標準氣壓，充氣壓力為360 kPa，試驗速度80 km·h-1。T 型備用輪胎累計行駛34 h 后，按照此試驗條件繼續進行試驗，T 型備用輪胎累計行駛50 h, 其耐久性能符合國家標準。

4.4 T 型備用輪胎的高速性能

T 型備用輪胎的高速性能，按國家標準GB/T4502—2016 所規定的的測試方法進行測量。首先沖入標準氣壓，充氣壓力為415 kPa，試驗負荷為標準負荷的80%，通過國家標準后，以試驗速度每10 min遞增10 km·h-1繼續進行試驗，試驗結果表明，T 型備用輪胎累計行駛105 min, 試驗結束時行駛速度為170 km·h-1。T 型備用輪胎的高速性能符合國家標準要求。

5 結語

公司開發的T 155/90R16 備用轎車子午線輪胎經過測試，其外緣尺寸（充氣狀態下）、強度性能、脫圈阻力、高速性能和耐久性能等里程試驗性能，均滿足國家標準要求，并通過國家強制檢驗，輪胎提供給汽車制造企業進行測試，通過了對方的檢測，為成功配套打下堅實的基礎了，有利于公司知名度的提升，未來將創造較好的經濟效益。