王云

(双钱集团（安徽）回力轮胎有限公司，安徽 芜湖 241000)

随着人们生活品质的提高，家用轿车越来越普及，汽车产业也快速发展。而轿车轮胎作为汽车行驶的四只脚，重要性不言而喻。同时我国高速公路不断完善，对轮胎高速性能的要求也越来越高，以保证汽车在高速行驶时的安全可靠。近年来，轿车轮胎逐步向断面扁平化发展，速度级也由常见的H级、V级上升到W级和Y级，为轮胎工业的发展带来了机遇和挑战。

轮胎的高速性能是国家CCC认证强制性安全检测项目，目前轮胎生产企业主要通过室内机床试验，来测试轮胎的高速性能。在轮胎生产过程中，检测高速性能必不可少，当然高速性能也是轮胎开发过程中的一个重要指标。

下面对我厂开发的高速度级轮胎规格225/50ZR17 98W XL的高速性能改善过程进行分享及探讨。其中结合了接地印痕形状的改善，因为轮胎接地印痕是否合理直接影响轮胎的使用性能，接地印痕参数也是评判轮胎性能的重要因素之一，在设计中占有重要的地位。

1 试验方法

（1）高速试验方法参照GB/T 4502《轿车轮胎性能室内试验方法》，在达到国标要求后，继续增加试验速度，直至轮胎损坏，设备停机。

（2）静态压力分布试验方法参照GB/T 22038《汽车轮胎静态接地压力分布试验方法》，将轮胎放置在压力毯上，以一定速度施加径向负荷至规定值，测量轮胎静负荷半径。根据生成的接地印痕图象，划定印痕分布区域，提取并记录各个接地区域的面积和压力。

2 原始方案结果及分析

2.1 室内高速试验结果

原始方案测试了两条轮胎，高速试验结果为60/69 min，不满足本公司内控要求，需要进行高速性能改善。

2.2 轮胎损坏情况

两条轮胎的损坏形式均是带束层脱层，位置为肩部两层带束层之间至2#带束层端点附近，如图1所示。主要是因为试验过程中，轮胎反复变形，带束层间的剪切应力是造成轮胎脱层和分离的主要因素，胎肩部位是多种材料靠粘合连接起来的，一旦受到较大的剪切应力容易产生脱层。带束层的剪切应力沿层间分布，易产生剥离错位。我们可以通过增加冠带条的缠绕层数，来提高带束层间的抗剪切应力。或者通过调整带束层的宽度，来减小胎肩附近的应力。

图1 轮胎损坏位置

2.3 静态压力分布试验

由图2可见，接地印痕形状呈“波浪形”，即肩部和中间受力较大，在实际使用中，容易产生畸形磨损，影响轮胎使用寿命。在不调整模具轮廓设计的前提下，可通过调整胎面厚度和带束层角度等方法，来改善压力分布。

图2 接地印痕

3 改善方案设计

考虑轮胎生产成本和生产作业标准化，不选择增加冠带条缠绕层数和改变带束层角度的方案，仅从带束层宽度和胎面厚度两方面调整。在标准负荷情况下，一定带束层宽度范围内，胎肩附近的应力随着带束层宽度的增大而减小，所以将改善方案的带束层宽度增加，方案设计见表1。

表1 改善方案设计

同时为了保证胎面沟底胶有足够的厚度，胎面大体厚度要保持不变，只能对胎面的胶料分布进行优化调整。根据轮胎断面损坏情况，需减薄胎肩厚度，以降低生热。同时结合接地印痕形状，减薄图2中1、5部位的厚度，增加图2中2、4部位的厚度，来调整压力分布。综合考虑，得出胎面调整方案，胎面A和胎面B厚度对比如图3所示。

图3 两种胎面厚度对比示意

4 试验结果

在相同的试验条件下，生产出两种方案的轮胎，并进行室内高速性能试验和静态压力分布试验，高速试验结果及损坏形式见表2。试验结果表明方案一的两条轮胎高速性能明显提升，试验结束时轮胎的损坏位置均是冠带和胎肩之间脱层，损坏形式见图4。方案二的两条试验轮胎，高速性能较方案一更加优异，损坏位置与方案一的损坏位置相似，两条轮胎均是胎肩胶从冠带层脱落，损坏形式见图5。

表2 高速结果及损坏形式

图4 损坏断面照片

图5 损坏位置照片

方案一和方案二的接地印痕形状如图6和图7所示。对比原始方案接地印痕形状可知：两种方案的接地印痕形状均得到改善，方案一有轻微的“波浪形”，方案二更接近“矩形”，方案二的印痕更加适合。综合高速试验结果可得：方案二的设计更加合理，对轮胎性能更有利。

图6 方案一接地印痕

图7 方案二接地印痕

5 结论

通过两种方案和原始方案的对比试验，结合室内高速性能试验结果和静态压力分布试验结果得出以下结论：增加带束层宽度后，轮胎的高速性能得到提高，且破坏形式由原来的两层带束层之间转移至冠带层和胎肩之间，说明在一定范围内，适当增加带束层宽度，降低了带束层之间的剪切应力，同时也改善了接地印痕形状。

在增加带束层的基础上，调整胎面厚度，轮胎高速性能得到进一步提升，但是破坏形式基本不变，还是胎肩和带束层之间脱离。这主要是为了保证足够的沟底胶厚，不能对胎肩厚度进行大幅度的减薄。说明合理调整胎面各部位厚度，优化胶料分布，仍然可以改善接地印痕形状，降低胎肩的生热，从而提升轮胎的高速性能。