杜傳永，楊和濤，李娜娜

（中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018）

冠帶層在子午線輪胎中屬于小部件，但其作用卻不可小視。輪胎在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力導(dǎo)致輪胎在非接地處直徑增大，帶束層擴張，而在接地處離心力則被路面抵消。帶束層經(jīng)過周而復(fù)始的變形作用，產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成熱能積蓄在輪胎肩部，導(dǎo)致輪胎溫度上升，尤為嚴(yán)重的是帶束層邊部，其裁斷端因無黃銅鍍層而與橡膠粘合不好，通常成為破壞起始點。當(dāng)溫度超過臨界值時，輪胎胎肩部位會出現(xiàn)崩花、掉塊甚至爆破問題[1-4]。

在輪胎中配置冠帶層可起到以下作用：（1）抑制帶束層在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的擴張幅度；（2）降低帶束層的溫升；（3）在帶束層的工作溫度下長時間保持冠帶層的熱收縮力。

在胎肩部位增加1層或以上冠帶層能大幅度降低帶束層邊部的應(yīng)力峰值。因為冠帶層的箍緊作用可在很大程度上減小帶束層邊部的變形，提升高速行駛下帶束層的穩(wěn)定性，使輪胎結(jié)構(gòu)更加合理與完善，大大延長輪胎使用壽命。

針對我公司雪地轎車子午線輪胎肩部3層冠帶層的現(xiàn)狀，對輪胎進行輕量化設(shè)計，以滿足綠色環(huán)保的發(fā)展需求。本工作以225/50R18 99H輪胎為例，研究肩部2層冠帶層纏繞方式及冠帶層張力分段控制對輪胎室內(nèi)性能，尤其是耐久性能的影響[5-8]。

1 實驗

1.1 主要設(shè)備和儀器

二十四工位冠帶層簾布分條纏繞機，江陰市勤力橡塑機械有限公司產(chǎn)品；Vacuum型一次法子午線輪胎成型機，VMI公司產(chǎn)品；LLY-B型輪胎液壓雙模硫化機，巨輪智能裝備股份有限公司產(chǎn)品；TBUT-3型汽車/摩托車輪胎脫圈阻力/強度/靜負(fù)荷試驗機，汕頭市浩大輪胎測試裝備有限公司產(chǎn)品；TGIS-SL16-AKRO型輪胎均勻性試驗機，俄羅斯Micro-Poise測試系統(tǒng)公司產(chǎn)品；TJR-2-PC（Y）型轎車輪胎高速耐久性試驗機，天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗方案

試驗方案的2個變量為冠帶層纏繞方式和冠帶層張力，如圖1所示。

圖1 不同方案冠帶層纏繞工藝示意

方案C冠帶層張力分段控制只需在Vacuum型一次法成型機控制面板上冠帶條供料選項中將肩部張力值變更為2倍即可，其余成型條件同方案B。

1.3 性能測試

成品輪胎的外緣尺寸和性能均按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝性能

對3個方案帶束層延伸量、帶束層偏移量和胎坯周長變化量分別進行測量。帶束層延伸量測量方法是在帶束層貼合后對1#帶束層寬度進行第1次測量，在冠帶層纏繞后在傳遞環(huán)上對1#帶束層進行第2次測量，延伸量等于第2次測量值減去第1次測量值。帶束層偏移量測量方法是在帶束層貼合完成之后進行第1次測量，在冠帶層纏繞完成后撕去冠帶層，對帶束層進行第2次測量，偏移量等于第2次測量值減去第1次測量值。胎坯周長變化量等于卸胎后立即測量值減去放置2 h后測量值。

帶束層延伸量、帶束層偏移量和胎坯周長變化量測量結(jié)果如表1所示。

表1 帶束層延伸量、帶束層偏移量及胎坯周長變化量的測量結(jié)果 mm

根據(jù)表1數(shù)據(jù)進行分析，可以得到如下結(jié)論。

（1）不同方案在傳遞環(huán)上對帶束層延伸量影響由大到小的順序為：方案C、方案A、方案B。

（2）不同方案在帶束鼓上對帶束層偏移量影響不大。

（3）3個方案胎坯中心周長變化量相當(dāng)，對肩部周長變化量影響由大到小的順序為：方案C、方案A、方案B。

2.2 成品性能

2.2.1 均勻性

3個方案成品輪胎均勻性測試結(jié)果如表2所示，RFV和LFV分別表示徑向力波動和側(cè)向力波動，CW和CCW分別表示正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，CON表示錐度效應(yīng)。

表2 輪胎均勻性測試結(jié)果 kg

由表2可知，方案C輪胎均勻性最優(yōu)，方案A最差。

2.2.2 室內(nèi)性能

3個方案輪胎室內(nèi)性能測試結(jié)果如表3所示。

由表3可知，與方案A和B輪胎相比，采用冠帶層張力分段控制的方案C輪胎的充氣外直徑和充氣斷面寬基本沒有變化，強度和脫圈阻力也相當(dāng)，而高速性能、滾動阻力性能尤其是耐久性能有明顯提高。

表3 成品輪胎室內(nèi)性能測試結(jié)果

2.2.3 成品外觀及成本分析

與方案A肩部3層冠帶層設(shè)計對比，方案C肩部2層冠帶層設(shè)計的成品輪胎胎里拱起和胎肩漏線不良率大大降低，且由于方案C肩部冠帶層較方案A少1層，冠帶層成本降低約18%，每條輪胎可節(jié)約1.75元，輪胎生產(chǎn)成本稍有降低，有一定的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)論

采用平行對比試驗研究肩部2層冠帶層纏繞方式、冠帶層張力分段控制和肩部3層冠帶層纏繞方式、冠帶層張力正常設(shè)置輪胎的性能，得到如下結(jié)論。

（1）冠帶層張力分段控制方案輪胎帶束層的延伸量稍有增大，偏移量相當(dāng)，胎坯中心周長變化量相當(dāng)，胎肩處稍有增大。

（2）冠帶層張力分段控制方案輪胎均勻性有改善。

（3）冠帶層張力分段控制方案輪胎充氣外緣尺寸、脫圈阻力、耐久性能和高速性能均達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，外觀良好，且輪胎生產(chǎn)成本有所降低。

本工作探討的冠帶層張力分段控制問題對子午線輪胎的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能提升有重要的指導(dǎo)意義。