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雪地轿车子午线轮胎主要分为带镶钉雪地轿车轮胎和不带镶钉雪地轿车轮胎。因为带钉轮胎在非冰雪路面上行走时容易破坏路面，而在降雨天气由于雨水沉积很可能出现危险，所以带镶钉雪地轿车轮胎的使用在法律上受到限制。欧洲法规强制要求使用不带镶钉的雪地轿车胎，带镶钉雪地轿车轮胎仅限于瑞典、芬兰、挪威等北欧地区在最寒冷的季节使用。雪地轿车子午线轮胎的使用目前在欧洲已列入法规，北美及亚洲国家和地区也正在广泛推广和应用，国内外市场需求不断扩大。冬季冰雪路面使用雪地轮胎提高安全性能正在被越来越多的驾驶者所接受。
不带镶钉雪地轿车轮胎在结构上具有行驶断面宽、花纹钢片多等特点，因此实现了轮胎在积雪路面上优良的抓着性能，但雪地轿车子午线轮胎的技术开发难度在于全新的结构设计、配方设计、较为困难的混炼、压出工艺，优质的原材料，另外轮胎高速试验、耐久性能试验也不易达到国内和国际标准。目前世界轮胎行业的前十二强、芬兰诺基亚轮胎公司都有比较成熟的雪地胎生产技术。而国内有能力批量生产雪地轮胎的只有一两家轮胎公司，速度级别较低。为了满足市场需求，山东玲珑橡胶有限公司投入了大量人力与财力开展雪地轿车子午线轮胎的研究与开发。
一、 雪地轮胎与雪的摩擦机理
在积雪(非冰)路面上，轮胎的摩擦力大致区分为以下几种:
1•橡胶和雪的黏着摩擦力
胎面胶的表面和雪之间作用有摩擦力。当雪温接近0℃，由于轮胎的摩擦热，雪融化，这样在表面产生水膜，摩擦力降低。
2.在雪上的剪切力
胎面表面的橡胶边缘对雪的剪切所产生的摩擦力，因胎面花纹有沟槽，进入沟槽内的雪地轮胎的接地压力踩结实，强度增加，故在容易被压实的雪上，由于轮胎对雪的剪切所产生的摩擦力较大。
3•胎面的挖掘作用
胎面的挖掘作用不仅直接提供了摩擦力，而且使得轮胎能够穿透雪覆盖层并同路面产生接触。研究发现，轮胎的挖掘作用仅仅在自由水初始量低于15％时，雪面通常会很快被车辆压得很实，在这种板结冻硬的雪面上，胎面沟槽深度对摩擦力的产生几乎没有影响。
上述轮胎滑动摩擦力的各组成部分根据雪的质地有很大变化，而雪的质地又随地域而变。另外在同一地域根据不同季节和气温，摩擦力也是变化的，不是常数。在这样质地状况变化剧烈的雪地上，为使雪地轮胎具有最合适的抗湿滑性能和稳定性，它的胎面花纹、胎体结构、胎面胶配方，必需做出最优化的选择。
二、结构设计
从结构上讲，轮胎是一个复杂的橡胶材料层合壳，其几何形状为不可伸展的不等厚双曲壳。早些时候人们通常用轮胎模型分析，如梁模型、网络模型、薄膜模型及层合模型等。随着计算机科学技术的飞速发展，有限元分析技术在复杂工程结构设计中的应用愈来愈显示出巨大的作用。于是，轮胎结构的分析方法也从简化的理论推算向数值模拟发
展。
我们采用先进的有限元分析方法，根据结构设计材料分布图测试材料的性能参数，进行有限元受力分析、变形分析、应力应变分析、温度场分析、接地印痕应力分析，分析考虑了静态、稳态、侧偏等工况以及平面路面、障碍、松软地面等地面条件。同时采用有限元分析软件，计算不同结构设计轮胎的静态侧向刚度，最终对计算结果进行理论分析、定性比较、试验测试。从而在结构设计上进行了优化。
目前我公司设计开发了20多个规格雪地轿车子午线轮胎。现以195/65R15 91H为例进行产品设计介绍。
1•技术设计
（1）轮廓设计
合理设计轮胎模型尺寸是保证轮胎充气尺寸符合国家标准和获得最佳使用性能的关键。本设计采用ETRTO 2004欧洲标准。轮廓设计主要技术参数如下:
①外直径（D）
轿车子午线轮胎充气外直径相对于模型外直径的变化较小。在保证轮胎充气外缘尺寸符合标准要求的前提下。轮胎模型外直径取值634mm，比标准值635mm小lmm。
②断面宽（B）
充气断面宽与模具断面宽的变化取决于所选用的骨架材料的伸张值、胎圈着合宽度，通常断面宽（B）取值一般比充气断面宽标准值大3～7mm。
③行驶面宽度(b)
适当增大行驶面宽度b,可使轮胎接地面积变大，提高轮胎在冰雪路面的抓着力。因此，雪地轿车子午胎的行驶面宽度设计取值相应地要增大，同时，通过计算机模拟分析轮胎接地应力印痕，胎面采用了二段弧设计，可改善接地应力分布。
(2)胎面花纹设计
在设计花纹时采用了计算机辅助分析应力应变分布、胎面接地应力印痕并进行多方案对比。经优化设计选定的胎面花纹见图1。该花纹采用不对称设计。在行驶面上设计较多的钢片。花纹外侧采用横向为主的花纹，具有极强的抓着力性能;内侧采用流线型时尚花纹，可提高轮胎的高速转弯性能。周向3条主花纹沟，可防止轮胎的在冰雪路面的侧滑。雪地轮胎花纹深度比普通轿车轮胎要适当加深，以提高轮胎的抓着性能，本次设计花纹深度为9.0mm。综合分析。轮胎花纹横向、纵向兼顾，可较好地满足轮胎在冰雪路面的抓着性能、抗侧滑性能、排水性能、噪声。花纹外形美观，深受客户欢迎。
（3）胎侧板设计
上、下胎侧板设计有一组对称分布的雪在标识，以此标识表示为冬季雪地专用轮胎。胎侧采用了弧线装饰，字体美观。
2.施工设计要点
(1)胎体
当前国内轿车子午胎胎体骨架材料主要有改性锦纶、涤纶，雪地轿车子午胎采用尺寸稳定性较好高模低缩涤纶一HMLS帘线更为合适。经安全倍数计算，胎体选用单层1500/dtex/2涤纶帘线。
（2）带束层
钢丝带束层帘线选用高强1*2*0.30钢丝，相对于采用普通强力钢丝，可减轻轮胎重量，降低成本。根据断面分析结果调整。通常带束层半成品宽度比成品宽度大2~6mm。
（3）一段成型机头宽度
15寸一段成型机头直径413mm，根据两胎趾间内轮廓弧长及帘线假定伸张值进行计算，确定机头宽度为353mm。
（4）二段成型施工参数
根据选取的轮胎外直径、花纹沟深、基部胶厚度、半成品胎面厚度，依照经验公式计算。确定贴合鼓周长为1862mm，生胎外周长为1930mm。
二、 配方设计
雪地轿车子午线轮胎除了要满足在正常环境条件下的使用，更要注重满足寒冷条件下（气温－40℃)轮胎在冰雪路面具有优异的抓着性能和耐低温性能，因而雪地轿车子午线轮胎配方不同于普通轿车轮胎配方。为了大大提高胎面的抓着性能、抗湿滑性能和胶料脆化温度，在配方中大量使用了性能优异的白炭黑、溶聚丁苯橡胶、钴系顺丁胶、异戊橡胶、LOW PCA OIL，雪地轿车轮胎胎面胶硬度也比普通轿车轮胎要低。采用白炭黑的缺点是胶料混炼、压出困难，需要有专门的混炼技术并对密炼机进行改造，同时改进压出设备和工艺。另外，使用白炭黑增加成本约2％。
降低胶料脆性温度，确保了轮胎在低温下的物理性能，是雪地轿车轮胎配方应特别注意之处。经权威机构检测，所设计的雪地轿车子午线轮胎各种部件的胶料低温脆性温度均达到-55℃以下，比正常轿车轮胎配方的低15～20℃，完全可以适应雪地轮胎在寒冷地区的气温。
普通轮胎使用的芳烃油被公认为具有致癌之嫌，但由于其成本低，目前在国内外轮胎行业还在普遍使用。LOW PCA OIL是"绿色"环保材料，但成本较高，雪地轿车子午线轮胎属于高技术含量、高附加值的产品，采用LOW PCA OIL更具有竞争力。
四、工艺简介
由于胎面胶采用了大量的白炭黑，造成混炼、压出困难，胎面胶采用三段混炼，同时采用可变速型密炼机，确保胶料分散达到内控标准，胎面压出需要重新加工预口型，同时要严格控制压出速度、压出温度，保证机头冷却效果，防止胶料焦烧。成型采用二步法冠带缠绕，硫化采用氦气硫化。
五、成品性能试验
1•室内试验
195/65R15 91H雪地轮胎成品性能试验结果见表1。从表1可以看出，成品各项性能试验结果达到国家标准及相关的国外先进标准的要求。
表1 195/65R1591H雪地轮胎成品性能试验结果
检验项目 检验值 标准值 检验依据
充气外直径/mm 635 635±6.35 GB/T 521-2003
充气断面宽/mm 198 &nb
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