加強(qiáng)型胎圈設(shè)計在高重載產(chǎn)品上的應(yīng)用

靳勝，吳明明，黃進(jìn)軍，王芳

(風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454001)

在高重載輪胎市場，對產(chǎn)品的耐載性能有了更高的要求，現(xiàn)有的一次法全鋼產(chǎn)品已不能滿足市場需求，因此急需開發(fā)一套適用于高重載市場的產(chǎn)品。為了提升產(chǎn)品的耐載性能，我公司引進(jìn)了鋼絲圈包膠、三角膠熱貼及鋼絲包布型膠等技術(shù)。本文主要介紹鋼絲包布型膠設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，通過對此設(shè)備的調(diào)試、試制以及生產(chǎn)出提高胎圈子口部位強(qiáng)度的鋼絲包布型膠部件，經(jīng)過市場驗證，確實(shí)有效解決載重的問題，減少子口缺陷，提升胎圈耐久壽命。

1 主要設(shè)備

鋼絲包布型膠生產(chǎn)設(shè)備，廈門昊圣機(jī)電工程有限公司；ZJI+2M兩次法成型機(jī)，廈門中進(jìn)機(jī)械有限公司；63.5"平移式硫化機(jī)，桂林橡膠機(jī)械廠；2824型雙工位載重輪胎X射線檢驗機(jī)，德國COLLMANN(柯爾曼)公司。

2 鋼絲包布型膠生產(chǎn)線設(shè)備簡介

鋼絲包布型膠設(shè)備生產(chǎn)目前主要是用來生產(chǎn)20"規(guī)格耐載型系列輪胎，整個設(shè)備由銷釘式冷喂料擠出機(jī)、型膠拉出段、型膠冷卻、鋼絲包布型膠貼合、尼龍包布貼合段、吹風(fēng)裝置、型膠貼合段、膠片貼合裝置、型膠卷曲等構(gòu)成，如圖1所示，完成鋼絲包布端點(diǎn)增加一層小纖維包布和鋼絲包布型膠的貼合，加強(qiáng)胎圈剛性，減少鋼圈變形，確保鋼絲包布端點(diǎn)變形后不易松散；鋼絲包布上貼合的型膠起到填充膠作用，減少胎體鋼絲和鋼絲包布之間應(yīng)力作用，降低子口裂幾率，同時提高輪胎耐載性能。

3 鋼絲包布型膠設(shè)備的的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

（1）鋼絲包布型膠生產(chǎn)主要由XJD-150×16D銷釘式冷喂料擠出機(jī)、全自動液壓胎面機(jī)頭、液壓站、喂料輥道、溫控裝置（TCU）及電氣控制系統(tǒng)等部分組成。XJD-150×16D銷釘式冷喂料擠出機(jī)主要由螺桿、銷釘機(jī)筒、喂料裝置、減速機(jī)、電機(jī)、底座和支架等部分組成，用于型膠擠出。

（2）型膠擠出后，由拉出段輥筒輸送帶接取，輥筒輸送帶故障率小，使用壽命長；輥筒表面做防黏處理，單排鏈條形式傳動，采用方鋼壓板形式，防止鏈條跳動；變頻馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動，可接收擠出機(jī)的信號，自動變化速度，并可調(diào)整其間速差；拉出段鏈條傳動下方設(shè)有接油盤，防止污染，手動閥控制臺，安裝于拉出段操作側(cè)前端。在拉出段設(shè)置有排氣輥、千層片排氣裝置，減少型膠貼合時出現(xiàn)氣泡。

（3）型膠的冷卻使用冷卻水槽，水槽槽體兩側(cè)配置鋁合金推拉門，防止噴淋水側(cè)濺。末端配置膠料過渡無動力輥筒，方便牽料操作。冷卻水槽采用不銹鋼網(wǎng)狀輸送帶+皮帶輸送帶，輸送帶采用分為上、中、下三層輸送帶，冷卻采用浸泡+噴淋的形式對型膠進(jìn)行冷卻，配備冰水機(jī)組，冰水循環(huán)管路及冰水噴淋系統(tǒng)，冷卻水溫度≤15℃，使型膠得到快速冷卻，保證了型膠的黏性。水槽后端配備2臺離心風(fēng)機(jī)+6組風(fēng)刀，用于吹干膠料表面水分。

（4）鋼絲包布型膠采用在線貼合的形式，因此在擠出生產(chǎn)線的左側(cè)增加鋼絲包布導(dǎo)開裝置，用于鋼絲包布導(dǎo)開。鋼絲包布導(dǎo)開采用斜坡式，斜輥組+壓輥組方式保證貼合精度，輸送帶下方裝有強(qiáng)磁鐵，保證鋼絲包布貼合的精度。

（5）尼龍包布貼合段在鋼絲包布導(dǎo)開后使用，用于55 mm寬的纖維包布與鋼絲包布端點(diǎn)的貼合，包裹住鋼絲包布，確保鋼絲包布端點(diǎn)變形后不易松散。尼龍包布貼合段采用輥筒輸送帶，將鋼絲包布輸送到尼龍包布段，尼龍包布導(dǎo)開裝置置放在輸送帶下方，用于與鋼絲包布進(jìn)行貼合。貼合后有尼龍華司片壓緊裝置，保證貼合效果。

（6） 型膠擠出、冷卻后表面帶有水，需要進(jìn)行吹風(fēng)除水。除水段采用高壓型渦輪式交換風(fēng)機(jī)組對型膠進(jìn)行吹風(fēng)，消除部件表面水分。

（7）型膠貼合段使用皮帶輸送將型膠輸送后，與左側(cè)貼合纖維包布的鋼絲包布進(jìn)行貼合，貼合精度由機(jī)械定位與定位燈標(biāo)保證，滿足貼合縫隙寬度≤1 mm的工藝質(zhì)量要求。

（8） 膠片貼合裝置用于鋼絲包布型膠上膠片的敷貼，膠片采用30 mm×0.8 mm，并采用燈標(biāo)定位保證貼合精度。

（9）型膠卷曲采用工字輪結(jié)構(gòu)，工字輪提升/下降采用杠桿原理，方便省力。墊布釋放采用氣動剎車器+電氣比例閥控制方式，保證收卷過程中張力恒定，聯(lián)動采用光柵組感應(yīng)自動控制。

圖1 鋼絲包布型膠設(shè)備示意圖

4 成型生產(chǎn)設(shè)備

由于加強(qiáng)型胎圈設(shè)計在子口和鋼圈結(jié)構(gòu)上與一次法有很大差異原理，使用常規(guī)的全鋼一次法成型機(jī)無法滿足現(xiàn)有的胎圈成型，故采用二次法成型機(jī)成型。二次法成型機(jī)采用四個鼓（胎體鼓、一段鼓、帶束層鼓、成型鼓）、兩個傳遞環(huán)（胎體傳遞環(huán)、胎面?zhèn)鬟f環(huán)）和一個胎體搬運(yùn)小車，平鋪式的結(jié)構(gòu)。

二次法成型機(jī)成型方式為一體式成型，而一次法成型機(jī)分為胎體鼓、帶束層鼓和成型鼓，所以成型的核心在于一段鼓上的胎圈結(jié)構(gòu)設(shè)計，二次法成型機(jī)的胎體簾布經(jīng)過胎體傳遞環(huán)搬運(yùn)到一段鼓上，鋼圈貼合在鼓板兩側(cè)，在鼓肩定位，平寬由鼓板寬度決定，胎體簾布不受鋼圈直徑的束縛，在成型過程中減小胎冠部位簾線密度變化，提高胎體強(qiáng)度。鋼圈貼合好后對其進(jìn)行滾壓，通過指形爪將簾布抓緊至小于鋼圈內(nèi)徑位置，繼而通過膠囊反包將胎體組合件反包至鋼圈上方，同時扣圈環(huán)有兩個氣缸推動至一段鼓鼓肩，這樣保證子口之間擠壓充實(shí)無氣泡。然而一次法成型機(jī)的胎體簾布受鋼圈直徑的影響很大，在成型過程中增大了簾線密度的變化，降低了胎體簾布的強(qiáng)度。

二次法成型機(jī)采用高精度、高自動化的搬運(yùn)方式，使輪胎成型精準(zhǔn)化、省力化、快速化，高自動化的功能在各方面減少操作工的影響，縮短了更換規(guī)格及維護(hù)保養(yǎng)的時間。

5 胎圈子口部位施工設(shè)計

TBR正常產(chǎn)品12.00R20在重載市場質(zhì)量缺陷表現(xiàn)為子口爆、子口裂，超負(fù)荷耐久平均時間雖然達(dá)到90 h，但是在定期抽檢中超負(fù)荷耐久試驗時間出現(xiàn)較大的波動。

正常產(chǎn)品鋼圈設(shè)計采用螺旋纏繞，子口部位設(shè)計采用鋼絲包布貼合，外加加強(qiáng)型尼龍包布設(shè)計增強(qiáng)鋼圈挺性，但是仍不能滿足高重載市場需求。高重載產(chǎn)品子口部位采取新型設(shè)計：鋼絲圈包膠+鋼絲包布型膠結(jié)構(gòu)設(shè)計，在二次法成型機(jī)上進(jìn)行成型，提高胎圈使用壽命，提高耐載性能。

5.1 鋼絲圈包膠設(shè)計

目前國內(nèi)全鋼載重子午線輪胎胎圈的生產(chǎn)方式采用的是六角形鋼絲圈纏繞加上傳統(tǒng)的鋼圈螺旋包布纏繞結(jié)合的生產(chǎn)方式，而高重載產(chǎn)品的鋼絲圈包布纏繞改變傳統(tǒng)的尼龍包布螺旋纏繞的方式，采用鋼絲圈包膠+纖維包布+包膠結(jié)構(gòu)設(shè)計的成型方式。鋼絲圈采用Φ1.65 mm胎圈鋼絲，排列方式為9-10-11-12-11-10-9，共72圈。鋼絲圈外面加一層螺旋包布纏繞，能夠有效排除鋼圈與包膠之間的氣泡，繼而進(jìn)行鋼圈包膠纏繞。

鋼絲圈包膠有效隔離鋼圈與胎體簾線，膠料有適中的硬度，與鋼絲圈和硬膠芯膠匹配；膠料黏性好，能夠確保成型和使用過程中鋼絲圈不與硬膠芯膠脫開；膠料的生熱不高，與其他部位的膠料的硫化速度相匹配。

5.2 三角膠設(shè)計

R20規(guī)格正常產(chǎn)品的三角膠采用兩復(fù)合擠出機(jī)擠出外加膠片敷貼，三角膠設(shè)計為硬三角膠和軟三角膠在機(jī)內(nèi)擠出復(fù)合完成，而高重載產(chǎn)品三角膠設(shè)計為硬三角膠單獨(dú)擠出，并在四鼓三角膠貼合機(jī)上與鋼圈進(jìn)行貼合，三角膠與鋼圈貼合無偏歪、無窩邊，接頭處無翹起、鼓邊現(xiàn)象。三角膠膠片貼合不再使用機(jī)外膠片貼合裝置，而是采用兩復(fù)合冷喂料擠出機(jī)與軟三角膠在機(jī)內(nèi)擠出，膠片貼合無氣泡、無鼓包等質(zhì)量缺陷，

5.3 鋼絲包布型膠設(shè)計

在鋼絲包布端點(diǎn)增加一層小纖維包布，包裹住鋼絲包布，確保鋼絲包布端點(diǎn)變形后不易松散；并貼合具有一定形狀的型膠，型膠增加填充膠作用，減少胎體鋼絲和鋼絲包布之間應(yīng)力作用，降低子口裂幾率，同時提高輪胎耐載性能。

6 成品性能

采用新型子口設(shè)計試制的12.00R20子午線全鋼輪胎進(jìn)行成品性能測試，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.1 外緣尺寸

安裝于標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的成品輪胎，在壓力830 kPa，負(fù)荷3 750 kg的試驗條件下，按照GB/T 521—2012《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗方法》進(jìn)行測量，輪胎外直徑1 130 mm，斷面寬330 mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.2 耐久性能

按照GB/T 4501—2008及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐久性能試驗，試驗條件如表1所示，成品輪胎累計行駛時間80 h（國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分別要求不少于47 h和57 h），試驗結(jié)束時輪胎胎冠鼓包，成品輪胎耐久性能良好，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 耐久性試驗條件

7 結(jié)束語

室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)表明產(chǎn)品的外緣尺寸、耐久性能均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。通過胎圈加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以增加胎圈強(qiáng)度，提升胎圈耐載，解決產(chǎn)品在市場上出現(xiàn)的子口爆、子口內(nèi)裂等質(zhì)量缺陷問題。